COMPOSITION AND PHYTOPATHOGENIC PROPERTIES OF BACTERIA ISOLATED FROM Pinus sibirica Du Tour WOOD AFFECTED BY BACTERIAL WETWOOD IN THE BAIKAL REGION

封面

如何引用文章

全文:

详细

Currently, in the dark coniferous forests of the Baikal region, the spread of the disease bacterial wetwood disease is noted, causing the sanitary condition deterioration in the forest stands, and leading to the forest dieback on large territories. Despite the fact that this disease has been known since the beginning of the last century, the question of its’ real pathogen is still open. It is believed that associations of various endophytic microorganisms may take part in the development of pathogenesis. In this regard, it seems relevant to study the composition of the endophytic complex of microorganisms in wood with bacterial wetwood of forest species in order to establish the types of relationships between endophytes and test their ability to initiate a pathological process in conifers. An attempt was made to identify the main endophytic microbiome representatives of the «wet wood» of Siberian stone pine ( Pinus sibirica Du Tour) affected by bacterial wetwood, to assess their phytopathogenic properties and types of relationships between them. The features of the endophytic microbiome of the Siberian stone pine affected by bacterial wetwood in the Slyudyanskoye forestry of the Irkutsk region were studied. With standard microbiological and phytopathological methods we isolated pure cultures of bacteria and studied their characteristics (including virulence). For bacterias identification molecular genetic methods were used. From the infested wood of Siberian stone pine trees affected by bacterial wetwood, a complex of pure microorganisms cultures, not previously described in other studies, was isolated. Among them, opportunistic strains include Rouxiella chamberiensis, Ewingella americana, Stenotrophomonas rhizophila and Bacillus pumilus , which exhibit pronounced virulent properties in relation to indicator plants and ambiguously affect the growth and development of Scotch pine ( Pinus sylvestris L.) seedlings. Mutual impacts of bacteria on each other were noted in the endophytic microbiome of the affected Siberian stone pine wood. Bacillus bacteria showed pronounced antagonistic properties. Basically, in the endophytic community symbiotic relationships were dominated with possible syntrophic connections.

作者简介

I. Grodnitskaya

V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Federal Research Center Krasnoyarsk Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch

编辑信件的主要联系方式.
Email: igrod@ksc.krasn.ru
Krasnoyarsk, Russian Federation

V. Senashova

V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Federal Research Center Krasnoyarsk Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch

Email: vera0612@mail.ru
Krasnoyarsk, Russian Federation

M. Trusova

Institute of Biophysics, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Federal Research Center Krasnoyarsk Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch

Email: mtrusova@ibp.krasn.ru
Krasnoyarsk, Russian Federation

O. Pashkeeva

V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Federal Research Center Krasnoyarsk Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch

Email: koeandkoe@mail.ru
Krasnoyarsk, Russian Federation

Yu. Baranchikov

V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Federal Research Center Krasnoyarsk Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch

Email: baranchikov_yuri@yahoo.com
Krasnoyarsk, Russian Federation

参考

  1. Боронин А. М. Ризосферные бактерии рода Pseudomonas, способствующие росту и развитию растений // Сорос. образов. журн. 1998. № 10. С. 25-31.
  2. Бубнова М. А. Характеристика очагов бактериальной водянки Слюдянского и Шелеховского лесничеств (Южное Прибайкалье) // Материалы Международной студенческой научной конференции «Студенческий научный форум». М., 2020. С. 8-10.
  3. Быстров С. О., Антонов И. А. Первая находка уссурийского полиграфа Polygraphus proximus Blandford, 1894 (Coleoptera, Curculionidae: Scolytinae) в Иркутской области // Энтомол. обозр. 2019. Т. 98. Вып. 1. С. 91-93.
  4. Воронин В. И., Морозова Т. И., Ставников Д. Ю., Нечесов И. А, Осколков В. А. Буянтуев В. А., Михайлов Ю. З., Говорин Я. В., Середкин А. Д., Шуварков М. А. Бактериальное повреждение кедровых лесов Прибайкалья // Лесн. хоз-во. 2013. № 3. С. 39-41.
  5. Гвоздяк Р. И., Гойчук А. Ф., Розенфельд В. В. О протравливании семян сосны обыкновенной в контексте взаимодействий между видами их аутомикрофлоры // Плодоводство, семеноводство, интродукция древесн. раст. 2009. Т. 12. С. 24-28.
  6. Гвоздяк Р. И., Яковлева Л. М. Бактериальные болезни лесных древесных пород. Киев: Наук. думка, 1979. 240 с.
  7. Горовик Ю. Н., Шаловило Ю. И., Ковалева В. А., Лагоненко А. Л., Гут Р. Т., Евтушенков А. Н. Bacillus pumilis - новый фитопатоген сосны обыкновенной // Тр. Беларус. гос. ун-та. 2012. Т. 7. С. 194-198.
  8. Гродницкая И. Д., Трусова М. Ю., Сенашова В. А., Кондакова О. Э., Шкода В. Н., Баранчиков Ю. Н. Предварительные данные о составе эндофитной микрофлоры, ассоциированной с бактериальной водянкой хвойных в Прибайкалье // Материалы Междунар. конф. Х чтения памяти О. А. Катаева «Дендробионтные беспозвоночные животные, грибы и их роль в лесных экосистемах». Т. 2: Фитопатогенные грибы, вопросы патологии и защиты леса, Санкт-Петербург, 22-25 октября 2018 г. СПб.: СПбГЛТУ, 2018. С. 15-16.
  9. Егоров Н. С. Микробы-антагонисты и биологические методы определения антибиотической активности. М.: Высш. шк., 1965. 210 с.
  10. Ерофеев С. В., Чеботарь В. К. Патент 2599416 Россия, МПКC12R1/07, C12N1/20, A01N63/02. Штамм бактерий Bacillus amyloliquefaciens subsp. plantarum bs89 в качестве средства повышения продуктивности растений и их защиты от болезней / № 2015137387/10; Заявл. 02.09.15 Опубл. 10.10.16. Бюл. № 28.
  11. Исаев А. С., Рожков А. С., Киселев В. В. Черный пихтовый усач Monochamus urussovi (Fisch.). Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1988. 269 с.
  12. Кирай З., Клемент З., Шоймойши Ф., Вереш Й. Методы фитопатологии. М.: Колос, 1974. 343 с.
  13. Колмакова О. В., Трусова М. Ю. Потребление аминокислот некультивируемым бактериопланктоном эвтрофного водохранилища // Сиб. экол. журн. 2011. № 1. С. 13-21.
  14. Масленникова С. Н., Шурыгин А. И., Чеботарь В. К., Щербаков А. В., Канарский А. В. Эндофитные бактерии хвойных растений: последние исследования и перспективы применения // Вестн. Казан. технол. ун-та. 2013. № 23. С. 139-142.
  15. Методы фитопатологии / Под ред. М. В. Горленко. М.: Колос, 1974. 540 с.
  16. Морозова Т. И., Сурдина В. Г. Бактериальная водянка хвойных в Байкальской Сибири // Проблемы микологии и фитопатологии в XXI веке: Материалы Междунар. науч. конф., посвященной 150-летию со дня рождения члена-корреспондента АН СССР, профессора Артура Артуровича Ячевского. СПб.: ООО «Копи-Р Групп», 2013. С. 189-191.
  17. Недорезков В. Д. Биологическое обоснование применения эндофитных бактерий в защите пшеницы от болезней на Южном Урале: автореф. дис.. д-ра с.-х. наук: 06.01.11. СПб., 2003. 41 с.
  18. Основные методы фитопатологических исследований / А. Е. Чумакова, И. И. Минкевич, Ю. И. Власова, Е. А. Гаврилова // Науч. тр. ВАСХНИЛ. М.: Колос, 1974. 192 с.
  19. Пашенова Н. В., Демидко Д. А., Бабичев Н. С., Ефременко А. А., Перцовая А. А., Баранчиков Ю. Н. Инвазийный фитопатоген сопровождает уссурийского полиграфа в лесах Хамар-Дабана // Совет бот. садов стран СНГ при Междунар. ассоц. акад. наук. М.: Научтехлитиздат, 2019. С. 82-85. - (Информ. бюл; Вып. 12 (35)).
  20. Практикум по микробиологии: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / А. И. Нетрусов, М. А. Егорова, Л. М. Захарчук, Н. Н. Колотилова, И. Б. Котова, Е. В. Семенова, Н. Ю. Татаринова, Н. В. Уголькова, Е. А. Цавкелова, А. Ф. Бобкова, А. Г. Богданов, И. В. Данилова, Т. Ю. Динариева, В. В. Зинченко, А. Д. Исмаилов, А. В. Кураков, В. Н. Максимов, Е. С. Милько, Е. П. Никитина, Е. П. Рыжкова, А. М. Семенов, Д. В. Хомякова, Т. А. Чердынцева, Т. Г. Юдина / Под. ред. А. И. Нетрусова. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 608 с.
  21. Рыбалко Т. М., Гукасян А. Б. Бактериозы хвойных Сибири. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1986. 83 с.
  22. Смирнов С. И., Котов А. С. Бактериальная водянка в березняках Калужской области // Лесоведение, экология и биоресурсы: Материалы Междунар. науч.-произв. конф. «Брянщина - родина отечественного и мирового высшего лесного образования». Брянск: БГИТА, 2005. С. 182-183.
  23. Справочные материалы к заседанию Межведомственной комиссии по вопросам охраны озера Байкал от 29 ноября 2018 г. М.: Росгеолфонд, 2018. 50 с.
  24. Татаринцев А. Н. Эколого-ценотические особенности пораженности березняков бактериальной водянкой в южной части Средней Сибири (Красноярская группа районов) // Сиб. экол. журн. 2014. Т. 21. № 2. С. 273-281.
  25. Уссурийский полиграф в лесах Сибири. Распространение, биология, экология, выявление и обследование поврежденных насаждений. Метод. пособие / С. А. Кривец, И. А. Керчев, Э. М. Бисирова, Н. В. Пашенова, Д. А. Демидко, В. М. Петько, Ю. Н. Баранчикова / Под ред. С. А. Кривец, Ю. Н. Баранчикова. Томск; Красноярск: УМИУМ, 2015. 48 с.
  26. Чеботарь В. К., Щербаков А. В., Щербакова Е. Н., Масленникова С. Н., Заплаткин А. Н., Мальфанова Н. В. Эндофитные бактерии как перспективный биотехнологический ресурс и их разнообразие // С.-х. биол. 2015. Т. 50. № 5. С. 648-654.
  27. Черпаков В. В. Бактериальная водянка: поражаемые виды хвойных пород России // Актуал. пробл. лесн. комплекса. 2012. Вып. 33. С. 111-115.
  28. Черпаков В. В. Этиология бактериальной водянки древесных растений // Изв. СПбГЛТА. 2017. Вып. 220. С. 125-139.
  29. Цавкелова Е. А., Климова С. Ю., Чердынцева Т. А., Нетрусов А. И. Микроорганизмы - продуценты стимуляторов роста растений и их практическое применение (обзор) // Прикл. биохим. и микробиол. 2006. Т. 42. № 2. С. 133-143.
  30. Шеховцов В. П. Бактериальная водянка берёзы в Бузулукском бору // Аграрн. Россия. 2009. № 6-II. С. 50.
  31. Яковлева Л. М., Здоровенко Г. М., Гвоздяк Р. И. Некоторые характеристики диссоциантов Pseudomonas syringae pv. maculicola // Микробиология. 2002. Т. 71. № 2. С. 240-246.
  32. Alizadeh M., Khakvar R., Babai-Ahari A. Isolation and characterization of bacterial agents associated of wetwood disease on elm trees in Iran // Acta Phytopath. Entomol. Hungar. 2017. V. 52. N. 2. P. 157-168.
  33. Bashan L. E. de, Hernandez J.-P., Bashan Y., Maier R. M. Bacillus pumilus ES4: candidate plant growth-promoting bacterium to enhance establishment of plants in mine tailings // Environ. Experiment. Bot. 2010. V. 69. N. 3. P. 343-352.
  34. Bassimba D. D., Cebrián M. C., Molina L. M., Jordá C. First report of Bacillus pumilus on Phaseolus vulgaris in Spain // Plant Pathol. 2009. V. 59. Iss. 2. P. 400-410.
  35. Bull C. T., Boer S. H. de, Denny T. P., Firrao G., Saux M. F.-L., Saddler G. S., Scortichini M., Stead D. E., Takikawa Y.Comprehensive list of names of plant pathogenic bacteria, 1980-2007 //j. Plant Pathol. 2010. V. 92. N. 3. Р. 551-592.
  36. Bystrov S. O., Antonov I. A. First record of the four-eyed fir bark beetle Polygraphus proximus Blandford, 1894 (Coleoptera, Curculionidae: Scolytinae) from Irkutsk province, Russia // Entomol. Rev. 2019. V. 99. N. 1. P. 54-55 (Original Rus. Text © S. O. Bystrov, I. A. Antonov, 2019, publ. in Entomologicheskoe obozrenie. 2019. V. 98. N. 1. P. 91-93).
  37. Cankar K., Kraigher H., Ravnikar M., Rupnik M. Bacterial endophytes from seeds of Norway spruce (Picea abies L. Karts) // FEMS Microbiol. Lett. 2005. V. 244. Iss. 2. P. 341-345.
  38. Chebotar’ V. K., Shcherbakov A. V., Shcherbakova E. N., Maslennikova S. N., Zaplatkin A. N., Mal’fanova N. V. Biodiversity of endophytic bacteria as a promising biotechnological resource // Sel’skokhoz. Biol. (Agr. Biol.). 2015. V. 50. N. 5. P. 648-654 (English online ed.).
  39. Endophytes of forest trees: Biology and applications. Second ed. / A. М. Pirttila, A. С. Frank (Eds.). Springer Cham, 2018. 472 p.
  40. Ferreira A., Quecine M. C., Lacava P. T., Oda S., Azevedo J. L., Araújo W. L. Diversity of endophytic bacteria from Eucalyptus species seeds and colonization of seedlings by Pantoea agglomerans // FEMS Microbiol. Lett. 2008. V. 287. N. 1. P. 8-14.
  41. Gregersen T. Rapid method for distinction of gram-negative from grampositive bacteria // Eur. J. Appl. Microbiol. Biotechnol. 1978. V. 5. N. 2. P. 123-127.
  42. Haavik L. J., Billings S. A., Guldin J. M., Stephen F. M. Emergent insects, pathogens and drought shape changing patterns in oak decline in North America and Europe // For. Ecol. Manag. 2015. V. 354. P. 190-205.
  43. Johnson D. W., Riffle J. W. Wetwood (Slime flux) of elm, cottonwood and mulberry. Diseases of trees in the Great Plains. Washington DC: USDA For. Serv., 1986.
  44. Kharuk V. I., Im S. T., Petrov I. А., Golyukov A. S., Ranson K. J., Yagunov M. N. Climate-induced mortality of Siberian pine and fir in the Lake Baikal watershed, Siberia // For. Ecol. Manag. 2017. V. 384. P. 191-199.
  45. Klement Z. Rapid detection of the pathogenecity of phytopathogenic pseudomonads // Nature. 1963. N. 199. P. 299-300.
  46. Kolmakova O. V., Trusova M. Yu. Uptake of amino acids by uncultivated bacterioplankton of a eutrophic water reservoir // Contemp. Probl. Ecol. 2011. V. 4. № 1. P. 8-14 (Original Rus. text © O. V. Kolmakova, M. Yu. Trusova, 2011, publ. in Sibirskii Ekologicheskii Zhurnal. 2011. V. 18. N. 1. P. 13-21).
  47. Kovaleva V., Shalovylo Y. I., Gorovik Y. N., Lagonenko A. L., Evtushenkov A. N., Gout R. T. Bacillus pumilus - a new phytopathogen of Scots pine - Short communication //j. For. Sci. 2015. V. 61. Iss. 3. P. 131-137.
  48. Kuan K. B., Othman R., Rahim K. A., Shamsuddin Z. H. Plant growth-promoting rhizobacteria inoculation to enhance vegetative growth, nitrogen fixation and nitrogen remobilisation of Maize under greenhouse conditions // PLOS ONE. 2016. V. 11. N. 3. P. 1-19.
  49. Le Fleche-Matéos A., Levast M., Lomprez F., Arnoux Y., Andonian C., Perraud M., Vincent V., Gouilh M. A., Thiberge J.-M., Vandenbogaert M., Diancourt L., Caro V., Burguie`re A. M., Manuguerra J.-C. Rouxiella chamberiensis gen. nov., sp. nov., a member of the family Enterobacteriaceae isolated from parenteral nutrition bags // Int. J. System. Evolut. Microbiol. 2015. V. 65. Iss. 6. P. 1812-1818.
  50. Mattson W. J., Haack R. A. The role of drought stress in provoking outbreaks of phytophagous insects // Insect outbreaks / P. Barbosa, J. Schultz (Eds.). San Diego: Acad. Press, 1987. P. 365-407.
  51. Moorman G. W. Bacterial wetwood or slime flux. PennState Extention. Pennsylvania, USA: Coll. Agr. Sci. Pennsylvania St. Univ., 2008.
  52. Nair D. N., Padmavathy S. Impact of endophytic microorganisms on plants, environment and humans // The Sci. World J. 2014. V. 2014. Article ID 250693. 11 p.
  53. Ryan R. P., Monchy S., Cardinale M., Taghavi S., Crossman L., Avison M. B., Berg G., Lelie D. van der, Dow J. M. The versatility and adaptation of bacteria from the genus Stenotrophomonas // Nat. Rev. Microbiol. 2009. V. 7. N. 7. P. 514-525.
  54. Schmidt C. S., Alavi M., Cardinale M., Müller H., Berg G. Stenotrophomonas rhizophila DSM14405T promotes plant growth probably by altering fungal communities in the rhizosphere // Biol. Fertil. Soils. 2012. V. 48. N. 8. P. 947-960.
  55. Shink B., Ward J. C., Zeikus J. G. Microbiology of wetwood: role of anaerobic bacterial populations in living trees //j. Gen. Microbiol. 1981. V. 123. Iss. 2. P. 313-322.
  56. Stoyanova M., Moncheva P., Bogatzevska N. Occurrence of phytopathogenic bacteria of Enterobacteriaceae family in bulbs of cultural and ornamental plants // Sci. Technol. 2012. V. 2. N. 6. P. 39-44.
  57. Tatarintsev A. I. Ecological-coenotic characteristics of the bacterial dropsy infection rate in birch forests in the southern part of middle Siberia (Krasnoyarsk group of areas) // Contemp. Probl. Ecol. 2014. V. 7. N. 2. P. 221-227 (Original Rus. Text © A. I. Tatarintsev, 2014, publ. in Sibirskii Ekologicheskii Zhurnal. 2014. V. 21. N. 2. P. 273-281).
  58. Tsavkelova E. A., Klimova S. Yu., Cherdyntseva T. A., Netrusov A. I. Microbial producers of plant growth stimulators and their practical use: A review // Appl. Biochem. Microbiol. 2006. V. 42. N. 2. P. 117-126 (Original Rus. text © E. A. Tsavkelova, S. Yu. Klimova, T. A. Chedyntseva, A. I.Netrusov, 2006, publ. in Prikladnaya Biokhimiya i Mikrobiologiya. 2006. V. 42. N. 2. P. 133-143).
  59. Ulrich K., Stauber T., Ewald D. Paenibacillus - a predominant endophytic bacterium colonising tissue cultures of woody plants // Plant Cell, Tissue and Organ Cult. 2008. V. 93. N. 3. P. 347-351.
  60. Ward J. C., Pong W. Y. Wetwood in trees: A timber resource problem. Gen. Tech. Rep. PNW-GTR-112. Portland, OR: USDA, For. Serv., Pacific Northwest Res. St., 1980. 57 р.
  61. Yakovleva L. M., Zdorovenko G. M., Gvozdyak R. I. Some characteristics of Pseudomonas syringae pv. maculicola dissociants // Microbiology. 2002. V. 71. N. 2. P. 205-210 (Original Rus. text © 2002, L. M. Yakovleva, G. M. Zdorovenko, R. I. Gvozdyak publ. in Mikrobiologiya. 2002. V. 71. N. 2. P. 240-246).
  62. Zhou W.W., Huang J.X., Niu T.G. Isolation of an antifungal Paenibacillus strain HT16 from locusts and purification of its medium-dependent antagonistic component //j. Appl. Microbiol. 2008. V. 105. Iss. 3. P. 912-919.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

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».