Бактериальный консорциум ослабляет действие гамма-радиации низкой дозы в листовых почках каланхоэ

Бурлак, АП, Лар, ОВ, Рогуцкий, ИC, Михеев, АН, Заец, ИЕ, Вера, Ж-Пде, Данильченко, БА, Фоїнг, БН, Козировская, НА
Косм. наука технол. 2010, 16 ;(2):75-80
https://doi.org/10.15407/knit2010.02.075
Язык публикации: Английский
Аннотация: 
Способность растений защищать себя от ионизирующего облучения ограничено. Одним из средств облегчить последствия облучения растений является использование для их инокуляции бактерий, ассоциированных с растениями. Для инокуляции листовых почек Kalanchoe daigremontiana были использованы два вида бактерий, которыми обрабатывали растения перед облучением γ-квантами 60Co. Летальными дозами γ-излучения для Klebsiella oxytoca IMBG26 было 3 кГр, а для Paenibacillus sp. IMBG156 - 500 гр. Бактерии показали повышение физиологической активности после сублетальной дозы радиации. Активнисть pelX промотора, что измерялась как активность β-галактозидазы гена pelX::lacZ, перенесенного в K. oxytoca (pGalP), была 0.88 мкм / (мл мин) после облучения дозой 2 кГр, что составляет 80% от контроля (необлученная культура), хотя облученная бактериальная популяция составляла всего 1.25% от контрольной. Комплексный показатель развития растений, который определяли по числу и длиной корней, отражал колебания обменных процессов в облученном растении без обработки бактериями.
      Стабилизация стресс-реакции происходила через 10 суток после облучения при различных дозах (30, 50, 70 Гр), однако увеличение индекса роста (ИР) оставалось на уровне 30-60% к контролю. Влияние облучения на каланхоэ ослаблялась бактериями при дозах 30 и 50 Гр. Кроме того, IP наблюдался на уровне 500 и 200% соответственно, а доза 30 Гр, очевидно, была стимулирующей для развития К. daigremontiana. Ин-интенсивное удлинение корня, вместо развития новых мочковатыми корешков, привело к быстрой адаптации к стрессовым условиям и нормализации обменных процессов в каланхоэ. Вместе с тем комплексный показатель показал торможения развития листовых почек каланхоэ после получения дозы 70 Гр.
Ключевые слова: бактерии, гамма-радиация, инокуляция
References: 
1.  Arkhipov N. P., Kuchma N. D., Askbrant S., et al. Acute and long-term effects of irradiation on pine (Pinus sylvestris) stands post-Chernobyl // Sci. Tot. Environ. — 1994. — 157. — P. 383—386.
2.  Daly M. J. Engineering radiation-resistant bacteria for environmental biotechnology // Curr. Opin. Biotechnol. — 2000. — 11. — P 280—285.
3.  Daly M. J., Gaidamakova E. K., Matrosova V. Y., et al. Accumulation of Mn(II) in Deinococcus radiodurans facilitates gamma-radiation resistance // Science. — 2004. — 306. — P. 1025—1028.
4.  Daly M. J., Gaidamakova E. K., Matrosova V. Y., et al. Protein oxidation implicated as the primary determinant of bacterial radioresistance // PLoS Biol. — 2007. — 5. — P. 769—779.
5.  Danchenko M., Skultety L., Rashydov N. M., et al. Pro-teomic analysis of mature soybean seeds from the Cher­nobyl area suggests plant adaptation to the contaminated environment // J. Proteome Res. — 2009. — 8, N 6. — P. 2915—2922.
6.  de Groot A., Dulermo R., Ortet P., et al. Alliance of pro-teomics and genomics to unravel the specificities of Sahara bacterium Deinococcus deserti // PLoS Genet. — 2009. — 5, N 3. — e1000434.
7.  Dittami S., Scornet D., Petit J.-L., et al. Global expression analysis of the brown alga Ectocarpus siliculosus (Phaeo-phyceae) reveals large-scale reprogramming of the tran-scriptome in response to biotic stress // Genome Biology. — 2009. — 10. — R66.
8. Kovalchuk I., Abramov V., Pogribny I., et al. Molecular aspects of plant adaptation to life in the Chernobyl zone // Plant Physiol. — 2004. — 135. — P. 357—363.
9. Kovalchuk O., Burke P., Arkhipov A., et al. Genome hypermethylation in Pinus silvestris of Chernobyl — a mechanism for radiation adaptation // Mutat. Res. — 2003. — 529. — P. 13—20.
10. Kozyrovska N., Negrutska V., Kovalchuk M., et al. Paeni-bacillus sp., a promising candidate for development of a novel technology of plant inoculant production // Biopo-lymers and Cell. — 2005. — 21, N 4. — P. 312—319.
11. Lar O. V., Kovtunovych G. L., Kozyrovska N. O. Clon­ing and analysis of the gene encoding pectate lyase, the Klebsiella oxytoca VN13 pelX // Biopolymers and Cell. — 2002. — 18, N 5. — P. 417—422.
12. Lar O. V., Kovtunovych G. L., Kozyrovska N. O. A study of Klebsiella oxytoca exopectate lyase the pelX gene// Biopo-lymers and Cell. — 2005. — 21, N 3. — P. 264—270.
13. Le-Tien C., Lafortune R., Shareck F., et al. DNA analy­sis of a radiotolerant bacterium Pantoea agglomerans by FT-IR spectroscopy // Talanta. — 2007. — 71, N 5. — P. 1969—1975.
14. Makarova K. S., Omelchenko M. V., Gaidamakova E. K., et al. Deinococcus geothermalis: The pool of extreme radia­tion resistance genes shrinks // PLoS ONE. — 2007. — 2, N 9. — P. 955.
15. Melki M., Sallami D. Studies the effects of low dose of gamma rays on the behaviour of chickpea under vari­ous conditions in Pakistan // J. Biol. Sci. — 2008. — 11, N 19. — P. 2326—2330.
16. Miller J. H. Experiments in Molecular Genetics. — New York, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1972. — 432 p.
17. Mittler R., Vanderauwera S., Gollery M., et al. Reactive oxygen gene network of plants // Trends Plant Sci. —
2004. — 9. — P. 490—498.
18. Nishimura A., Morita M., Sugino Y. A. Rapid and highly efficient method for preparation of competent Esherichia coli cells // Nucl. Acid Res. —1990. —18. — P. 6169.
19. Sambrook J., Fritsch E. F., Maniatis T. Molecular Clon­ing: a laboratory manual. — Cold Spring Harbor Labora­tory Press, Cold Spring Harbor, N. Y., 1989.
20. Sorochinskiy B., Коzyrovska N. Biotechnological aspects of problem associated with phytoremediation of the envi­ronment from radionuclide pollution // Agrobiotechno-logia. — 1998. — 2. — P. 123—130.
21. Sorochinskiy B., Prokhnevskiy O., Ruchko М. Some mech­anisms of somatic effects of irradiation indicated in plants from the 10 km zone of Chernobyl APS // Cytologyia i Genetika. — 1996. — 30, N 4. — P. 15—19.
22. Yang J., Kloepper J. W., Rye C. M. Rhizosphere bacteria help plants tolerate abiotic stress // Trends Plant Sci. — 2009. — 14. — P. 1—4.
23. Zaetz I. E., Коzyrovska N. O. Effect of a bacterial consor­tium on oxidative stress in soybean plants in cadmium-contaminated soil // Biopolymers and Cell. — 2008. — 24. — P. 246—253.

24. Zaka R., Vandecasteele C. M., Misset M. T. Effects of low chronic doses of ionizing radiation on antioxidant enzymes and G6PDH activities in Stipa capillata (Poaceae) // J. Exp. Bot. — 2002. — 53, N 376. — P. 1979—1987.