Исследовано влияние четырёх аминокислот, которые входят в состав корневых экссудатов, на рост нефтеокисляющего штамма бактерии Rhodococcus erythropolis B2. Наибольший стимулирующий эффект на рост данного штамма оказали глутаминовая кислота и аргинин.
Ключевые слова: нефтеокисляющие родококки, корневые экссудаты, растительно-микробные взаимодействия
Some amino acid affects on the growth of Rhodococcus erythropolis B2. This amino acids contain in exudates of plant root system. Arginine and glutamic acid showed greatest stimulatory effects on bacterial growth.
Keywords: oil degrading rhodococci, root exudates, plant-microbe interaction.
Изучение растительно–микробных взаимодействий представляет не только теоретический интерес, но и важны с практической точки зрения – технологий фиторемедиации (ризоремедиации) [1, 2]. Растения выделяют через корневую систему около 21 % углерода, фиксируемого в ходе фотосинтеза. В состав корневых выделений (экссудатов) входят макромолекулы (белки, полисахариды) и молекулы с малым молекулярным весом (моносахара, аминокислоты, органические кислоты) [3]. Последняя группа веществ является предпочтительным источником питания для многих ризосферных бактерий.
Аминокислоты являются вторым, наиболее встречающимся классом низкомолекулярных соединений в ризосфере после сахаров. Они играют важную роль в образовании биопленок бактериями [4]; могут выступать в качестве источника энергии [5]; например, триптофан является предшественником фитогормона ауксина [6].
Нами было исследовано влияние на рост штамма бактерии–нефтедеструктора Rhodococcus erythropolis B2 аминокислот. Ранее данный штамм родококков интенсивно использовался в технологии биоремедиации нефтезагрязненных территорий в условиях Юга России [7]. Кроме того, данный микроорганизм обладает способностью к синтезу ауксина [8]. Было использовано 4 различных аминокислоты, которые встречаются наиболее часто в составе корневых экссудатов (триптофан, аргинин, серин, глутаминовая кислота) [9]. Микроорганизмы выращивались на минеральной среде с добавлением сахарозы в качестве источника углерода.
Интенсивность роста Rhodococcus erythropolis B2 на минеральной среде с сахарозой различается в зависимости от используемых аминокислот, входящих в состав корневых экссудатов растений.
Добавление в среду аминокислот вызывало прирост оптической плотности суспензии бактерий в 3 раза и более. Наименьшим рост-стимулирующим эффектом обладал триптофан – вероятно, что он расходуется клетками как предшественник для синтеза фитогормона ауксина, а не на прирост биомассы. Наибольший стимулирующий эффект наблюдается при наличии в среде глутаминовой кислоты и аргинина. Это может свидетельствовать об их возможной роли как стимуляторов роста для родококков в ризосфере.
Таким образом, взаимодействия между Rhodococcus erythropolis B2 и растениями могут иметь мутуалистический характер: растения через свою корневую систему выделяют аминокислоты и другие органические соединения, которые стимулируют прирост бактериальной биомассы.
Литература:
1. Thijs S., Vangronsveld J. Rhizoremediation //Principles of Plant-Microbe Interactions. – Springer International Publishing, 2015. – P. 277-286.
2. Nanekar S. et al. Microbe assisted phytoremediation of oil sludge and role of amendments: a mesocosm study //International Journal of Environmental Science and Technology. – 2015. – Т. 12. – №. 1. – С. 193-202.
3. Lugtenberg B. Life of Microbes in the Rhizosphere //Principles of Plant-Microbe Interactions. – Springer International Publishing, 2015. – P. 7-15.
4. Moe L. A. Amino acids in the rhizosphere: from plants to microbes //American journal of botany. – 2013. – Т. 100. – №. 9. – P. 1692-1705.
5. Zahar Haichar F. et al. Root exudates mediated interactions belowground //Soil Biology and Biochemistry. – 2014. – Т. 77. – P. 69-80.
6. Duca D. et al. Indole-3-acetic acid in plant–microbe interactions //Antonie Van Leeuwenhoek. – 2014. – Т. 106. – №. 1. – P. 85-125.
7. Волченко Н. Н., Карасёва Э. В. Скрининг углеводородокисляющих бактерий - продуцентов поверхностно-активных веществ биологической природы и их применение в опыте по ремедиации нефтезагрязненной почвы и нефтешламма // Биотехнология. – 2006. – №. 2. – С. 57 - 62.
8. Карасёва, Э.В. и др. Нефтеокисляющий штамм Rhodococcus erythropolis B2 как основа создания биопрепарата для ликвидации углеводородных загрязнений и рекультивации земель // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2012. – №. 83
9. Муратова А.Ю. Растительно – микробные ассоциации в условиях углеводородного загрязнения // Дисс. на соиск. докт. биол. наук, Саратов, 2013, 382 с.
