Effect of endophytic bacteria Bacillus subtilison metabolic processes in potato tubers during storage

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The article examines the effect produced by the preplant inoculation of potato tubers with Bacillus subtilis on biochemical processes occurring in the tubers of a new crop during the postharvest period at different storage periods. The content of malondialdehyde in tubers treated with strains 10-4 and 26D decreased by 15.5 and 35.5% and by 14.9 and 13.6% relative to the control after one and six months, respectively. The proline content in tubers pretreated with strain 10-4 differed insignificantly from the control in both storage periods, while in the case of strain 26D, it was lower than the control by 14.7 and 26.3%. First, the activity of protective proteins in treated tubers decreased relative to the control; then, the activity of trypsin inhibitors in tubers was found to significantly exceed that in tubers stored for a short time. The protein content of pretreated tubers was initially higher than that of the control; then, it was either at the same level (strain 26D) or 15% lower than the control (strain 10-4). The content of ascorbic acid in tubers pretreated with strain 10-4 exceeded that of the control by 16.1 and 17.9% after one and six months of storage, respectively, whereas in the case of strain 26D, no difference from the control was noted. The amount of reducing sugars was 39.4% lower than the control after one and six months of storage (strain 10-4) and 35.6% after six months of storage (strain 26D). The pretreatment with strains 10-4 and 26D positively affected the main biochemical parameters of tubers during long-term storage, providing a protective effect and preserving the biological value of produce.

About the authors

L. I. Pusenkova

Bashkir Research Institute of Agriculture of Ufa Federal Research Centre RAS

Email: L.Pusenkova@mail.ru

S. R. Garipova

Bashkir Research Institute of Agriculture of Ufa Federal Research Centre RAS; Ufa University of Science and Technology

Email: garipovasvetlana@gmail.com

O. V. Lastochkina

Institute of Biochemistry and Genetics of Ufa Federal Research Centre RAS

Email: oksanaibg@gmail.com

I. A. Shpirnaya

Ufa University of Science and Technology

Email: shia@yandex.ru

V. A. Valieva

Bashkir Research Institute of Agriculture of Ufa Federal Research Centre RAS

Email: valiyeva.valeriya.01@mail.ru

References

  1. Усков А.И., Кравченко Д.В., Ускова Л.Б., Галушка П.А., Замятин А.А., Скулачев М.В. Регуляция физиологического старения культуры картофеля // Земледелие. 2019. N 8. С. 33–37. doi: 10.24411/0044-3913-2019-10808.
  2. Ávila-Valdés A., Quinet M., Lutts S., Martínez J. P., Lizana X.C. Tuber yield and qualityresponses of potato to moderate temperatureincrease during Tuber bulking under two wateravailability scenarios // Field Crops Research. 2020. Vol. 251. P. 107786. doi: 10.1016/j.fcr.2020.107786.
  3. Белов Г.Л., Зейрук В.Н., Мальцев С.В., Абашкин О.В., Абросимов Д.В. Применение химических и биологических препаратов для защиты картофеля при хранении // Агрохимический вестник. 2020. N 6. С. 75–78. doi: 10.24411/1029-2551-2020-10090. EDN: DRZOJK.
  4. Draie R., Al-Absi M. Regulation and control of potato tuber dormancy and sprouting // International Journal of Recent Advances in Multidisciplinary Research. 2019. Vol. 6, no 1. P. 4573–4583.
  5. Федотова Л.С., Тимошина Н.А., Князева Е.В. Динамика биохимических показателей картофеля в период хранения // Картофель и овощи. 2017. N 1. С. 31–34. EDN: XIROXT.
  6. Elmore J.S., Briddon A., Dodson A.T., Muttucumaru N., Halford N.G., Mottram D.S. Acrylamide in potato crisps prepared from 20 UK-grown varieties: effects of variety and tuber storage time // Food Chemistry. 2015. Vol. 182. P. 1–8. doi: 10.1016/j.foodchem.2015.02.103.
  7. Усков А.И., Ускова Л.Б., Кравченко Д.В., Галушка П.А., Закабунина Е.Н. Регуляция процессов физиологического старения при длительном репродуцировании картофеля // Земледелие. 2018. N 5. С. 40–44. doi: 10.24411/0044-3913-2018-10511.
  8. Чеботарь В.К., Кипрушкина Е.И. Применение микробных препаратов в технологиях хранения картофеля // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. N 1. С. 33–35. EDN: TMZFSZ
  9. Новикова И.И., Титова Ю.А., Бойкова И.В., Зейрук В.Н., Краснобаева И.Л. Биологическая эффективность новых биопрепаратов на основе микробов-антагонистов для контроля возбудителей болезней картофеля при вегетации и хранении клубней // Биотехнология. 2017. Т. 33. N 6. С. 68–76. doi: 10.21519/0234-27582017-33-6-68-76. EDN: YMVEAK.
  10. Lastochkina O., Aliniaeifard S., Seifikalhor M., Yuldashev R., Pusenkova L., Garipova S. Plant growthpromoting bacteria: biotic strategy to cope with abiotic stresses in wheat // Wheat production in changing environments / eds M. Hasanuzzaman, K. Nahar, Md.A. Hossain. Singapore: Springer, 2019. P. 579–614. doi: 10.1007/978-981-13-6883-7_23.
  11. Максимов И.В., Пусенкова Л.И., Абизгильдина Р.Р. Влияние биопрепаратов на основе эндофитной бактерии Bacillus subtilis 26Д на поствегетационное сохранение защитного потенциала клубней картофеля против патогенов // Агрохимия. 2011. N 6. С. 43–48. EDN: NURDSX.
  12. Lastochkina O., Pusenkova L., Garshina D., Yuldashev R., Shpirnaya I., Kasnak C., et al. The effect of endophytic bacteria Bacillus subtilis and salicylic acid on some resistance and quality traits of stored Solanum tuberosum L. tubers infected with fusarium dry rot // Plants. 2020. Vol. 9, no. 6. P. 738. doi: 10.3390/plants9060738.
  13. Heath R.L., Packer L. Photoperoxidation in isolated chloroplasts: I. Kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation // Archives of Biochemistry and Biophysics. 1968. Vol. 125, no. 1. P. 189–198. doi: 10.1016/0003-9861(68)90654-1.
  14. Bates L.S., Waldern R.P., Teare I.D. Rapid determination of free proline for water-stress studies // Plant and Soil. 1973. Vol. 39. P. 205–207. doi: 10.1007/BF00018060.
  15. Гофман Ю.Я., Вайсблай И.М. Определение инги-битора трипсина в семенах гороха // Прикладная биохимия и микробиология. 1975. N 5. С. 777–783.
  16. Erlanger B.F., Kokowski N., Cohen W. The preparation and properties of two new chromogenic substrates of trypsin // Archives of Biochemistry and Biophysics. 1961. Vol. 95, no 2. P. 271–278. doi: 10.1016/0003-9861(61)90145-X.
  17. Vasanthan T., Bergthaller W., Driedger D., Yeung J., Sporus P. Starch from Alberta potatoes: wet Isolation and some physicochemical proprieties // Food Research International. 1999. Vol. 32, no. 5. P. 355–365. doi: 10.1016/S0963-9969(99)00096-4.
  18. Щербаков А.В., Щербакова Е.Н., Мулина С.А., Роц П.Ю., Дарью Р.Ф., Кипрушкина Е.И.. Психрофильные псевдомонады-эндофиты как потенциальные агенты в биоконтроле фитопатогенных и гнилостных микроорганизмов при холодильном хранении картофеля // Сельскохозяйственная биология. 2017. Т. 52. N 1. C. 116–128. doi: 10.15389/agrobiology.2017.1.116rus. EDN: YFQFFJ.
  19. Garipova S.R., Markova O.V., Fedorova K.A., Dedova M. A., Kamaletdinova A. A., Lastochkina O. V., et al. Malondialdehyde and proline content in bean cultivars following the inoculation with endophytic bacteria // Acta Physiologiae Plantarum. 2022. Vol. 44. P. 89. doi: 10.1007/s11738-022-03427-1.
  20. Яруллина Л.Г., Ахатова А.Р., Касимова Р.И. Гидро-литические ферменты и их белковые ингибиторы в регуляции взаимоотношений растений с патогенами // Физиология растений. 2016. Т. 63. N 2. С. 205–217. doi: 10.7868/S0015330316020159. EDN: VINZCF.
  21. Сорокань А.В., Бурханова Г.Ф., Алексеев В.Ю., Гордеев А.А., Марданшин И.С., Максимов И.В. Совместное влияние Bacillus thuringiensis B-5351 и салициловой кислоты на устойчивость растений картофеля к Phytophthora infestans и урожайность в полевых условиях // Biomics. 2023. Т. 15. N 1. С. 1–6. doi: 10.31301/2221-6197.bmcs.2023-1. EDN: NSIMDV.
  22. Yarullina L.G., Veselova S.V., Ibragimov R.I., Shpirnaya I.A., Kasimova R.I., Akhatova A.R., et al. Tsvetkov V., Maksimov I. Search for molecular markers of wheat resistance to fungal pathogens // Agricultural Sciences. 2014. Vol. 5. P. 722–729. doi: 10.4236/as.2014.58076.
  23. Hao Y., Wu H., Liu Y., Hu Q. Mitigative effect of Bacillus subtilis QM3 on root morphology and resistance enzyme activity of wheat root under lead stress // Advances in Microbiology. 2015. Vol. 5, no. 6. P. 469–478. doi: 10.4236/aim.2015.56048.
  24. Lastochkina O., Aliniaeifard S., Garshina D., Garipova S., Pusenkova L., Allagulova Ch., et al. Seed priming with endophytic Bacillus subtilis strain-specifically improves growth of Phaseolus vulgaris plants under normal and salinity conditions and exerts anti-stress effect through induced lignin deposition in roots and decreased oxidative and osmotic damage // Journal of Plant Physiology. 2021. Vol. 263. P. 153462. doi: 10.1016/j.jplph.2021.153462
  25. Lastochkina O., Pusenkova L., Garshina D., Kasnak C., Palamutoglu R., Shpirnaya I., et al. Improving the biocontrol potential of endophytic bacteria Bacillus subtilis with salicylic acid against Phytophthora infestanscaused postharvest potato tuber late blight and impact on stored tubers quality // Horticulturae. 2022. Vol. 8, no. 2. P. 117. doi: 10.3390/horticulturae8020117.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).