Tropical Endophytic Bacillus Species Enhance Plant Growth and Nutrient Uptake in Cereals

Velloso, Camila Cristina Vieira; Ribeiro, V. P.; Carvalho, Chainheny Gomes de; Oliveira, Carlos A. S.; Lana, U. G. de P.; Marriel, I. E.; Sousa, S. M. de; Gomes, E. A.

doi:10.1007/978-3-030-65447-4_7

Cited by 5 publications

(3 citation statements)

References 120 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The known mechanisms behind the influence of Bacillus spp. on host plants include: (i) competition for space/nutrients with phytopathogenic microorganisms; (ii) improvement of macro/-micronutrient bioavailability (i.e., atmospheric N fixation, P solubilization, and siderophore production) [ 18 , 19 , 20 , 21 , 22 ]; (iii) the production of different bioactive substances (i.e., compounds with antibiotic and phytohormone-like activities) and signaling molecules; (iv) the regulation of plant hormone levels (i.e., indole-3-acetic acid, cytokinins, abscisic acid, salicylic acid (SA)) [ 9 , 10 , 13 , 23 , 24 ]; and (v) the induction of plant systemic resistance and tolerance [ 6 , 7 , 15 , 16 , 25 , 26 , 27 ]. The efficacy of microbial inoculants depends on a variety of strain-dependent factors such as the ability to produce multiple plant growth-promoting traits and the ability to colonize the surface (epiphytes) or interior (endophytes) of the plant.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Role of Endogenous Salicylic Acid as a Hormonal Intermediate in the Bacterial Endophyte Bacillus subtilis-Induced Protection of Wheat Genotypes Contrasting in Drought Susceptibility under Dehydration

Lastochkina

Ivanov

Петрова

et al. 2022

Plants

View full text Add to dashboard Cite

Endophytic Bacillus subtilis is a non-pathogenic beneficial bacterium which promotes plant growth and tolerance to abiotic stresses, including drought. However, the underlying physiological mechanisms are not well understood. In this study, the potential role that endogenous salicylic acid (SA) plays in regulating endophytic B. subtilis-mediated drought tolerance in wheat (Triticum aestivum L.) was examined. The study was conducted on genotypes with contrasting levels of intrinsic drought tolerance (drought-tolerant (DT) cv. Ekada70; drought-susceptible (DS) cv. Salavat Yulaev). It was revealed that B. subtilis 10-4 promoted endogenous SA accumulation and increased the relative level of transcripts of the PR-1 gene, a marker of the SA-dependent defense pathway, but two wheat cultivars responded differently, with the highest levels exhibited in DT wheat seedlings. These had a positive correlation with the ability of strain 10-4 to effectively protect DT wheat seedlings against drought injury by decreasing osmotic and oxidative damages (i.e., proline, water holding capacity (WHC), and malondialdehyde (MDA)). However, the use of the SA biosynthesis inhibitor 1-aminobenzotriazole prevented endogenous SA accumulation under normal conditions and the maintenance of its increased level under stress as well as abolished the effects of B. subtilis treatment. Particularly, the suppression of strain 10-4-induced effects on proline and WHC, which are both contributing factors to dehydration tolerance, was found. Moreover, the prevention of strain 10-4-induced wheat tolerance to the adverse impacts of drought, as judged by the degree of membrane lipid peroxidation (MDA) and plant growth (length, biomass), was revealed. Thus, these data provide an argument in favor of a key role of endogenous SA as a hormone intermediate in triggering the defense responses by B. subtilis 10-4, which also afford the foundation for the development of the bacterial-induced tolerance of these two different wheat genotypes under dehydration.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Role of Endogenous Salicylic Acid as a Hormonal Intermediate in the Bacterial Endophyte Bacillus subtilis-Induced Protection of Wheat Genotypes Contrasting in Drought Susceptibility under Dehydration

Lastochkina

Ivanov

Петрова

et al. 2022

Plants

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…A possible way of increasing the productivity of grain crops in sustainable agriculture is the use of biological preparations based on PGPB [ 13 , 14 , 15 , 16 ]. PGPBs stimulate plant growth and development through various mechanisms: (1) directly affecting plant growth, e.g., by phytohormone production [ 17 , 18 , 19 ], ACC deaminase activity, nitrogen-fixing activity [ 19 , 20 , 21 , 22 ], and solubilization of potassium, phosphorus, zinc, etc.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Plant Development of Early-Maturing Spring Wheat (Triticum aestivum L.) under Inoculation with Bacillus sp. V2026

Mirskaya

Khomyakov

Rushina

et al. 2022

Plants

View full text Add to dashboard Cite

The effect of a plant growth-promoting bacterium (PGPB) Bacillus sp. V2026, a producer of indolyl-3-acetic acid (IAA) and gibberellic acid (GA), on the ontogenesis and productivity of four genotypes of early-maturing spring wheat was studied under controlled conditions. The inoculation of wheat plants with Bacillus sp. V2026 increased the levels of endogenous IAA and GA in wheat of all genotypes and the level of trans-Zeatin in Sonora 64 and Leningradskaya rannyaya cvs but decreased it in AFI177 and AFI91 ultra-early lines. Interactions between the factors “genotype” and “inoculation” were significant for IAA, GA, and trans-Zeatin concentrations in wheat shoots and roots. The inoculation increased the levels of chlorophylls and carotenoids and reduced lipid peroxidation in leaves of all genotypes. The inoculation resulted in a significant increase in grain yield (by 33–62%), a reduction in the time for passing the stages of ontogenesis (by 2–3 days), and an increase in the content of macro- and microelements and protein in the grain. Early-maturing wheat genotypes showed a different response to inoculation with the bacterium Bacillus sp. V2026. Cv. Leningradskaya rannyaya was most responsive to inoculation with Bacillus sp. V2026.

show abstract

“…Это серьезная проблема, для решения которой предпринимаются меры по повышению стрессоустойчивости растений посредством генетической модификации и традиционной селекции (8), что, однако, требует много времени, значительных финансовых средств и связано с многочисленными нормативными ограничениями. Применение полезных микроорганизмов, стимулирующих рост растений (PGPB, Plant Growth-Promoting Bacteria) (9)(10)(11)(12), в частности рода Bacillus spp., способных активировать естественные защитные механизмы растений-хозяев, не вызывая негативного воздействия на них, окружающую среду и здоровье человека, рассматривают как доступную, дешевую, быстродействующую и экологически благоприятную альтернативную биологическую стратегию повышения адаптивного потенциала (13)(14)(15)(16) и урожайности растений в изменяющихся условиях среды с одновременным восстановлением здоровья почвы (17,18). PGPB Bacillus spp.…”

unclassified

АДАПТАЦИЯ И УСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ К ЗАСУХЕ, ОПОСРЕДОВАННАЯ ПРИРОДНЫМИ РЕГУЛЯТОРАМИ РОСТА Bacillus spp.: МЕХАНИЗМЫ РЕАЛИЗАЦИИ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ (обзор)

Ласточкина¹

2021

S-h. biol.

View full text Add to dashboard Cite

Абиотические факторы среды, приводящие к дефициту влаги, значительно ограничивают производство основных сельскохозяйственных культур во всем мире (Z. Ahmad с соавт., 2018). В условиях быстрого роста численности населения и изменения климата важно обеспечить продовольственную безопасность, которая в основном возможна за счет повышения продуктивности стратегически важных зерновых культур, включая пшеницу, которая используется человеком во многих регионах мира и обеспечивает более 50 % потребности в пищевой энергии (S. Asseng с соавт., 2019). Использование полезных стимулирующих рост бактерий Bacillus spp. рассматривается как эффективная, экологичная и безопасная природная стратегия защиты растений от стрессов, приводящих к дефициту влаги (M. Kaushal с соавт., 2019; A. Hussain с соавт., 2020; M. Camaille с соавт., 2021). К настоящему времени ростостимулирующий и защитный эффект Bacillus spp. в условиях различных абиотических стрессов показан для многих видов растений (S. Moon с соавт., 2017; H.G. Gowtham с соавт., 2020; N. Shobana с соавт., 2020), включая пшеницу (G. Sood с соавт., 2020; U. Rashid с соавт., 2021). Хотя механизмы такого физиологического действия Bacillus spp. на растения-хозяева в большей степени остаются неизвестными, предполагается, что они включают i) конкуренцию за пространство и питательные вещества с фитопатогенами и повышение доступности макро-и микроэлементов (S. Danish с соавт., 2019; D. Miljakovic с соавт., 2020; А. Kumar с соавт., 2021); ii) продукцию широкого спектра биологически активных компонентов и защитных соединений (M. Saha с соавт., 2016; R. Çakmakçı с соавт., 2017; N. Ilyas с соавт., 2020) и iii) индукцию у растений реакций системной устойчивости к стрессам (I.A. Abd El-Daim с соавт., 2019; C. Blake с соавт., 2021; U. Rashid с соавт., 2021). Вместе с тем эффективность применения одного и того же штамма Bacillus spp. может варьироваться в зависимости от многих факторов, включая спектр синтезируемых штаммами соединений, вид растений, их эколого-географическое происхождение, сортовые особенности, виды стрессов, которым подвергаются растения в период вегетации, и многое другое (A. Khalid с соавт., 2004; G. Salem с соавт., 2018; O. Lastochkina с соавт., 2020b). В настоящем обзоре обобщена информация, касающаяся современного состояния исследований и представлений о растительно-микробных взаимодействиях с точки зрения защиты пшеницы от засухи. В частности, рассмотрены механизмы, лежащие в основе Bacillus-опосредованной адаптации и устойчивости растений пшеницы к дефициту влаги, включающие синтез осмопротекторных и снижающих окислительный стресс соединений (R. Çakmakçı с соавт., 2017), внутриклеточную передачу и усиление защитных сигналов каскадом посредников, а также регуляцию экспрессии генов защитных белков и межорганную трансдукцию при участии основных фитогормонов и их биосинтеза в целом растении (U. Rashid с соавт., 2021), многочисленных соединений, вовлеченных в процессы повышения биодоступности макро-и микроэлементов и продуктивности (А. Hussain с соавт., 2020; А. Kumar с соавт.,...

show abstract

Tropical Endophytic Bacillus Species Enhance Plant Growth and Nutrient Uptake in Cereals

Cited by 5 publications

References 120 publications

Role of Endogenous Salicylic Acid as a Hormonal Intermediate in the Bacterial Endophyte Bacillus subtilis-Induced Protection of Wheat Genotypes Contrasting in Drought Susceptibility under Dehydration

Role of Endogenous Salicylic Acid as a Hormonal Intermediate in the Bacterial Endophyte Bacillus subtilis-Induced Protection of Wheat Genotypes Contrasting in Drought Susceptibility under Dehydration

Plant Development of Early-Maturing Spring Wheat (Triticum aestivum L.) under Inoculation with Bacillus sp. V2026

АДАПТАЦИЯ И УСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ К ЗАСУХЕ, ОПОСРЕДОВАННАЯ ПРИРОДНЫМИ РЕГУЛЯТОРАМИ РОСТА Bacillus spp.: МЕХАНИЗМЫ РЕАЛИЗАЦИИ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ (обзор)

Contact Info

Product

Resources

About