Физиологические и биохимические реакции растений сои, инокулированных арбускулярными микоризными грибами и Bradyrhizobium, при засухе

Введение: Цель исследования — оценить влияние биологического удобрения на основе арбускулярных микоризных грибов (AMF) и штаммов Bradyrhizobium japonicum (B. japonicum) на рост и урожайность сои сорта Giza 111 при засухе на стадии начала формирования бобов (50 дней после посева, R3) и на стадии развития семян (90 дней после посева, R5).

Результаты: Наибольшие биомасса растений, содержание хлорофилла в листьях, степень образования клубеньков и урожайность зерна отмечены у растений без водного стресса по сравнению с растениями, испытывавшими дефицит воды, на стадиях R3 и R5. В ризосфере обработка AMF и B. japonicum повышала численность бактерий и активность ферментов (дегидрогеназы и фосфатазы) как при достаточном увлажнении, так и при засухе. Независимо от влияния засухи, обработка AMF и B. japonicum улучшала рост и урожайность сои как при ограниченном, так и при достаточном поливе по сравнению с необработанными растениями. Установлено, что применение AMF и B. japonicum повышало активность каталазы (CAT) и пероксидазы (POD) в семенах, тогда как при засухе наблюдалась обратная динамика содержания малонового диальдегида (MDA) и пролина. При засухе обработка биологическими удобрениями повышала относительную экспрессию генов CAT и POD. Напротив, менялась экспрессия генов, участвующих в метаболизме пролина: P5CS, P5CR, PDH и P5CDH. Согласно результатам исследования, биологические удобрения ослабляли тормозящее влияние засухи на развитие клеток и сокращали время, необходимое для накопления ДНК и прохождения цикла клеточного деления. На стадиях R3 и R5 у обработанных биологическими удобрениями растений, подвергнутых засухе, заметно менялись активность ферментов, участвующих во вторичном метаболизме, и уровни экспрессии GmSPS1, GmSuSy и GmC-INV. Эти вызванные биологическими удобрениями изменения активности ферментов вторичного метаболизма и экспрессии соответствующих генов могут способствовать повышению засухоустойчивости сои.

Выводы: Применение биологических удобрений — перспективный способ ослабить отрицательное влияние засухи на рост сои. Совместное применение биологических удобрений может повысить устойчивость агроэкосистем к неблагоприятным последствиям изменения климата, а также улучшить плодородие почвы и рост растений при засухе.