Enhancing the internal plant colonization rate with endophytic nitrogen-fixing bacteria

Abstract

Several diazotrophic strains of Klebsiella oxytoca and K. terrigena that colonize the plant-host interior were able to produce the plant cell wall depolymerising enzyme pectate lyase (Pel). The activity of the K. oxytoca enzyme was weaker than that of phytopathogenic bacteria, and it was located mainly inside the cells. A small fraction of the cells (10⁻⁶ to 10⁻⁵) in populations grown in nonselective media was able to grow in a selective medium with polygalactorunate (PC) as sole carbon source. After passage through selective medium cells were converted to the Pet+ -phenotype, and total Pet-activity in population of K. oxytoca increased. The increased level of Pelactivity of K. oxytoca and K. terrigena correlated with a 10-fold higher rate of internal colonization of wheat roots. Cultures of K. oxytoca VN13 grown in selective medium with PG also showed increased stimulation of wheat growth. Seedlings inoculated with such cultures exhibited better development resulting in higher biomass.

Декілька штамів Klebsiella oxytoca та K. terrigena, здатних колонізувати рослини зсередини, виділяли пектат ліазу (ПЛ) – фермент, який деполімеризус клітинну стінку. Ак­ тивність ПЛ була нижчою, ніж у фітопатогенних бактерій, і зосереджувалась всередині клітин. Невелика кількість клітин популяції (10⁻⁶ –10⁻⁵ ) спроможна рости на селективному се­редовищі з полігалактуронатом натрію (ПГ), який викори­стовували як джерело вуглецю. Після пасажу через селективне середовище всі клітини набували Реl+ -фенотипу, і загальна ПЛ-активність К. oxytoca зростала. Підвищена ПЛ-активність бактерій K. oxytoca та K. terrigena корелювала з посилен­ням у 10 разів внутрішньої колонізації коренів пшениці. Куль­тура бактерій, яка виростала в селективному середовищі з ПГ, краще стимулювала розвиток пшениці, що проявлялося у збільшенні її біомаси, ніж культура, зрощена без селекції

У нескольких изученных штаммов Klebsiella oxytoca и K. terrigena, способных колонизировать растения изнутри, обна­ружена активность пектат лиазы (ПЛ) –фермента, кото­рый деполимеризует клеточную стенку. Активность ПЛ была ниже, чем у фитопатогенных бактерий, и сосредоточена внутри клетки. Только небольшая часть популяции клеток (10⁻⁶ –10⁻⁵ ) способна расти на селективной среде с полигалактуронатом, который использовали в качестве источника уг­лерода. После пассажа через селективную среду все клетки приобретают Pel+ фенотип, и при этом общая ПЛ-активность K. oxytoca и K. terrigena возрастает Повышенная ПЛ-активность бактерий коррелировала с уусилением в 10 раз внутренней колонизации корней пшеницы. Культура бактерий K. oxytoca VN13, выросшая в селективных условиях, лучше стимулировала развитие пшеницы, что проявлялось в увеличении ее биомассы.