ბაქტერიული ბიოლოგიური აგენტების და გიბერელის მჟავის ეფექტების შედარება სტევიას ზრდაზე და სტევიოლ გლიკოზიდის წარმოებაზე მისი კოდირების გენების რეგულირებით

სოფლის მეურნეობა არის ყველაზე მნიშვნელოვანი რესურსი მსოფლიო ბაზრებზე და ეკოლოგიური სისტემები მრავალი გამოწვევის წინაშე დგანან. ქიმიური სასუქების გლობალური მოხმარება იზრდება და მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მოსავლის მოსავლიანობაში1. თუმცა, ამ გზით გაზრდილ მცენარეებს არ აქვთ საკმარისი დრო, რომ გაიზარდონ და სწორად მომწიფდნენ და, შესაბამისად, არ იძენენ მცენარეულ შესანიშნავ თვისებებს2. გარდა ამისა, ძალიან მავნე ტოქსიკური ნაერთები შეიძლება დაგროვდეს ადამიანის ორგანიზმსა და ნიადაგში3. აქედან გამომდინარე, საჭიროა ეკოლოგიურად სუფთა და მდგრადი გადაწყვეტილებების შემუშავება, რათა შემცირდეს ქიმიური სასუქების საჭიროება. სასარგებლო მიკროორგანიზმები შეიძლება იყოს ბიოლოგიურად აქტიური ბუნებრივი ნაერთების მნიშვნელოვანი წყარო4.
ფოთლებში ენდოფიტური თემები განსხვავდება მასპინძელი მცენარის სახეობის ან გენოტიპის, მცენარის ზრდის სტადიისა და მცენარის მორფოლოგიის მიხედვით. 13 რამდენიმე კვლევამ აჩვენა, რომ Azospirillum, Bacillus, Azotobacter, Pseudomonas და Enterobacter აქვს პოტენციალიხელი შეუწყოს მცენარის ზრდას. 14 გარდა ამისა, Bacillus და Azospillum არის ყველაზე ინტენსიურად შესწავლილი PGPB გვარები მცენარის ზრდისა და მოსავლიანობის გაუმჯობესების თვალსაზრისით. 15 კვლევებმა აჩვენა, რომ Azospirillum brasiliensis-ისა და Bradyrhizobium-ის ერთობლივი ინოკულაცია პარკოსნებში შეიძლება გაზარდოს სიმინდის, ხორბლის, სოიოს და ლობიოს მოსავლიანობა. 16, 17 კვლევებმა აჩვენა, რომ Salicornia-ის ინოკულაცია Bacillus licheniformis-ით და სხვა PGPB-ებით სინერგიულად უწყობს ხელს მცენარის ზრდას და საკვები ნივთიერებების მიღებას. 18 Azospirillum brasiliensis Sp7 და Bacillus sphaericus UPMB10 აუმჯობესებს ტკბილი ბანანის ფესვების ზრდას. ანალოგიურად, კამის თესლები ძნელად იზრდება ცუდი ვეგეტატიური ზრდისა და დაბალი აღმოცენების გამო, განსაკუთრებით გვალვის სტრესის პირობებში20. თესლის დამუშავება Pseudomonas fluorescens და Trichoderma harzianum აუმჯობესებს კამის ნერგების ადრეულ ზრდას გვალვის სტრესის პირობებში21. სტევიასთან მიმართებაში ჩატარდა კვლევები მიკორიზული სოკოების და მცენარეთა ზრდის ხელშემწყობი რიზობაქტერიების (PGPR) ეფექტის შესაფასებლად ორგანიზმის ზრდის, მეორადი მეტაბოლიტების დაგროვებისა და ბიოსინთეზში ჩართული გენების გამოხატვის უნარზე. Rahi et al.22-ის მიხედვით, მცენარეების ინოკულაციამ სხვადასხვა PGPR-ებით გააუმჯობესა მათი ზრდა, ფოტოსინთეზური ინდექსი და სტევიოზიდისა და სტევიოზიდის A დაგროვება. მეორეს მხრივ, სტევიას დანერგვა მცენარის ზრდის ხელშემწყობი რიზობიით და არბუსკულარული მიკორიზალური სოკოთი ასტიმულირებდა მცენარის სიმაღლეს, მინერალებს2. Oviedo-Pereira et al.24 იტყობინება, რომ გამაღიზიანებელი ენდოფიტები Enterobacter hormaechei H2A3 და H5A2 ზრდიდნენ SG შემცველობას, ასტიმულირებდნენ ტრიქომის სიმკვრივეს ფოთლებში და ხელს უწყობდნენ სპეციფიკური მეტაბოლიტების დაგროვებას ტრიქომებში, მაგრამ ისინი ხელს არ უწყობდნენ მცენარის ზრდას;
GA3 არის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი და ბიოლოგიურად აქტიური გიბერელინის მსგავსი ცილა31. სტევიას ეგზოგენურმა მკურნალობამ GA3-ით შეიძლება გაზარდოს ღეროს გახანგრძლივება და ყვავილობა32. მეორეს მხრივ, ზოგიერთმა კვლევამ აჩვენა, რომ GA3 არის ინდუქტორი, რომელიც ასტიმულირებს მცენარეებს მეორადი მეტაბოლიტების წარმოებაში, როგორიცაა ანტიოქსიდანტები და პიგმენტები, და ასევე არის დამცავი მექანიზმი33.
იზოლატების ფილოგენეტიკური ურთიერთობა სხვა შტამებთან მიმართებაში. GenBank-ის მიერთების ნომრები მოცემულია ფრჩხილებში.
ამილაზას, ცელულაზას და პროტეაზას აქტივობა ნაჩვენებია როგორც მკაფიო ზოლები კოლონიების ირგვლივ, ხოლო თეთრი ნალექები კოლონიების გარშემო მიუთითებს ლიპაზის აქტივობაზე. როგორც მე-2 ცხრილში ნაჩვენებია, B. paramycoides SrAM4-ს შეუძლია გამოიმუშაოს ყველა ჰიდროლაზა, ხოლო B. paralicheniformis SrMA3-ს შეუძლია წარმოქმნას ყველა ფერმენტი ცელულაზას გარდა, და B. licheniformis SrAM2 წარმოქმნის მხოლოდ ცელულაზას.
რამდენიმე მნიშვნელოვანი მიკრობული გვარი დაკავშირებულია მეორადი მეტაბოლიტების სინთეზის გაზრდასთან სამკურნალო და არომატულ მცენარეებში74. ყველა ფერმენტული და არაფერმენტული ანტიოქსიდანტი მნიშვნელოვნად გაიზარდა S. rebaudiana Shou-2-ში კონტროლთან შედარებით. PGPB-ის დადებითი ეფექტი TPC-ზე ბრინჯში ასევე მოხსენებული იყო Chamam et al.75-ის მიერ; გარდა ამისა, ჩვენი შედეგები შეესაბამება TPC, TFC და DPPH შედეგებს S. rebaudiana-ში, რაც მიეკუთვნება Piriformospora indica-სა და Azotobacter chroococcum76-ის კომბინირებულ მოქმედებას. TPC და TFC77 მნიშვნელოვნად მაღალი იყო რეჰანის მცენარეებში, რომლებიც მკურნალობდნენ მიკროორგანიზმებით, ვიდრე დაუმუშავებელ მცენარეებთან შედარებით. უფრო მეტიც, ანტიოქსიდანტების მატება შეიძლება მოხდეს ორი მიზეზის გამო: ჰიდროლიზური ფერმენტები ასტიმულირებენ მცენარის გამოწვეულ თავდაცვის მექანიზმებს ისევე, როგორც პათოგენური მიკროორგანიზმები, სანამ მცენარე არ მოერგება ბაქტერიულ კოლონიზაციას78. მეორეც, PGPB შეიძლება იმოქმედოს, როგორც ბიოაქტიური ნაერთების ინდუქციის ინიციატორი, რომელიც წარმოიქმნება შიკიმატის გზის მეშვეობით მაღალ მცენარეებსა და მიკროორგანიზმებში 79 .
შედეგებმა აჩვენა, რომ არსებობდა სინერგიული კავშირი ფოთლის რაოდენობას, გენის ექსპრესიასა და SG-ს წარმოქმნას შორის, როდესაც რამდენიმე შტამი ერთობლივად იქნა დანერგილი. მეორეს მხრივ, ორმაგი ინოკულაცია აღემატებოდა ერთჯერადი ინოკულაციას მცენარის ზრდისა და პროდუქტიულობის თვალსაზრისით.
ჰიდროლიზური ფერმენტები გამოვლინდა ბაქტერიების ინოკულაციის შემდეგ, რომელიც შეიცავს ინდიკატორ სუბსტრატს და ინკუბაციას 28 °C-ზე 2-5 დღის განმავლობაში. სახამებლის აგარის გარემოზე ბაქტერიების დატანის შემდეგ, ამილაზას აქტივობა განისაზღვრა იოდის 100 ხსნარის გამოყენებით. ცელულაზას აქტივობა განისაზღვრა 0.2%-იანი კონგოს წითელი რეაგენტის გამოყენებით Kianngam et al-ის მეთოდის მიხედვით. 101 . პროტეაზას აქტივობა დაფიქსირდა კოლონიების ირგვლივ გამჭვირვალე ზონებში, რომლებიც მოქცეული იყო უცხიმო რძის აგარის გარემოზე, როგორც აღწერილია Cui et al. 102 . მეორე მხრივ, ლიპაზა 100 გამოვლინდა Tween agar გარემოზე ინოკულაციის შემდეგ.