Защита фотосистемы II kalanhoe daigremontiana бактериальным консорциумом в модельных марсианских условиях
Рубрика:
| Бурлак, АП, Михеев, АН, Заец, ИЕ, Вера, ЖПде, Лорек, A, Конч, A, Фоинг, Б, Козировская, НА |
| Косм. наука технол. 2011, 17 ;(3):45-53 |
| https://doi.org/10.15407/knit2011.03.045 |
| Язык публикации: Английский |
Аннотация: С помощью флуорометра был измерен in situ максимальный квантовый выход ФС II (Fv/Fm) и другие параметры Kalanhoe daigremontiana в имитированных марсианских условиях (низкое атмосферное давление, высокая концентрация CO2 и УФ, по спектру близкому к марсианскому) в марс-симуляционной камере. В условиях пониженного (10 мбар) и обычного давления не выявлено различий в максимальной эффективности ФС ІІ растений, в том числе инокулированных бактериями. Однако наблюдалась разница между вариантами каланхое в условиях высокой концентрации CO2 (95%). Максимальный квантовый выход был выше в присутствии бактерий, хотя при высокой концентрации CO2 в атмосфере он снижался в обеих вариантах (инокулированных и неинокульованных), в отличие от Fv/Fm при низком давлении. Величина Fv/Fm растений каланхое, выращенных в искусственном марсианском грунте (MRS) или земной почве при искусственно созданных марсианских условиях, была ниже, чем в обычных земных условиях.
Положительное влияние от инокуляции бактериями на приспособление растений к неблагоприятным модельных марсианским условиям был более выражен у растений каланхое, выращенных на MRS, и зависел от вида бактерий, особенно в жестких условиях совместного действия низкого давления, высокого содержания CO2 и УФ-облучения. Растения K. daigremontiana, обработаны Klebsiella oxytoca и Methylobacterium sp., имели более низкий коэффициент фотохимического тушения qP и коэффициент нефотохимичного тушения Штерна - Фольмера NPQ в дневное и ночное время по сравнению с необработанными растениями, проявив протекторный механизм. Большинство бактеральных штаммов и их консорциум продемонстрировали протекторный эффект на K. daigremontiana из-за действия абиотических стрессоров, в отличие от арбускулярних микоризных грибов.
|
| Ключевые слова: бактерии, каланхое, марс-симуляционная камера |
References:
1. Ardanov P., Ovcharenko L., Zaets I., et al. Endophytic bacteria enhancing growth and disease resistance of potato (Solanum tuberosum L.) // Biocontrol. — 2011. — 56, N 1. — P. 43—49.
2. Burlak O. P., Lar O. V., Rogutskyy I. S., et al. A bacterial consortium attenuates the low-dose gamma-irradiation effect in Kalanchoe plantlets // Kosmichna Nauka i Tekhnologiya (Space Sci. Technol.). — 2010. — 16, N 2. — P. 75—80.
3. Cao J., Govindjee R. Chlorophyll a fluorescence transient as an indicator of active and inactive photosystem II in thylakoid membranes // Biochem. Biophys. acta. — 1990. — 1015, N 2. — P. 180—188.
4. Chaerle L., Hagenbeek D., De Bruyne E., et al. Thermal and chlorophyll-fluorescence imaging distinguish plant-pathogen interactions at an early stage // Plant and Cell Physiol. — 2004. — 45, N 7. — P. 887—896.
5. Chaerle L., Valcke R., Van Der Straeten D. Imaging techniques in plant physiology: from simple to multispectral approaches // Advances in Plant Physiology / Ed. by A. Hemantaranjan. — Jodhpur: Sci. Publs, 2002. — P. 135—155.
6. Corey K. A., Barta D. J., Wheeler R. M. Toward Martian agriculture: responses of plants to hypobaria // Life Support Biosph. Sci. — 2002. — 8, N 2. — P. 103—114.
7. de Vera J-P., Möhlmann D., Butina F., et al. Survival potential and photosynthetic activity of lichens under Marslike conditions: a laboratory study // Astrobiology. — 2010. — 10, N 2. — P. 215—227.
8. de Vera J.-P., Tilmes F., Heydenreich T., et al. Potential of prokariotic and eukariotic organism in a Mars like environment and as reference system for the search of life on other planets // Proceeding of DGLR Int. Symp. To the Moon and beyond (14—16 March, Bremen). — Bremen, 2007. — available as CD.
9. Drennan P. M., Nobel P. S. Responses of CAM species to increasing atmospheric CO2 concentrations // Plant, Cell and Environment. — 2000. — 23, N 8. — P. 767—781.
10. Guralnick L. J., Heath R. L., Goldstein G. Fluorescence quenching in the varied photosynthetic modes of Portu-lacaria afra (L.) Jacq. // Plant Physiol. — 1992. — 99, N 4. — P. 1309—1313.
11. Herzog B., Grams T. E., Haag-Kerwer A., et al. Expression of modes of photosynthesis (C3, CAM) in Clusia criuva Camb. in a Cerradol gallery forest transect // Plant Biol. — 1999. — 1, N 3. — P. 357—364.
12. King E. O., Ward M. K., Raney D. E. Two simple media for the demonstration of pyocyanin and fluorescein // J. Lab. and Clin. Med. — 1954. — 44, N 2. — P. 301—307.
13. Kozyrovska N. O., Korniichuk O. S., Voznyuk T. M., et al. Microbial community in a precursory scenario of growing Tagetes patula L. in a lunar greenhouse // Kosmichna Nauka i Tekhnologiya (Space Sci. Technol.). — 2004. — 10, N 5/6. — P. 221—225.
14. Kozyrovska N. O., Korniichuk O. S., Voznyuk T. M., et al. Growing pioneer plants for a lunar base // Adv. Space Res. — 2006. — 37. — P. 93—99.
15. Kozyrovska N., Negrutska V., Kovalchuk M. Paenibacillus sp., a promising candidate for development of a novel technology of plant inoculant production // Biopolym. Cell. — 2005. — 21, N 4. — P. 312—319.
16. Krause G. H., Weis E. Chlorophyll fluorescence and photosynthesis: the basics // Annu. Rev. Plant Physiol. — 1991. — 42. — P. 313—349.
17. Lichtenthaler H. K., Rinderle U. The role of chlorophyll fluorescence in the detection of stress conditions in plants // CRC Critical Reviews in analytic Chemistry. — 1988. — 19. — Р. 29—85.
18. Liu J.-Y., Qiu B.-S. , Liu Z.-L., Yang W-N. Diurnal photosynthesis and photoinhibition of rice leaves with chlorophyll fluorescence // Acta Bot. Sinica. — 2004. — 46, N 5. — P. 552—559.
19. Lytvynenko T., Zaetz I., Voznyuk T. M., et al. A rationally assembled microbial community for growing Tagetes pat-ula L. in a lunar greenhouse // Res. Microbiol. — 2006. — 157. — P. 87—92.
20. Maneval W. E. Lacto-phenol preparations // Stain Technology. — 1936. — 11, N 1. — P. 9—11.
21. Miller J. H. Experiments in Molecular Genetics. — New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1972. — 432 p.
22. Paul A.-L., Schuerger A. C., Popp M. P., et al. Hypobaric biology: Arabidopsis gene expression at low atmospheric pressure // Plant Physiol. — 2004. — 134, N 1. — P. 215— 23.
23. Rintamaki E., Salo R., Lehtonen E., Aro E.-M. Regulation of D1-protein degradation during photoinhibition of photosystem II in vivo: phosphorilation of the D1-protein in various plant groups // Planta. — 1995. — 195, N 3. — P. 379—386.
24. Shi Y., Li C. Growth and photosynthetic efficiency promotion of sugar beet (Beta vulgaris L.) by endophytic bacteria // Photosynth. Res. — 2010. — 105, N 1. — P. 5—13.
25. Tang Y., Guo S., Dong W., et al. Effects of long-term low atmospheric pressure on gas exchange and growth of lettuce // Adv. Space Res. — 2010. — 46, N 6. — P. 751—760.
26. Ting I. P. Crassulacean acid metabolism // Annu. Rev. Plant Physiol. — 1985. — 36. — P. 595—622.
27. Winter K., Demmig B. Reduction state of Q and non-radiative energy dissipation during photosynthesis in leaves of a crassulacean acid metabolism plant, Kalanchoe daigre-montiana Hamet et Perr // Plant Physiol. — 1987. — 85, N 4. — P.1000—1007.
28. Zaets I., Burlak O., Rogutskyy I., et al. Bioaugmentation in growing plants for lunar bases // Adv. Space Res. — 2011. — 47, N 6. — P. 1071—1078.
29. Zhang H., Xie X., Kim M.-S., et al. Soil bacteria augment Arabidopsis photosynthesis by decreasing glucose sensing and abscisic acid levels in planta // Plant J. — 2008. — 56, N 2. — P. 264—273.