Bacillus: биологический инструмент повышения продуктивности сельскохозяйственных культур посредством биомолекулярных изменений в неблагоприятных условиях

Продуктивность сельскохозяйственных культур зависит от факторов окружающей среды и генетических факторов. Полезные для растений микроорганизмы используют для повышения урожайности сельскохозяйственных культур в качестве альтернативы химическим удобрениям и пестицидам. Виды родов Pseudomonas и Bacillus являются преобладающими бактериями, стимулирующими рост растений. Способность Bacillus образовывать споры отличает этот род от Pseudomonas, а представители Bacillus также способны длительное время выживать в неблагоприятных условиях окружающей среды. Бактерии Bacillus spp. секретируют ряд метаболитов, стимулирующих рост растений и предотвращающих инфицирование патогенами. Для понимания физиологических изменений, происходящих в сельскохозяйственных культурах в ответ на воздействие Bacillus spp. и обеспечивающих защиту от неблагоприятных условий среды, проведено ограниченное число исследований. В данном обзоре представлены современные представления о физиологических изменениях в растениях, индуцированных Bacillus, как адаптации к абиотическим и биотическим стрессам. При дефиците воды, засолении и накоплении тяжелых металлов в почве Bacillus spp. продуцируют экзополисахариды и сидерофоры, которые препятствуют перемещению токсичных ионов, регулируют ионный баланс и транспорт воды в тканях растений, а также контролируют численность патогенных микроорганизмов. Кроме того, синтез Bacillus индол-3-уксусной кислоты, гибберелловой кислоты и 1-аминоциклопропан-1-карбоксилатдезаминазы (ACC-дезаминазы) регулирует внутриклеточный метаболизм фитогормонов и повышает устойчивость растений к стрессу. Разрушающие клеточную стенку вещества, такие как хитозаназа, протеаза, целлюлаза, глюканаза, липопептиды и цианистый водород, продуцируемые Bacillus spp., повреждают патогенные бактерии, грибы, нематод, вирусы и вредителей, тем самым контролируя их численность в растениях и сельскохозяйственных угодьях. Неблагоприятные воздействия окружающей среды нарушают нормальный метаболизм растений, подавляя рост и урожайность сельскохозяйственных культур. Абиотические и биотические стрессовые факторы, оказывающие вредное воздействие на культуры, смягчаются благодаря физиологическим изменениям, индуцированным Bacillus, включая регуляцию транспорта воды, усвоения питательных веществ и…