Mineral nutrition of plants in applying growth-promoting rhizospherebacteriain copper-contaminated soil

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Impact of growth-promoting rhizobacteria of genus Pseudomonas application on mineral nutrition of spring wheat in growing on artificially Cu-contaminated in elevated concentration agrogray soil were studied in pot experiment. Plants were grown up to shooting stage with copper nitrate contamination at a rate of 300 mg Cu/kg of soil against background of PK fertilization. Content of Cu and other elements in shoots and roots after combustion in mixture of HNO3: HClO4 (2:1) was determined by inductively coupled plasma emission-optical spectrometry, potassium by flame photometry. N content was determined by indophenol technique after combustion of plant material in dilute sulfuric acid with catalyst. Bacteria application increased plant resistance to elevated copper concentration and increased plant weight, thereby reducing phytotoxicity of heavy metal. Positive effect of bacteria was due to improvement in mineral nutrition of plants – increase in uptake of biophilic elements N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn and Zn from contaminated soil. At the same time, bacteria as a whole did not affect content of almost all elements in plant shoots and increased uptake of elements by plants due to the promotion of their growth, probably as a result of production of physiologically active compounds by bacteria. Growth promotion of heavy metal-contaminated plants and elevated it uptake by plants in application of bacteria occurred without changes in soil medium reaction. Improving mineral nutrition of plants, along with increasing barrier ability of root system to increase of heavy metal uptake by roots in application of all bacteria, are main mechanisms for growth promoting contaminated plants.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. P. Shabayev

Institute of Physicochemical and Biological Problems in Soil Science of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: vpsh@rambler.ru

доктор биологических наук

Russian Federation, 2, Institutskaya St., Pushchino, Moscow Region, 142290

V. E. Ostroumov

Institute of Physicochemical and Biological Problems in Soil Science of the Russian Academy of Sciences

Email: vpsh@rambler.ru
Russian Federation, 2, Institutskaya St., Pushchino, Moscow Region, 142290

References

  1. Copper toxicity in plants: Nutritional, physiological and biochemical aspects / F. J. R. Cruz, R. L. da Cruz Ferreira, S. S. Conceicao, et al. // Advances in Plant Mechanisms. Ed. J. N. Kimatu. 2022. 370 p. URL: http://www.doi: 10.5772/105212/intechopen (дата обращения: 17.04.2023). doi: 10.5772/105212/intechopen.
  2. Recent progress on emerging technologies for trace elements-contaminated soil remediation. Review / T. El. Rasafi, A. Haouas, A. Tallou, et al. // Chemosphere. 2023. Vol. 341. 140121. URL: ubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37690564 (дата обращения: 17.04.2023). doi: 10.1016/j.chemosphere.2023.140121.
  3. Phytoremediation of heavy metals assisted by plant growth promoting (PGP) bacteria: A review / A. Ullah, S. Heng, M. F. H. Munis, et al. // Environmental and Experimental Botany. 2015. Vol. 117. P. 28–40. doi: 10.1016/j.envexpbot.2015.05.001.
  4. Mishra J., Singh R., Arora N. K. Alleviation of heavy metal stress in plants and remediation of soil by rhizosphere microorganisms. Mini review article. Sec. Microbial Symbioses // Frontiers in Microbiology. 2017. Vol. 8. URL: www.pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28932218 (дата обращения: 17.04.2023). doi: 10.3389/fmicb.2017.01706.
  5. Phytoremediation technologies and their mechanism for removal of heavy metal from contaminated soil: An approach for a sustainable environment. Review article / J. K. Sharma, N. Kumar, N. P. Singh, et al. // Frontiers in Plant Science. 2023. Vol. 14. P. 1–13. URL: https://www.frontiersin.org/journals/plant-science/articles/10.3389/fpls.2023.1076876/full (дата обращения: 17.04.2023). doi: 10.3389/fpls.2023.1076876.
  6. Dorjey S., Dolkar D., Sharma R. Plant growth promoting rhizobacteria Pseudomonas // International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. 2017. Vol. 7. P. 1335–1344. doi: 10.20546/ijcmas.2017.607.160.
  7. Recent developments in microbe-plant-based bioremediation for tackling heavy metal-polluted soils: Review Article / L. Saha, J. Tiwari, K. Bauddh, et al. // Frontiers in Microbiology. 2021. 12. 723. URL: www.frontiersin.org/journals/microbiology/articles/10.3389/fmicb.2021.731723/full (дата обращения: 17.04.2023). doi: 10.3389/fmicb.2021.731723.
  8. Bioaugmentation with copper tolerant endophytePseudomonas lurida strain EOO26 for improved plant growth and copper phytoremediation by Helianthus annuus / A. Kumar, Tripti, O. Voropaeva, et al. // Chemosphere. 2021. Vol. 266. 128983. URL: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0045653520331805 (дата обращения: 17.04.2023). doi: 10.1016/j.chemosphere.2020.128983.
  9. Effects of plant growth-promoting bacteria (PGPB) inoculation on the growth, antioxidant activity, Сu uptake, and bacterial community structure of rape (Brassica napus L.) grown in Cu-contaminated agricultural soil / X. M. Ren, S. J. Guo, W. Tian, et al. // Frontiers in Microbiology. 2019. Vol. 10. P. 1–12. URL: https://www.frontiersin.org/journals/microbiology/articles/10.3389/fmicb.2019.01455/full (дата обращения: 17.04.2023). doi: 10.3389/fmicb.2019.01455.
  10. Pattnaik S., Mohapatra B., Gupta A. Plant growth-promoting microbe mediated uptake of essential nutrients (Fe, P, K) for crop stress management: microbe–soil–plant continuum. Review article // Frontiers in Agronomy. 2021. Vol. 3. P. 1–20. URL: https://www.frontiersin.org/journals/agronomy/articles/10.3389/fagro.2021.689972/full (дата обращения: 17.04.2023). doi: 10.3389/fagro.2021.689972.
  11. Tak H. I., Ahmad F., Babalola O. O. Advances in the application of plant growth- promoting rhizobacteria in phytoremediation of heavy metals. Review // Reviews of Environmental Contamination and Toxicology. 2013. Vol. 223. P. 33–52. doi: 10.1007/978-1-4614-5577-6-2.
  12. ГН 2.1.7.2042-06. Гигиенические нормативы. Ориентировочно-допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2006. 11 с.
  13. Шабаев В. П. Микробиологическая азотфиксация и рост растений при внесении ризосферных микроорганизмов и минеральных удобрений // Почвенные процессы и пространственно-временная организация почв. М.: Наука, 2006. С. 195–211.
  14. Kabata-Pendias A. Trace elements in soils and plants. CRS Press. 2010. 548 p. doi: 10.1201/b10158.
  15. Шабаев В. П., Волокитин М. П., Остроумов В. Е. Фракционный состав соединений меди в загрязненной металлом почве и его накопление в растениях при внесении ростстимулирующих ризосферных бактерий // Российская сельскохозяйственная наука. 2024. № 3. С. 62–65. doi: 10.31857/S2500262724030121.
  16. Алексеев Ю. В. Качество растениеводческой продукции. Л.: Колос. 1978. 256 с.
  17. Сидорова Т. М., Аллахвердян В. В, Асатурова А. М. Роль бактерий рода Pseudomonas и их метаболитов в биоконтроле фитопатогенных микроорганизмов // Агрохимия. 2023. № 5. C. 83–93. doi: 10.31857/S0002188123050071.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

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».