Захист фотосистеми ІІ kalanhoe daigremontiana бактерійним консорціумом у модельних марсіанських умовах

Рубрика: 
Астрономія й астрофізика
Бурлак, ОП, Міхєєв, ОМ, Заєць, ІЄ, Вера, ЖПде, Лорек, A, Конч, О, Фоїнг, Б, Козировська, НО
Косм. наука технол. 2011, 17 ;(3):45-53
https://doi.org/10.15407/knit2011.03.045
Мова публікації: Англійська
Анотація: 
За допомогою флуорометра було виміряно in situ максимальний квантовий вихід ФС II (Fv/Fm) та інші параметри Kalanhoe daigremontiana в імітованих марсіанських умовах (низький атмосферний тиск, висока концентрація CO2 і УФ, за спектром близький до марсіанського) у марс-симуляційній камері. В умовах зниженого (10 мбар) і звичайного тиску не виявлено відмінностей у максимальній ефективності ФС ІІ рослин, у тому числі інокульованих бактеріями. Однак спостерігалася відмінність між варіантами каланхое в умовах високої концентрації СО2 (95 %). Максимальний квантовий вихід був вищим у присутності бактерій, хоча при високій концентрації СО2 в атмосфері він знижувався в обох варіантах (інокульованих і неінокульованих), на відміну від Fv/Fmпри низькому тиску. Величина Fv/Fmрослин каланхое, вирощених у штучному марсіанському ґрунті (MRS) або земному ґрунті за штучно створених марсіанських умов, була нижчою, ніж у звичайних земних умовах.
                Позитивний вплив від інокуляції бактеріями на пристосування рослин до несприятливих модельних марсіанських умов був більш виражений у рослин каланхое, вирощених на MRS, і залежав від виду бактерій, особливо в жорстких умовах спільної дії низького тиску, високого вмісту СО2 і УФ-опромінення. Рослини K. daigremontiana, оброблені Klebsiella oxytoca та Methylobacterium sp., мали нижчий коефіцієнт фотохімічного гасіння qP і коефіцієнт нефотохімічного гасіння Штерна - Фольмера NPQ в денний і нічний період порівняно з необробленими рослинами, виявивши протекторний механізм. Більшість бактеральних штамів і їхній консорціум продемонстрували протекторний ефект на K. daigremontiana за дії абіотичних стресорів, на відміну від арбускулярних мікоризних грибів.
Ключові слова: бактерії, каланхое, марс-симуляційна камера
Повний текст (PDF)
 
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.