Seed Priming with Endophytic Bacillus subtilis Modulates Physiological Responses of Two Different Triticum aestivum L. Cultivars under Drought Stress

Abstract

The protective effects against drought stress of the endophytic bacterium Bacillus subtilis 10-4 were measured by studying the priming response in two wheat (Triticum aestivum L.)—Ekada70 (E70) and Salavat Yulaev (SY)—lines, tolerant and susceptible to drought, respectively. B. subtilis 10-4 improved germination and growth parameters under normal conditions in both cultivars with the most pronounced effect observed in cv. E70. Under drought conditions, B. subtilis 10-4 significantly ameliorated the negative impact of stress on germination and growth of cv. E70, but had no protective effect on cv. SY. B. subtilis 10-4 induced an increase in the levels of photosynthetic chlorophyll (Chl) a, Chl b, and carotenoids (Car) in the leaves of cv. E70, both under normal and drought conditions. In cv. SY plants, bacterial inoculation decreased the contents of Chl a, Chl b, and Car under normal conditions, but pigment content were almost recovered under drought stress. B. subtilis 10-4 increased water holding capacity (WHC) of cv. E70 (but did not affect this parameter in cv. SY) and prevented the stress-induced decline in WHC in both cultivars. Notably, B. subtilis 10-4 increased endogenous salicylic acid (SA) concentration in both cultivars, especially in cv. E70. Moreover, B. subtilis 10-4 reduced drought-induced endogenous SA accumulation, which was correlated with the influence of endophyte on growth, indicating a possible involvement of endogenous SA in the implementation of B. subtilis-mediated effects in both cultivars. Overall, B. subtilis 10-4 inoculation was found to increase drought tolerance in seedlings of both cultivars, as evidenced by decreased lipid peroxidation, proline content, and electrolyte leakage from tissues of wheat seedlings primed with B. subtilis 10-4 under drought conditions.

Quality of Immature and Mature Pepper (Capsicum annuum L.) Seeds in Relation to Bio-Priming with Endophytic Pseudomonas and Bacillus spp.

“…The improved RE values and seedling growth in response to both inoculants compared with the mock-inoculated seeds (control (+)) indicates the beneficial role of these endophytic bacteria. Several reports also demonstrated that sprouting is positively affected by various genera of PGPB, such as Pseudomonas and Bacillus [19,36,51,69]. The present results also have value for organic transplant production systems.…”

“…Bio-priming organisms with PGPB comprise species of the genera Pseudomonas and Bacillus [20,21] along with Burkholderia, Stenotrophomonas, Micrococcus, Rhizobium, and Pantoea, Microbacterium [22][23][24][25][26][27]. The bio-priming method has been studied and described by many researchers [19,[28][29][30][31][32][33][34][35][36] in various ways, but it still needs to be discovered and advanced. The method has a significant role in improving germination, seed quality, plant development and yield [37,38].…”

ADAPTATION AND TOLERANCE OF WHEAT PLANTS TO DROUGHT MEDIATED BY NATURAL GROWTH REGULATORS Bacillus spp.: MECHANISMS AND PRACTICAL IMPORTANCE (review)

“…Хотя фундаментальные механизмы физиологического действия Bacillus spp. на растения в большей степени остаются неясными, известно, что они прямыми или непрямыми взаимосвязанными путями модулируют гормональный фон, влияющий на архитектуру корневой системы (32)(33)(34)(35), улучшают биодоступность макро-и микроэлементов и минеральное питание растений (биофиксация азота, солюбилизация фосфора, калия, цинка и других элементов) (36)(37)(38)(39), фотосинтез (40,41), устьичную проводимость (17,42), водный статус (17,42,43), регулируют про-дукцию фитогормонов -ауксинов, цитокининов, гиббереллинов, абсцизовой (АБК), салициловой (СК), жасмоновой (ЖК) кислот, этилена и их накопление в растении (23,(44)(45)(46), активируют синтез различных антиоксидантных и осмопротекторных соединений (27,47,48), экспрессию чувствительных к засухе генов аквапоринов, дегидринов (25,41), продукцию летучих органических соединений, экзополисахаридов (49,50), 1-аминоциклопропан-1-карбоксилат-дезаминазы (АЦК-дезаминазы) (44,(51)(52)(53), органических кислот, спектра вторичных метаболитов (41) и сигнальных защитных соединений, активирующих в растении-хозяине индуцированную системную защиту (25,35,42,52), что приводит к повышению устойчивости и продуктивности растений в условиях засухи (17). Наряду с этим Bacillus spp., в частности B. subtilis, -общепризнанно безопасные микроорганизмы для применения в пищевой промышленности (GRAS -Generally Recognized As Safe)…”

“…привлекательными агентами для разработки на их основе коммерческих биоудобрений и средств защиты растений, число которых растет ежегодно во всем мире. Однако на практике их эффективность часто варьирует в зависимости от многих факторов (характеристика штамма микроорганизма, вид растения, место его произрастания, сортовые особенности) (13,34,54,55). Для более полного использования потенциала представителей Bacillus spp.…”

“…н а р а с т е н и я п ш е ни ц ы. На практике эффективность штаммов Bacillus spp. может варьировать в зависимости как от условий среды, так и от многих других факторов, включая генотип растений, их эколого-географическое происхождение, сортовые особенности, характеристики штаммов (34,54,55,88). Применение представителей Bacillus spp.…”