БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ШТАММОВ PANTOEA BRENNERI ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ БИОДОСТУПНЫХ ФОРМ ФОСФОРА В ПОЧВЕ
DOI 10.12737/2073-0462-2025-10-16 УДК 579.64:631.46
Ключевые слова:
фосфатмобилизация, минерализация, солюбилизация, биопрепараты, Pantoea brenneri.Аннотация
Исследования проводили с целью определения роли штаммов почвенных бактерий Pantoea brenneri в повышении биодоступности почвенного фосфора и оценки биотехнологического потенциала штаммов для использования в качестве биоудобрений. Почвенные микрокосмы создавали в четырех вариантах: инокулированная нестерильная почва (30 г + 5 мл суспензии P. brenneri, 1,5×108 КОЕ/мл); контроль с нестерильной почвой (30 г + 5 мл 0,9% NaCl); инокулированная стерильная почва (30 г + 5 мл суспензии P. brenneri, 1,5×108 КОЕ/мл); контроль со стерильной почвой (30 г + 5 мл 0,9% NaCl). Микрокосмы инкубировали в течение 15 суток, образцы отбирали в начале и конце инкубации. Фосфатмобилизацию штаммов P. brenneri в почве подтверждает повышение уровня экспрессии генов gdh (глюкозодегидрогеназа) и pho (фосфатаза), продукты которых участвуют в солюбилизации и минерализации труднодоступных соединений фосфора. Экспрессия целевых генов в стерильной почве была выше, чем в нестерильной, в зависимости от времени инкубации и используемого штамма: в отношении гена gdh – в среднем в 1,2…1,9 раз, гена pho – в среднем в 1,3…1,7 раз. Внесение суспензии штаммов в почву способствовало увеличению числа биодоступных форм фосфора в стерильной почве в среднем на 22…27%, в нестерильной – на 15…18%. Штаммы P. brenneri сохраняли выживаемость в почве на протяжении всего эксперимента, что характеризует их способность к конкуренции с нативной почвенной микрофлорой. На 5 сутки инкубации отмечали 6…8-кратное увеличение числа КОЕ/г почвы, по сравнению с начальной точкой (0 сутки), а на 15 сутки величина этого показателя превышала исходную величину в среднем в 3…4 раза.
Литература
1. Phosphate-solubilizing microorganisms: mechanism and their role in phosphate solubilization and uptake / P. Rawat, S. Das, D. Shankhdhar, et al. // Journal of Soil Science and Plant Nutrition. 2020. Vol. 21. P. 49–68. doi: 10.1007/s42729-020-00342-7.
2. Timofeeva A., Galyamova M., Sedykh S. Prospects for using phosphate-solubilizing microorganisms as natural fertilizers in agriculture // Plants. 2022. Vol. 11. No. 16. Article 2119. URL: https://www.mdpi.com/2223-7747/11/16/2119 (дата обращения: 4.05.2025). doi: 10.3390/plants11162119.
3. Roles of phosphate solubilizing microorganisms from managing soil phosphorus deficiency to mediating biogeochemical P cycle / J. Tian, F. Ge, D. Zhang, et al. // Biology. 2021. Vol. 10. No. 2. Article 158. URL: https://www.mdpi.com/2079-7737/10/2/158 (дата обращения: 4.05.2025). doi: 10.3390/biology10020158.
4. Phosphate solubilizing microbes: Sustainable approach for managing phosphorus deficiency in agricultural soils / S. B. Sharma, R. Sayyed, M. H. Trivedi, et al. // SpringerPlus. 2013. Vol. 2. No. 1. Article 587. URL: https://link.springer.com/article/10.1186/2193-1801-2-587 (дата обращения: 4.05.2025). doi: 10.1186/2193-1801-2-587.
5. Bhatia S., Sharma D. Biodesulfurization of dibenzothiophene, its alkylated derivatives and crude oil by a newly isolated strain Pantoea agglomerans D23W3 // Biochem. Eng. J. 2010. Vol. 50. No. 3. P. 104–109. doi: 10.1016/j.bej.2010.04.001.
6. Walterson A. M., Stavrinides J. Pantoea: insights into a highly versatile and diverse genus within the Enterobacteriaceae // FEMS Microbiol. Rev. 2015. Vol. 39. No. 6. P. 968–984. doi: 10.1093/femsre/fuv027.
7. Chen Q., Liu S. Identification and characterization of the phosphate-solubilizing bacterium Pantoea sp. S32 in reclamation soil in Shanxi, China // Frontiers in Microbiology. 2019. Vol. 10. Article 2171. URL: https://www.frontiersin.org/journals/microbiology/articles/10.3389/fmicb.2019.02171/full (дата обращения: 4.05.2025). doi: 10.3389/fmicb.2019.02171.
8. Иткина Д. Л., Сулейманова А. Д., Шарипова М. Р. Pantoea brenneri AS3 и Bacillus ginsengihumi M2.11 как потенциальные агенты биоконтроля и стимуляторы роста растений // Микробиология. 2021. Т. 90. № 2. С. 204–214. doi: 10.31857/S0026365621020063.
9. Антагонистические штаммы Pantoea brenneri как средства защиты растений / Д. С. Бульмакова, Г. И. Шагиева, Д. Л. Иткина и др. // Микология и фитопатология. 2023. Т. 57. № 5. С. 352–361. doi: 10.31857/S0026364823050033.
10. Phosphate solubilization and plant growth promotion by Pantoea brenneri soil isolates / A. Suleimanova, D. Bulmakova, L. Sokolnikova, et al. // Microorganisms. 2023. Vol. 11. No. 5. Article 1136. URL: https://www.mdpi.com/2076-2607/11/5/1136 (дата обращения: 4.05.2025). doi: 10.3390/microorganisms11051136.
11. The impact of the inoculation of phosphate-solubilizing bacteria Pantoea agglomerans on phosphorus availability and bacterial community dynamics of a semi-arid soil / I. Saadouli, A. Mosbah, R. Ferjani, et al. // Microorganisms. 2021.Vol. 9. No. 8. Article 1661. URL: https://www.mdpi.com/2076-2607/9/8/1661 (дата обращения: 4.05.2025). doi: 10.3390/microorganisms9081661.
12. Novel glucose-1-phosphatase with high phytase activity and unusual metal ion activation from soil bacterium Pantoea sp. strain 3.5.1 / A. D. Suleimanova, A. Beinhauer, L. R. Valeeva, et al. // Appl. Environ. Microbiol. 2015. Vol. 81. No. 19. P. 6790–6799. doi: 10.1128/AEM.01384-15.
13. Идентификация фитат-гидролизующих ризобактерий рода Pantoea на основе фенотипических признаков и мультилокусного анализа / А. Д. Сулейманова, Д. Л. Иткина, Д. С. Пудова и др. // Микробиология. 2021. Т. 90. № 1. С. 87–95. doi: 10.1134/S0026261721010112.
14. Olsen S. R. Estimation of available phosphorus in soils by extraction with sodium bicarbonate. Washington, D.C.: U.S. Dept. of Agriculture, 1954. 19 p.
15. Greiner R., Konietzny U., Jany K. D. Purification and characterization of two phytases from Escherichia coli // Arch. Biochem. Biophys. 1993. Vol. 303. No. 1. P. 107–113. doi: 10.1006/abbi.1993.1261.
16. Strigul N. S., Kravchenko L. V. Mathematical modeling of PGPR inoculation into the rhizosphere // Environ. Model. Softw. 2006. Vol. 21. No. 8. P. 1158–1171. doi: 10.1016/j.envsoft.2005.06.003.
17. Formulation of a highly effective inoculant for common bean based on an autochthonous elite strain of Rhizobium leguminosarum bv. phaseoli, and genomic-based insights into its agronomic performance / R. Pastor-Bueis, C. Sanchez-Cañizares, E. K. James, et al. // Frontiers in Microbiology. 2019. Vol. 10. Article 2724. URL: https://www.frontiersin.org/journals/microbiology/articles/10.3389/fmicb.2019.02724/full (дата обращения: 4.05.2025). doi: 10.3389/fmicb.2019.02724.
18. Tina W., Walde-Meskel E., Wallet F. Symbiotic efficiency of native and exotic rhizobium strains nodulating lentil (Lens culinaris Medik.) in soils of southern Ethiopia // Agronomy. 2016. Vol. 6. No. 1. Article 11. URL: https://www.mdpi.com/2073-4395/6/1/11 (дата обращения: 4.05.2025). doi: 10.3390/agronomy6010011.
1. Rawat P, Das S, Shankhdhar D. Phosphate-solubilizing microorganisms: mechanism and their role in phosphate solubilization and uptake. Journal of Soil Science and Plant Nutrition. 2020; Vol.21. 49-68 p. doi: 10.1007/s42729-020-00342-7.
2. Timofeeva A, Galyamova M, Sedykh S. Prospects for using phosphate-solubilizing microorganisms as natural fertilizers in agriculture. [Internet]. Plants. 2022; Vol.11. No.16. Article 2119. [cited 2025, May 04]. Available from: https://www.mdpi.com/2223-7747/11/16/2119. doi: 10.3390/plants11162119.
3. Tian J, Ge F, Zhang D. Roles of phosphate solubilizing microorganisms from managing soil phosphorus deficiency to mediating biogeochemical P cycle. [Internet]. Biology. 2021; Vol.10. No. 2. Article 158. [cited 2025, May 04]. Available from: https://www.mdpi.com/2079-7737/10/2/158. doi: 10.3390/biology10020158.
4. Sharma SB, Sayyed R, Trivedi MH. Phosphate solubilizing microbes: Sustainable approach for managing phosphorus deficiency in agricultural soils. [Internet]. SpringerPlus. 2013; Vol.2. No.1. Article 587. [cited 2025, May 04]. Available from: https://link.springer.com/article/10.1186/2193-1801-2-587. doi: 10.1186/2193-1801-2-587.
5. Bhatia S, Sharma D. Biodesulfurization of dibenzothiophene, its alkylated derivatives and crude oil by a newly isolated strain Pantoea agglomerans D23W3. Biochem. Eng. J. 2010; Vol.50. No.3. 104-109 p. doi: 10.1016/j.bej.2010.04.001.
6. Walterson AM, Stavrinides J. Pantoea: insights into a highly versatile and diverse genus within the Enterobacteriaceae. FEMS Microbiol. Rev. 2015; Vol.39. No.6. 968-984 p. doi: 10.1093/femsre/fuv027.
7. Chen Q, Liu S. Identification and characterization of the phosphate-solubilizing bacterium Pantoea sp. S32 in reclamation soil in Shanxi, China. [Internet]. Frontiers in Microbiology. 2019; Vol.10. Article 2171. [cited 2025, May 04]. Available from: https://www.frontiersin.org/journals/microbiology/articles/10.3389/fmicb.2019.02171/full. doi: 10.3389/fmicb.2019.02171.
8. Itkina DL, Suleymanova AD, Sharipova MR. [Pantoea brenneri AS3 and Bacillus ginsengihumi M2.11 as potential biocontrol agents and plant growth promoters]. Mikrobiologiya. 2021; Vol.90. 2. 204-214 p. doi: 10.31857/S0026365621020063.
9. Bulmakova DS, Shagieva GI, Itkina DL. [Antagonistic strains of Pantoea brenneri as plant protection products]. Mikologiya i fitopatologiya. 2023; Vol.57. 5. 352-361 p. doi: 10.31857/S0026364823050033.
10. Suleymanova A, Bulmakova D, Sokolnikova L. Phosphate solubilization and plant growth promotion by Pantoea brenneri soil isolates. [Internet]. Microorganisms. 2023; Vol.11. No.5. Article 1136. [cited 2025, May 04]. Available from: https://www.mdpi.com/2076-2607/11/5/1136. doi: 10.3390/microorganisms11051136.
11. Saadouli I, Mosbah A, Ferjani R. The impact of the inoculation of phosphate-solubilizing bacteria Pantoea agglomerans on phosphorus availability and bacterial community dynamics of a semi-arid soil. [Internet]. Microorganisms. 2021; Vol.9. No.8. Article 1661. [cited 2025, May 04]. Available from: https://www.mdpi.com/2076-2607/9/8/1661. doi: 10.3390/microorganisms9081661.
12. Suleymanova AD, Beinhauer A, Valeeva LR. Novel glucose-1-phosphatase with high phytase activity and unusual metal ion activation from soil bacterium Pantoea sp. strain 3.5.1/t al. Appl. Environ. Microbiol. 2015; Vol.81. No.19. 6790-6799 p. doi: 10.1128/AEM.01384-15.
13. Suleymanova AD, Itkina DL, Pudova DS. [Identification of phytate-hydrolyzing rhizobacteria of Pantoea genus based on phenotypic traits and multilocus analysis]. Mikrobiologiya. 2021; Vol.90. 1. 87-95 p. doi: 10.1134/S0026261721010112.
14. Olsen SR. Estimation of available phosphorus in soils by extraction with sodium bicarbonate. Washington, D.C.: U.S. Dept. of Agriculture. 1954; 19 p.
15. Greiner R, Konietzny U, Jany KD. Purification and characterization of two phytases from Escherichia coli. Arch. Biochem. Biophys. 1993; Vol.303. No.1. 107-113 p. doi: 10.1006/abbi.1993.1261.
16. Strigul NS, Kravchenko LV. Mathematical modeling of PGPR inoculation into the rhizosphere. Environ. Model. Softw. 2006; Vol.21. No.8. 1158-1171 p. doi: 10.1016/j.envsoft.2005.06.003.
17. Pastor-Bueis R, Sanchez-Canizares C, James EK. Formulation of a highly effective inoculant for common bean based on an autochthonous elite strain of Rhizobium leguminosarum bv. phaseoli, and genomic-based insights into its agronomic performance. [Internet]. Frontiers in Microbiology. 2019; Vol.10. Article 2724. [cited 2025, May 04]. Available from: https://www.frontiersin.org/journals/microbiology/articles/10.3389/fmicb.2019.02724/full. doi: 10.3389/fmicb.2019.02724.
18. Tina W, Walde-Meskel E, Wallet F. Symbiotic efficiency of native and exotic rhizobium strains nodulating lentil (Lens culinaris Medik.) in soils of southern Ethiopia. [Internet]. Agronomy. 2016; Vol.6. No.1. Article 11. [cited 2025, May 04]. Available from: https://www.mdpi.com/2073-4395/6/1/11. doi: 10.3390/agronomy6010011.
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Категории
Лицензия
Copyright (c) 2026 ВЕСТНИК Казанского государственного аграрного университета
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Метаданные научных статей, включая название, аннотацию, сведения об авторах, список литературы, идентификаторы и иные элементы библиографического описания для дальнейшего неограниченного использования, передаются в редакцию с правом их неограниченного использования на условиях открытой лицензии Creative Commons Attribution (CC BY).
