Growth-promoting potential of Herbaspirillum rhizosphaerae bacteria on wheat seedlings (Triticum aestivum L.)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The development of sustainable agriculture requires reducing the chemical load on agroecosystems. One of the ecological approaches is the use of biopreparations based on rhizobacteria that stimulate plant growth. Inoculation of early wheat (Triticum aestivum L.) sprouts with Herbaspirillum rhizosphaerae UMS-37T bacteria resulted in an increase in the length of roots and shoots, and also affected the content of proline, malondialdehyde, nitric oxide and catalase activity in sprouts, which indicates the induction of systemic plant resistance mechanisms. The strain H. rhizosphaerae UMS-37T demonstrated pronounced antifungal activity against field strains of mycelial fungi of the genus Fusarium. The results of this work can be used in the development of environmentally friendly and competitive biopreparations in adaptive agriculture that are capable of activating plant defense systems and controlling fusarium of the most important agricultural crops.

About the authors

N. S. Velichko

Institute of Biochemistry and Physiology of Plants and Microorganisms, FRC Saratov Scientific Centre of Russian Academy of Sciences

Email: velichko_n@ibppm.ru
Saratov, 410049, Russia

Y. P. Fedonenko

Institute of Biochemistry and Physiology of Plants and Microorganisms, FRC Saratov Scientific Centre of Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: velichko_n@ibppm.ru
Saratov, 410049, Russia

References

  1. Баймиев Ан.Х., Ямиданов Р. С., Матниязов Р. Т., Благова Д. К., Баймиев Ал.Х., Чемерис А. В. Получение флуоресцентно меченых штаммов клубеньковых бактерий дикорастущих бобовых для их детекции in vivo и in vitro // Мол. биология. 2011. Т. 45. С. 984–991.
  2. Baymiev A. K., Yamidanov R. S., Matniyazov R. T., Blagova D. K., Baymiev Al.Kh., Chemeris A. V. Preparation of fluorescent labeled nodule bacteria strains of wild legumes for their detection in vivo and in vitro // Mol. Biol. 2011. V. 45. P. 904‒910.
  3. Пестинская Т. В. О взаимоотношениях грибов, обитающих в почве // Ботан. журн. 1958. Т. 43. С. 1270–1277.
  4. Смолькина О. Н., Шишонкова (Величко) Н.С., Юрасов Н. А., Игнатов В. В. Капсульные и экстраклеточные полисахариды диазотрофных ризобактерий Herbaspirillum seropedicae Z78 // Микробиология. 2012. Т. 81. № 3. С. 345–352.
  5. Smol’kina O.N., Shishonkova (Velichko) N.S., Yurasov N. A., Ignatov V. V. Capsular and extracellular polysaccharides of the diazotrophic rhizobacterium Herbaspirillum seropedicae Z78 Microbiology (Moscow). 2012. V. 81. P. 317–323.
  6. Arnon D. I., Hoagland D. R. A comparison of water culture and soil as media for crop production // Science. 1939. V. 89. P. 512–514.
  7. Bates L. S., Waldren R. P., Teare I. D. Rapid determination of free proline for water-stress studies // Plant Soil. 1973. V. 39. P. 205–207.
  8. Batista B. D., Lacava P. T., Ferrari A., Teixeira-Silva N.S., Bonatelli M. L., Tsui S., Mondin M., Kitajima E. W., Pereira J. O., Azevedo J. L., Quecine M. C. Screening of tropically derived, multi-trait plant growth- promoting rhizobacteria and evaluation of corn and soybean colonization ability // Microbiol. Res. 2018. V. 206. P. 33–42.
  9. Batista M. B., Muller-Santos M., Pedrosa F. O., Souza E. M. Potentiality of Herbaspirillum seropedicae as a platform for bioplastic production // Microbial models: from environmental to industrial sustainability / Eds. Sowinski S. C. Singapore: Springer, 2016.
  10. Berendsen R. L., Pieterse C. M., Bakker P. A. The rhizosphere microbiome and plant health // Trends Plant Sci. 2012. V. 17. P. 478–486.
  11. Carril P., Cordeiro C., Silva M. S., Ngendahimana E., Tenreiro R., Cruz C. Exploring the plant-growth promoting bacterium Herbaspirillum seropedicae as catalyst of microbiome remodeling and metabolic changes in wheat plants // Planta. 2025. V. 261. Art. 36.
  12. Glick B. R. Plant growth-promoting bacteria: mechanisms and applications // Scientifica (Cairo). 2012. Art. 963401. https://doi.org/10.6064/2012/963401
  13. Hodges D. M., DeLong J.M., Forney C. F. Improving the thiobarbituric acid reactive substances assay for estimating lipid peroxidation in plant tissues containing anthocyanin and other interfering compounds // Planta. 1999. V. 207. P. 604–611.
  14. Hu H., Young Y. Biocidal activity in plant pathogenic Acidovorax, Burkholderia, Herbaspirillum, Ralstonia and Xanthomonas spp. // J. Appl. Microbiol. 1998. V. 84. P. 263–271.
  15. Iqbal S., Begum F., Rabaan A. A., Aljeldah M., Al Shammari B. R., Alawfi A., Alshengeti A., Sulaiman T., Khan A. Classification and multifaceted potential of secondary metabolites produced by Bacillus subtilis group: a comprehensive review // Molecules. 2023. V. 28. Art. 927.
  16. Kaleh A. M., Singh P., Ooi Chua K., Harikrishna J. A. Modulation of plant transcription factors and priming of stress tolerance by plant growth-promoting bacteria: a systematic review // Ann. Bot. 2025. V. 135. P. 387–402.
  17. Matteoli F. P., Olivares F. L., Venancio T. M., da Rocha L. O., da Silva Irineu L.Ed.S., Canellas L. P. Herbaspirillum // Beneficial microbes in agro-ecology / Eds. Amaresan N., Senthil Kumar M., Annapurna K., Kumar K., Sankaranarayanan A. Academic Press, Chapter, 2020. P. 493–508.
  18. Meier U., Bleiholder H., Buhr L., Feller C., Hack H., Heß M., Lancashire P. D., Schnock U., Stauß R., van den Boom T., Weber E., Zwerger P. P. The BBCH system to coding the phenological growth stages of plants – history and publications // J. fur Kult. 2009. V. 61. P. 41–52.
  19. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures // Physiol. Plant. 1962. V. 15. P. 473–497.
  20. Negi R., Sharma B., Kumar S., Chaubey K. K., Kaur T., Devi R., Yadav A., Kour D., Yadav A. N. Plant endophytes: unveiling hidden applications toward agro-environment sustainability // Folia Microbiol. 2024. V. 25. P. 1–26.
  21. Pellegrini M., Pagnani G., Bernardi M., Mattedi A., Spera D. M., Del Gallo M. Cell-free supernatants of plant growth-promoting bacteria: a review of their use as biostimulant and microbial biocontrol agents in sustainable agriculture // Sustainability. 2020. V. 12. Art. 9917.
  22. Ramos A. C., Melo J.,·de Souza S. B., Bertolazi A. A., Silva R. A., Rodrigues W. P., Campostrini E., Olivares F. L., Eutrópio F. J., Cruz C., Dias T. Inoculation with the endophytic bacterium Herbaspirillum seropedicae promotes growth, nutrient uptake and photosynthetic efficiency in rice // Planta. 2020. V. 252. Art. 87.
  23. Sambrook J., Fritsch E., Maniatis T. Molecular cloning: a laboratory manual. N.Y.: Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989. 1626 p.
  24. Tapia-García E.Y., Hernández-Trejo V., Guevara-Luna J., Rojas-Rojas F.U., Arroyo-Herrera I., Meza-Radilla G., Vásquez-Murrieta M.S., Estrada-de los Santos P. Plant growth-promoting bacteria isolated from wild legume nodules and nodules of Phaseolus vulgaris L. trap plants in central and southern Mexico // Microbiol. Res. 2020. V. 239. Art. 126522.
  25. Velichko N. S., Bagavova A. R., Burygin G. L., Pylaev T. E., Fedonenko Y. P. In situ localization and penetration route of an endophytic bacteria into roots of wheat and the common bean // Rhizosphere. 2022. V. 23. Art. 100567.
  26. Velichko N. S., Kondyurina N. K., Fedonenko Y. P. Antagonistic activity of some Herbaspirillum species against phytopathogenic micromycetes // Izvestiya of Saratov University Chemistry Biology Ecology. 2023. V. 23. P. 337–344.
  27. Velikova V., Yordanov I., Edreva A. Oxidative stress and some antioxidant systems in acid rain-treated bean plants // Plant Sci. 2000. V. 151. P. 59–66.
  28. Venkatachalam J., Mohan H., Seralathan K. K. Significance of Herbaspirillum sp. in biodegradation and biodetoxification of herbicides, pesticides, hydrocarbons and heavy metals – a review // Environ. Res. 2023. V. 239. Art. 117367.
  29. Wang F. Phytochrome A and B function antagonistically to regulate cold tolerance via abscisic acid-dependent jasmonate signaling // Plant Physiol. 2016. V. 170. P. 459–471.
  30. Wellburn A. R. The spectral determination of chlorophylls a and b, as well as total carotenoids, using various solvents with spectrophotometers of different resolution // J. Plant. Physiol. 1994. V. 144. P. 307–313.
  31. Zhou B., Guo Z., Xing J., Huang B. Nitric oxide is involved in abscisic acid-induced antioxidant activities in Stylosanthes guianensis // J. Exp. Bot. 2005. V. 56. P. 3223–3228.
  32. Zaninotto F., La Camera S., Polverari A. and Delledonne M. Cross talk between reactive nitrogen and oxygen species during the hypersensitive disease resistance response // Plant Physiol. 2006. V. 141. P. 379–383.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».