Influence of temperature and carbon sources on auxin biosynthesis by Rhodococcus erythropolis strain and their phytostimulating activity in urbanozem soil

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The aim of this research was to study the effect of temperature and carbon sources for synthesizing activity of Rhodococcus erythropolis VKM Ac-2017D strain on the mineral medium. Tryptophan at a concentration of 0,5 g/l was added as a precursor for indole-3-acetic acid (IAA) biosynthesis. Phytostimulating effect was shown in condition of soil experiment using lawn grass mixture (Festuca rubra – 30%, Lolium perenne – 30%, Poa pratensis – 20%, Festuca rubra trichlorophylla – 15%, Festuca ovina – 5%). The strain of selected oil-degrading bacteria was able to produce IAA on both hydrocarbon and carbohydrates as carbon sources. The differences were found in the production of auxin that depended on temperature and types of C-substrate. When sucrose used as a carbon source the maximum in production of IAA was 34,3 µg/ml at the temperature of 15°C. When culturing microorganisms on hexadecane the highest concentration IAA (77,69 µg/ml ) was achieved at 25°C. The culture broth (supernatant) and native bacterial suspension had shown phytostimulating activity on the lawn grass (weight of plant biomass, germination) to compare to water and chemically synthesized IAA in condition of soil experiment.

About the authors

Dmitrii Nikolaevich Otroshko

Kuban State University

Author for correspondence.
Email: otroshko_dmitrii@mail.ru

postgraduate student of the Chair of Genetics, Microbiology and Biotechnology

Russian Federation, Krasnodar

Vladislav Viktorovich Sheremet

Kuban State University

Email: sheremet-vlad-bio@yandex.ru

master student of Faculty of Biology

Russian Federation, Krasnodar

Nikita Nikolaevich Volchenko

Kuban State University

Email: volchenko.n@mail.ru

candidate of biological sciences, associate professor of the Chair of Genetics, Microbiology and Biotechnology

Russian Federation, Krasnodar

Aleksandr Aleksandrovich Khudokormov

Kuban State University

Email: sashokas@yandex.ru

candidate of biological sciences, associate professor of the Chair of Genetics, Microbiology and Biotechnology

Russian Federation, Krasnodar

Andrey Aleksandrovich Samkov

Kuban State University

Email: andreysamkov@mail.ru

candidate of biological sciences, lecturer of the Chair of Genetics, Microbiology and Biotechnology

Russian Federation, Krasnodar

References

  1. Kim K.H., Jahan S.A., Kabir E., Brown R.J.C. A review of airborne polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and their human health effects // Environment international. 2013. Vol. 60. P. 71–80.
  2. Gerhardt K.E., Huang X.D., Glick B.R., Greenberg B.M. Phytoremediation and rhizoremediation of organic soil contaminants: potential and challenges // Plant Science. 2009. Vol. 176. № 1. P. 20–30.
  3. Kuiper I., Lagendijk E.L., Bloemberg G.V., Lugtenberg B.J.J. Rhizoremediation: a beneficial plant-microbe interaction // Molecular Plant-Microbe Interactions. 2004. Vol. 17. № 1. P. 6–15.
  4. de Cárcer D.A., Martín M., Mackova M., Macek T., Karlson U., Rivilla R. The introduction of genetically modified microorganisms designed for rhizoremediation induces changes on native bacteria in the rhizosphere but not in the surrounding soil // The ISME journal. 2007. Vol. 1. № 3. P. 215–223.
  5. Ontañon O.M., González P.S., Ambrosio L.F., Paisio C.E., Agostini E. Rhizoremediation of phenol and chromium by the synergistic combination of a native bacterial strain and Brassica napus hairy roots // International Biodeterioration & Biodegradation. 2014. Vol. 88. P. 192–198.
  6. Glick B. R. Using soil bacteria to facilitate phytoremediation // Biotechnology advances. 2010. Vol. 28. № 3. P. 367–374.
  7. Yang J., Kloepper J.W., Ryu C.M. Rhizosphere bacteria help plants tolerate abiotic stress // Trends in plant science. 2009. Vol. 14. № 1. P. 1–4.
  8. Mohite B. Isolation and characterization of indole-acetic acid (IAA) producing bacteria from rhizospheric soil and its effect on a plant growth // Journal of soil science and plant nutrition, 2013, Vol. 13. № 3, P. 638–649.
  9. Sukumar P., Legue V. , Vayssieres A. , Martin F., Tuskan G. A., Kalluri U. C. Involvement of auxin pathways in modulating root architecture during beneficial plant–microorganism interactions // Plant, cell & environment. 2013. Vol. 36. № 5. P. 909–919.
  10. Li W., Wang D., Hu F., Li H., Ma L., Xu L. Exogenous IAA treatment enhances phytoremediation of soil contaminated with phenanthrene by promoting soil enzyme activity and increasing microbial biomass // Environmental Science and Pollution Research. 2016. P. 1–9.
  11. Alvarez-Lopez V., Prieto-Fernandez A., Janssen J., Herzig R., Vangronsveld J., Kidd P.S. Inoculation methods using Rhodococcus erythropolis strain P30 affects bacterial assisted phytoextraction capacity of Nicotiana tabacum // International journal of phytoremediation. 2016. Vol. 18. № 4. P. 406–415.
  12. Cook R. L., Hesterberg D. Comparison of trees and grasses for rhizoremediation of petroleum hydrocarbons / /International journal of phytoremediation. 2013. Vol. 15. № 9. P. 844–860.
  13. Liu W., Sun J., Ding L., Luo Y., Chen M., Tang C. Rhizobacteria (Pseudomonas sp. SB) assist phytoremediation of oily-sludge-contaminated soil by tall fescue (Testuca arundinacea L.) // Plant and soil. 2013. Vol. 371. № 1–2. P. 533–542.
  14. Волченко Н.Н., Карасёва Э.В. Скрининг углеводородокисляющих бактерий-продуцентов поверхностноактивных веществ биологической природы и их применение в опыте по ремедиации нефтезагрязненной почвы и нефтешламма // Биотехнология. 2006. № 2. С. 57–62.
  15. Худокормов А.А., Карасёва Э.В., Волченко Н.Н., Самков А.А., Козицын А.Е. Деструкция углеводородов различными морфотипами нефтеокисляющих актинобактерий // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2013. № 92. С. 153–175.
  16. Худокормов А.А., Карасёва Э.В., Самков А.А., Волченко Н.Н., Карасёв С.Г., Батина Е.В. Влияние источника углерода на устойчивость к тяжёлым металлам штаммов нефтеокисляющих актинобактерий, используемых в процессах биоремедиации // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2012. № 83. С. 119–128.
  17. Нетрусов А.И., Егорова М.А., Захарчук Л.М. Практикум по микробиологии. М.: Академия, 2005. 608 с.
  18. Meudt W. J., Gaines T. P., Studies on the oxidation of indole-3-acetic acid by peroxidase Enzymes. Colorimetric Determination of Indole-3-Acetic Acid Oxidation Products // Plant Physiology. 1967. № 42. P. 1395–1399.
  19. Whyte L.G., Slagman S.J., Pietrantonio F., Bourbonnière L., Koval S.F., Lawrence J.R., Inniss W.E., Greer C.W. Physiological adaptations involved in alkane assimilation at a low temperature by Rhodococcus sp. strain Q15 // Applied and environmental microbiology. 1999. Vol. 65. № 7. P. 2961–2968.
  20. Sethia B., Mustafa M., Manohar S., Patil S. V., Jayamohan N. S., Kumudini B. S. Indole acetic acid production by fluorescent Pseudomonas spp. from the rhizosphere of Plectranthus amboinicus (Lour.) Spreng. and their variation in extragenic repetitive DNA sequences // Indian J. Exp. Biol. 2015. Vol. 53. P. 342–349.
  21. Sokolovska I., Rozenberg R., Riez C., Rouxhet P.G., Agathos S.N., Wattiau P. Carbon source-induced modifications in the mycolic acid content and cell wall permeability of Rhodococcus erythropolis E1 // Applied and environmental microbiology. 2003. Vol. 69. № 12. P. 7019–7027.
  22. Корягин Ю.В. Влияние биопрепаратов и микроэлементов на рост и развитие растений гороха // НТП: земледелие и растениеводство. 2009. № 5. С. 26–28.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1 - Calibration curve for determining the concentration of IAA in the medium

Download (10KB)
3. Figure 2 - Photo of field sites and treatment options with biological and chemical agents

Download (92KB)
4. Figure 3 - Crude phytomass at the end of the experiment

Download (12KB)
5. Figure 4 - Dynamics of lawn grass germination during the experiment

Download (12KB)

Copyright (c) 2016 Otroshko D.N., Sheremet V.V., Volchenko N.N., Khudokormov A.A., Samkov A.A.

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

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».