Метилотрофные бактерии и клеточный метаболит каротиноид ослабляют абиотический стресс растений, вызванный ультрафиолетовым излучением

Увеличение уровня ультрафиолетового (УФ) излучения в атмосфере вследствие истончения озонового слоя представляет собой новый абиотический стресс для сельского хозяйства. Хотя растения развили различные механизмы адаптации к УФ‑излучению, роль филлосферных микроорганизмов в противодействии УФ‑излучению изучена слабо. В настоящем эксперименте оценивали роль филлосферных Methylobacteria и их метаболита в ослаблении абиотического стресса, вызванного УФ‑излучением. С поверхности листа риса (Oryza sativa) был выделен розовоокрашенный метилотрофный микроорганизм. Последовательность 16S rRNA этого штамма была гомологична Methylobacter spp. Изолят, обозначенный как Methylobacter sp. N39, продуцировал бета‑каротин со скоростью 0,45–3,09 μg·ml–1·d–1. Биосинтез бета‑каротина стимулировался кратковременным облучением УФ (10 мин каждые 2 дня). Была получена аппроксимация биосинтеза каротиноида: y = 3.09 × период инкубации + 22.151 (r2 = 0.90). Каротиноидный экстракт N39 защищал Escherichia coli от УФ‑излучения, снижая скорость гибели с 14,67%·min–1 до 4,30%·min–1 при УФ‑облучении. Применение клеток N39 и каротиноидного экстракта также защищало клетки ризобия (Bradyrhizobium japonicum) от УФ‑излучения. Сканирующая электронная микроскопия показала, что каротиноидные экстракты защищают клетки E. coli от УФ‑индуцированного повреждения. Листовое нанесение как клеток N39, так и каротиноидного экстракта повышало устойчивость турнепсной фасоли (pigeon pea) к УФ‑облучению. В исследовании показано, что Methylobacter sp. N39 и его каротиноидный экстракт могут быть использованы для управления стрессом растений, вызванным УФ‑излучением, в сельском хозяйстве.