Метаболическое и молекулярное перепрограммирование, индуцированное Bacillus velezensis 5113, при устойчивости пшеницы к абиотическому стрессу

Абиотические стрессы являются основными ограничивающими факторами сельскохозяйственного производства во всем мире. Было показано, что ризобактерии, стимулирующие рост растений (PGPR), повышают устойчивость ряда растений к абиотическим стрессам. Однако молекулярные и физиологические изменения, связанные с праймингом стрессоустойчивости, опосредованным PGPR, изучены недостаточно. Целью настоящего исследования было изучение основных метаболических и молекулярных изменений, связанных со способностью Bacillus velezensis 5113 опосредовать устойчивость пшеницы к абиотическим стрессам. Обработанные Bacillus проростки подвергали тепловому, холодовому/морозному или засушливому стрессу. Bacillus повышал выживаемость пшеницы во всех стрессовых условиях. Измерения SPAD показали более высокое содержание хлорофилла у обработанных штаммом 5113 проростков, подвергнутых стрессу. Профилирование метаболитов с использованием ЯМР и ESI-MS предоставило свидетельства метаболического перепрограммирования в проростках, обработанных штаммом 5113, и показало значительное накопление нескольких распространенных стрессовых метаболитов в подвергнутой стрессу пшенице. Двумерный гель-электрофорез листьев пшеницы позволил выявить более 300 белков, некоторые из которых дифференциально экспрессировались при разных обработках; холодовой стресс оказывал более сильное влияние на белковый профиль по сравнению с тепловым и засушливым стрессом. Карты пептидов или аминокислотные последовательности использовали для поиска в базах данных, в результате чего были идентифицированы несколько гомологов. Настоящее исследование показывает, что обработка штаммом 5113 оказывает системное воздействие, затрагивающее метаболические и регуляторные функции, которые поддерживают как рост, так и стрессоустойчивость.