Изучение состава бактериальных сообществ у разных сортов сирени

В журнале Plant and Soil (Springer Verlag) опубликована статья с участием наших сотрудников.

Tsavkelova EA, Churikovа OA, Volynchikova EA, Sapun SS,·Leontieva MR, Speranskaya AS, Konorov EA,·Krinitsina AA. Plant‑associated bacteria of Syringa vulgaris L. in an urban environment. Plant Soil 2023, doi: 10.1007/s11104-023-06417-5

На поверхности побегов растений, а также в межклеточном пространстве встречаются бактерии. Часть из них представляют случайную контаминацию, тогда как другие образуют устойчивые ассоциации, которые, возможно, следует называть симбиозом, поскольку эти бактерии вырабатывают вещества, способствующие росту растений. Полезные бактерии вносят значительный вклад в адаптивные способности растения-хозяина. Исследование видового состава бактерий, ассоциированных с растениями разных видов, а также особенностей функционального взаимодействия растения/бактериальной микрофлоры является достаточно интересной задачей.

Сирень – популярное растение, которое часто используется для озеленения городских территорий и на приусадебных участках, в странах с умеренным климатом. В коллекции ботанического сада МГУ культивируется более 100 сортов сирени вида. Один из способов размножения сортовой сирени заключается в культивировании почек в асептических условиях (в стерильной культуре). В этих условиях на богатой питательной среде начинается развитие бактериальных культур (из бактериальных сообществ, населяющих межклеточное пространство), что дает возможность выделить и исследовать чистые бактериальные культуры. Иные, некультивируемые, бактерии могут быть исследованы методом NGS, в частности, с помощью метагеномного секвенирования генов 16S рРНК всех бактерий сообщества.

В работе, проведенной под руководством Елены Цавкеловой (кафедра микробиологии МГУ им. М.В. Ломоносова) совместно с кафедрой высших растений МГУ им. М.В. Ломоносова (А.А. Криницына, О.А. Чурикова), сотрудниками отдела электронной микроскопии МГУ им. М.В. Ломоносова (М. Леонтьева) и сотрудниками НИИ СБМ (А.С. Сперанская), исследовали несколько сортов сирени из коллекции ботанического сада МГУ. С помощью сканирующей электронной микроскопии было показано наличие бактерий на поверхности и в межклеточных пространствах разных органов растений (исследовались корни, листья, побеги/почки). То есть, растения живут в окружении бактерий, часть из которых прикрепляются поверхностно, тогда как иные представляют собой эндофитную микрофлору. Было показано, что таксономический состав эндофитных сообществ у сирени ограничен и различается в разных органах (в корнях, в почках).

Было показано, что при культивировании в асептических условиях, несмотря на стерилизацию, на поверхности листочков внутри почек растений сохраняются прикрепленные бактерии, из которых некоторые начинают развиваться на поверхности питательной среды при размножении молодых растений в стерильных условиях. Среди таких культивируемых бактерий встречались представители родов Paenibacillus и Priestia (порядок Bacillales), а также Methylobacterium, Aureimonas (порядок Hyphomicrobiales) и некоторые другие. С помощью высокопроизводительного секвенирования было показано, что только этими таксонами состав бактериальных сообществ в побегах (в почках) сирени не ограничен. Помимо уже названных, были найдены представители родов Ralstonia, Sphingomonas, а также неизвестные Microbacteriaceae (возможно, новый род).

Экспериментально было показано, что некоторые ассоциированные с почками бактерии осуществляют триптофан-зависимый биосинтез ауксинов (представители Methyllobacterium и Paenibacillus). То есть, ассоциированные с почками бактерии могут проявлять стимулирующую рост растений активность, продуцируя ауксины.

Было показано, что состав бактериальных сообществ из разных сортов сирени различается. В разных сортах сирени доминировали разные рода бактерий (Sphingomonas, неизвестные Microbacteriaceae либо Paenibacillus), однако количество наблюдений не позволило провести статистический анализ. Доказательство ассоциативной связи разных родов бактерий с разными сортами одного вида растений остается делом дальнейших исследований.