ULOGA MIKROORGANIZAMA

U ADAPTACIJI

POLJOPRIVREDNIH BILJNIH VRSTA

NA ABIOTIČKE SRESOVE

Nada Milošević, Jelena Marinković

• suša

• visoke tº

• prevlaživanje

• niske tº

• zaslanjenost• visoke

doze TM

ABIOTIČKI STRESOVI

Dugotrajno izlaganje mikroba

stresovima

(stres na stres)

Stres utiče

• rast/brojnost mikroba,

•metaboličku aktivnost

termofili i halofiti:

žive u ekstremnim uslovimaTolerantnost i adaptacija

pojedinih vrsta i sojeva

Preživljavanje

u neaktivnom stanju,

aktivnost se obnavlja

u povoljnim uslovima

MIKROBI: STRESNI USLOVI u zemljištu

suša, toplota, hladnoća,salinitet i toksičnost metala

Rizobakterije (PGPR):

Indukovani sistemom tolerancije (IST)

Rizosfera:

• Simbiozne bakterije (rizobiumi)

• PGPR (rizobakterije)

•Mikorizne gljive

Rizobakterije (PGPR):

“indukovana sistemska tolerancija”

citokinin

Akumulacija

abscisinske kis.

– zatvaranje stoma

Antioksidanti

(katalaza)

Degradacija ROS:ublažava oksidativan

gubitak

ACC deaminaza

Etilen:

Regulacija nivoa

značajna za

dužinu korena

INTERAKCIJA BILJKE – MIKROBI U USLOVIMA SUŠE

Exopolisaharidi

Biofilm i

bolja struktura

zemljišta

Uticaj mikroorganizama na ublažavanje suše

na biljne vrste

Mikroorganizam Biljka Mehanizam

Pantoea agglomerans Pšenica Produkcija EPS utiče na strukturu

rizosfernog zemljišta

Rhizobium sp. Suncokret Produkcija EPS utiče na strukturu

rizosfernog zemljišta

Pseudomonas sp. Grašak Smanjenje etilen produkcije

Pseudomonas putida -P45 Suncokret Produkcija EPS utiče na strukturu

rizosfernog zemljišta

Azospirillum sp. Pšenica Povećano kruženje vode

Achromobacter piechaudii

ARV8Paradajz

Paprika

Sinteza ACC-deaminaza

Variovorax paradoxus Grašak Sinteza ACC-deaminaza

AM gljive Sirak Povećano kruženje vode

Brome mosaic virus Pirinač Nepoznat

Pseudomonas mendocina i

Glomus intraradicesSalata Povećave antioksidativnog statusa

Bacilus megaterium i

Glomus sp.Detelina Producija indol sirćetne kiseline i

prolina

Tolerantnost na sušu ERD15 gen

Uticaj inokulacije

sa Bradyrhizobium japonicum

na masu suve materije biljke soje (g)

u uslovima tri nivoa suše

Nivoi

suše

Bradyrhizobium japonicum

Soj D 216 Soj 518 Soj 511 Soj 2b Soj 1b

g % g % g % g % g %

Ø 7,316 100 7,304 100 6,007 100 7,089 100 7,520 100

V 2 7,113 97,15 6,996 95,60 5,617 93,06 6,509 91,09 6,781 89,10

V 3 6,454 86,64 6,334 84,69 5,333 87,36 6,379 88,87 6,539 85,00

V 4 6,421 86,06 6,241 82,97 4,892 77,21 6,254 86,65 6,431 83,07

PROSEK

V2-V46,663 89,95 6,524 87,75 5,281 85,88 6,381 88,87 6,584 85,72

SELEKCIJA SOJEVA NA SUŠU

Mikroorganizam Biljka Mehanizam

Pseudomonas putida,

Enterobacter cloacae,Paradajz Sinteza ACC-

deaminaza

Mikorizne gljive i

BradyrhizobiumPterocarpus

officinalis

smanjenje propustljivost i

korena, apsorbcije vode i

usvajanje hraniva: utiče

na smanjenje

nadzemnog dela i

korena

Ublažavanje prevlaživanja

1. Oštećenje mrazom: P. syringae formira kristale leda na biljci

2. Krompir sa koga su eliminisane bakterije odgovorne za formiranje kristala

leda.

Pseudomonas syringae i stres od

mraza na krompiru

Ice P. syringae : GM P. syringae koji je izgubio

sposobnost formiranja kristala leda na biljci

GMM

Rizobakterije (PGPR):

“indukovana sistemska tolerancija”

ACC deaminaza

Redukcija

sadržaja

etilena

INTERAKCIJA BILJKE – MIKROBI

u uslovima zaslanjenosti zemljišta

Isparljive organske

komponente VOSCs)

Utiče na

ekspresiju gena

HKT1 u korenu:

Transporter

visoko-afini. K+

Translokacija Na+

-nizak nivo u celoj biljci

Mikroorganizam Biljka Mehanizam

Bacillus

amylolequifaciensPšenica Smanjen upliv

Na+

Achromobacter

piechudiiParadajz Sinteza ACC-

deaminaza

Mikorizne gljive Sirak Kruženje vode

Piriformaspora indica

(Gljiva)Ječam Podiže antioksidativni

kapacitet

Uticaj mikroorganizama

na ublažavanje zaslanjenosti

zemljišta na biljke

Uticaj teških metala na biljke i mikrobe zemljišta

• Bioadsorpcija,

• Bioakumulacija

• Vezivanje TM uz pomoć produkata

metabolizma.

• U zavisnosti od količine,elementa i

dozeTM u zemljištu

• TM su neophodni,

stimulativi i/ili inhibitorni

za biljku i mikrobe

Ublažavanje toksičnosti TM na

biljku

produkuju siderofore i vezuju Fe

ACC deaminaza smanjuje nivo etilena u prisustvu Ni, Pb i Zn

RIZOBAKTERIJE (PGPR)

Mikroorganizam Biljka Mehanizam

Rhizobium

PGPR

grašak Akumulacija TM

Methylobacterium

oryzae

Burkholderia sp.

Paradajz Redukuje usvajanje i

translokaciju metala

Mikrobi: tolerancija biljaka na sadžaj TM

Lokacija

(n)

Teški metali

(mg/kg zemljišta)

min.-max.

Mikrobiološka svojstva zemljišta

(g-1. zemljišta)

(min.-max.)

NiMDK -50

PbMDK - 100

Uk. broj(x 106 g-1)

Azotobacter (x 102 g-1)

DHA(μg TPF/g

zemljišta)

Sombor(Black horse)

5 24- 31,37 109 - 18.734 10,5 – 228,0 0,00–1,75 109 - 481

BeočinBFC La farge

6 23–123 10 - 49 64,8-175,0 0,65-4,30 127 - 860

MIKROBI:

bioindikatori zdravlja/kvaliteta zemljišta

Uticaj Ni2+ na

pšenicu i

mikroorganizme zemljišta

Sadržaj Ni

( M)

Suva masa

mg / biljka

Koren Nadzemni deo

KONTROLA 38,2 263,0

10-7 41,0 289,2

10-5 36,7 265,6

10-3 27,9 123,6

LSD 5% 4,9 33,2

Sadržaj Ni

( M)

Ukupan br.

(x 106)

Azoto-

bacter

(x102)

Amonifikato

ri

(x105)

Aktinomicete

(x104)

Gljive

(x104)

KONTROLA 261,03 16,31 139,51 24,00 22,09

10-7 63,41 29,54 23,56 7,97 1,53

10-5 54,34 19,02 25,97 6,07 1,45

10-3 47,74 20,08 34,32 5,89 1,02

LSD 1%

5 %

38,36

14,17

13,77

5,08

8,36

3,09

4,21

1,55

1,13

0,65

-Stres na sušu

-Sojevi proizvode siderofore (Fe, Zn i Mn)

Mogućnost ublažavanja stresova na biljne vrste

otvara novo poglavlje primene mikroba u

poljoprivredi.