Diversity and plant growth promoting traits of Quercus robur cultivable bacterial endophytes and their effect on Populus spp. microshoots in vitro

Endofitai yra mikroorganizmai – dažniausiai bakterijos ar grybai – kurie praleidžia visą arba dalį savo gyvenimo ciklo augale šeimininke, bet nesukelia jam jokių akivaizdžių ligos simptomų. Endofitinės bakterijos gali pasižymėti augalų augimą skatinančiomis sąvybėmis (angl. plant growth promoting traits, PGPTs), kurios augalui šeimininkui gali būti kritinės, ypač jei aplinkoje nėra lengvai prieinamo azoto, fosforo ar geležies. Quercus robur, arba paprastasis ąžuolas, yra vietinis Europos lapuotis, o Quercus gentis yra plačiai paplitusi visame šiaurės pusrutulyje. Ąžuolai turi didelę ekologinę ir ekonominę svarbą, tačiau jų endofitinė įvairovė nėra plačiai ištirta. Tyrimo metu, iš paprastojo ąžuolo medžių buvo išskirta aštuoniolika endofitinių bakterijų izoliatų. Pasinaudojant mikroskopija ir kolonijų morfologija, išgryninti izoliatai buvo charakterizuojami ir išskirstomi į keturias grupes. Tuomet, DNR analizei ir augalų augimą skatinančių sąvybių, tokių kaip azoto fiksacija, fosfatų tirpinimas / mineralizacija, sideroforų ir IAR gamybą, tyrimui iš kiekvienos grupės buvo atsitiktinai parinktas vienas izoliatas. Norint ištirti atrinktų izoliatų poveikį augalų augimui, jais buvo inokuliuojami tuopų (Populus spp.) mikroūgliai in vitro. DNA analizės metu buvo nustatytos atrinktų izoliatų rūšys: Pseudomonas brenneri (24), Pantoea agglomerans (27), Pseudomonas azotoformans (32) ir Paenibacillus tundrae (35). Visi izoliatai pasižymėjo mažiausiai trimis augalų augimą skatinančiomis sąvybėmis. Vienintelis izoliatas, turėjęs statistiškai patikimą teigiamą poveikį abiejų tirtų Populus spp. genotipų augimui, buvo P. tundrae. Šis poveikis buvo koncentruotas šaknyse. Mikroūgliai, inokuliuoti P. tundrae, pasižymėjo padidėjusia šaknų biomase, didesniu šalutinių šaknų skaičiumi ir tankiu, bei ilgesnėmis pagrindinėmis šaknimis.Endophytes are microorganisms, most commonly bacteria and fungi, that can be found in plant hosts for at least a part of their life cycle, but do not cause their host any harm or an evident infection. Endophytic bacteria can exhibit PGPTs (plant growth promoting traits), which can be crucial for the host, especially in environments, where phosphorus, nitrogen and iron are not readily available. Quercus robur or the common oak is native in Europe, while Quercus genus grows widely throughout the Northern Hemisphere. Oaks have an extensive ecological and economical importance. However, their endophytic diversity is not thoroughly documented. In this study eighteen pure endophytic strains have been isolated from common oak trees. Pure strains were characterized and divided into four groups using microscopy and colony morphology. Then one random strain was selected from each group for DNA sequencing and PGPT, such as nitrogen fixation, phosphate mineralization/solubilization, siderophore and IAA production, screening, using selective media. Populus spp. microshoots were inoculated in vitro, using four screened isolates to determine their effect on plant growth. DNA sequencing results revealed that the selected isolates were Pseudomonas brenneri (24), Pantoea agglomerans (27), Pseudomonas azotoformans (32) and Paenibacillus tundrae (35). All of these strains tested positive for at least three PGPTs. The only strain that had a significant positive effect on the growth of both tested Populus spp. genotypes was P. tundrae. This effect was concentrated in the roots. Microshoot inoculation with P. tundrae significantly increased root biomass, lateral root number and density and adventitious root length.Gamtos mokslų fakultetasBiologijos katedr