Культивируемые бактерии, ассоциированные с семенами томата

Актуальность. Болезни бактериальной этиологии, снижающие урожайность томата и в открытом, и в защищенном грунте, занимают особое место по вредоносности, интенсивности передачи в агроценозе и трудности лечения. Широкое распространение в мире бактериальных фитопатогенов на томате обусловлено тем, что они долгое время сохраняют жизнеспособность на поверхности и внутри семян.

Цель данного исследования – уточнение состава культивируемых бактерий, ассоциированных с семенами томата разных гибридов и сортов, и выявление патогенных видов.

Материал и методика. Работу выполняли в отделе бактериологии Всероссийского центра карантина растений (Московская область, р.п. Быково). Для изучения состава культивируемых бактерий использовали семена 24 гибридов и сортов томата. Посев пробы из семян проводили на питательную среду YDC в двукратной повторности методом Дригальского. Чашки Петри инкубировали при 27°С. Выделение ДНК из чистой культуры бактерий проводили методом кипячения. Идентифицировали изоляты методом секвенирования по Сэнгеру. Для тестирования на патогенность из двухдневной чистой культуры изолятов Pseudomonas sp. и Curtobacterium sp. готовили бактериальную суспензию в стерильной дистиллированной воде в концентрации 10⁶ КОЕ/мл. Выращивали рассаду томата из семян 3 гибридов. Искусственное заражение растений проводили после появления 2-3 настоящих листьев методом инъекции в стебель между семядолями и первым настоящим листом в трехкратной повторности.

Результаты и обсуждение. При фитоэкспертизе полученного семенного материала томата были выделены изоляты бактерий, относящиеся к 10 родам: Sphingomonas, Micrococcus, Phyllobacterium, Ralstonia, Frigoribacterium, Arthrobacter, Devosia, Agrococcus, Pseudomonas, Curtobacterium. Методом искусственного заражения рассады томата доказано, что патогенными для растений томата были представители родов Pseudomonas и Curtobacterium. Наиболее восприимчивыми к заражению бактериями рода Pseudomonas были растения гибрида Беллиозо F1, некрозы на листьях которых были более многочисленные и крупнее, чем на Калланзо F₁ и особенно – Сенсерно F₁. Бактерии рода Curtobacterium оказались менее агрессивными и вызванные ими некрозы на листьях были мельче, чем при инокуляции бактериями рода Pseudomonas. Отмечено значительное угнетение роста испытуемых гибридов. При инокуляции Pseudomonas sp. растения отставали в росте от контроля на 40-50%, при заражении Curtobacterium sp. – на 44-54% в зависимости от гибрида. Таким образом, качественная и своевременная диагностика фитопатогенных возбудителей бактериальных заболеваний и выбраковка или дезинфекция семян являются эффективным способом снижения потерь урожая и повышения рентабельности производства томата.

1. Bulgarelli D., Rott M., Schlaeppi K., Ver Loren van Themaat E., Ahmadinejad N., Assenza F., Schulze-Lefert P. Revealing structure and assembly cues for Arabidopsis root-inhabiting bacterial microbiota. Nature. 2012;488(7409):91-95. https://doi.org/10.1038/nature11336

2. Mendes R., Garbeva P., Raaijmakers J. M. The rhizosphere microbiome: significance of plant beneficial, plant pathogenic, and human pathogenic microorganisms. FEMS microbiology reviews. 2013;37(5):634-663. https://doi.org/10.1111/1574-6976.12028

3. Lundberg D.S., Lebeis S.L., Paredes S.H., Yourstone S., Gehring J., Malfatti S., Dangl J.L. Defining the core Arabidopsis thaliana root microbiome. Nature. 2012;488(7409):86-90. https://doi.org/10.1038/nature11237

4. Van Der Heijden M.G., Bardgett R.D., Van Straalen N.M. The unseen majority: soil microbes as drivers of plant diversity and productivity in terrestrial ecosystems. Ecology letters. 2008;11(3):296-310. https://doi.org/10.1111/j.1461-0248.2007.01139.x

5. Nelson E.B. The seed microbiome: origins, interactions, and impacts. Plant and Soil. 2018;422:7-34. https://doi.org/10.1007/s11104-017-3289-7

6. Muller D.B., Vogel C., Bai Y., Vorholt J.A. The plant microbiota: systems-level insights and perspectives. Annual review of genetics. 2016;50(1):211-234. https://doi.org/10.1146/annurev-genet-120215-034952

7. Lugtenberg B., Kamilova F. Plant-growth-promoting rhizobacteria. Annual review of microbiology. 2009; 63(1):541-556. https://doi.org/10.1146/annurev.micro.62.081307.162918

8. Haas D., Defago G. Biological control of soil-borne pathogens by fluorescent pseudomonads. Nature reviews microbiology. 2005;3(4):307-319. https://doi.org/10.1038/nrmicro1129

9. Berendsen R.L., Pieterse C.M., Bakker P.A. The rhizosphere microbiome and plant health. Trends in plant science. 2012;17(8):478-486. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2012.04.001

10. Compant S., Clement C., Sessitsch A. Plant growth-promoting bacteria in the rhizo-and endosphere of plants: their role, colonization, mechanisms involved and prospects for utilization. Soil Biology and Biochemistry. 2010;42(5):669-678. https://doi.org/10.1016/j.soil-bio.2009.11.024

11. Glick B.R. Plant growth-promoting bacteria: mechanisms and applications. Scientifica. 2012;(1):963401. https://doi.org/10.6064/2012/963401

12. Vessey J.K. Plant growth promoting rhizobacteria as biofertilizers. Plant and soil. 2003;255:571-586. https://doi.org/10.1023/A:1026037216893

13. Yang J., Kloepper J.W., Ryu C.M. Rhizosphere bacteria help plants tolerate abiotic stress. Trends in plant science. 2009;14(1):1-4. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2008.10.004

14. Белошапкина О.О., Писарева И.Н. Определение аналитической чувствительности и специфичности методов ПЦР для диагностики черной бактериальной пятнистости томата. Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2024;(3):78-94. https://doi.org/10.26897/0021-342X-2024-3-78-94 https://www.elibrary.ru/nefuxa

15. Оболенский Р.Р., Словарева О.Ю., Дорофеева Л.В. Оценка применимости ПЦР-теста в режиме «реального времени» для идентификации возбудителя желтого слизистого бактериоза пшеницы Rathayibacter tritici. Фитосанитария. Карантин растений. 2025;1(22):26-39. https://doi.org/10.69536/FKR.2025.85.45.003 https://www.elibrary.ru/wiuyiq

16. Писарева И.Н., Белошапкина О.О. Современная диагностика бактериозов в семенах для защиты томата. Известия ФНЦО. 2024;(2):7-13. https://doi.org/10.18619/2658-4832-2024-2-7-13 https://www.elibrary.ru/ehksoe

17. Xhemali B., Giovanardi D., Biondi E., Stefani E. Tomato and pepper seeds as pathways for the dissemination of phytopathogenic bacteria: A constant challenge for the seed industry and the sustainability of crop production. Sustainability. 2024;16(5):1808. https://doi.org/10.3390/su16051808

18. Peritore-Galve F.C., Tancos M.A., Smart C.D. Bacterial canker of tomato: revisiting a global and economically damaging seedborne pathogen. Plant Disease. 2021;105(6):1581-1595. https://doi.org/10.1094/PDIS-08-20-1732-FE

19. Gebeyaw M. Review on: Impact of seed-borne pathogens on seed quality. American Journal of Plant Biology, 2020;(5):77-81. https://doi.org/10.11648/j.ajpb.20200504.11

20. Kim H., Nishiyama M., Kunito T., Senoo K., Kawahara K., Murakami K., Oyaizu H. High population of Sphingomonas species on plant surface. Journal of applied microbiology. 1998;85(4):731-736. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.1998.00586.x

21. Asaf S., Numan M., Khan A.L., Al-Harrasi A. Sphingomonas: from diversity and genomics to functional role in environmental remediation and plant growth. Critical Reviews in Biotechnology. 2020;40(2):138-152. https://doi.org/10.1080/07388551.2019.1709793

22. Zhang J.Y., Liu X.Y., Liu S.J. Agrococcus terreus sp. nov. and Micrococcus terreus sp. nov., isolated from forest soil. International journal of systematic and evolutionary microbiology. 2010; 60(8):1897-1903. https://doi.org/10.1099/ijs.0.013235-0

23. Mergaert J., Cnockaert M. C., Swings J. Phyllobacterium myrsinacearum (subjective synonym Phyllobacterium rubiacearum) emend. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2002;52(5):1821-1823. https://doi.org/10.1099/00207713-52-5-1821

24. Stelzmueller I., Biebl M., Wiesmayr S., Eller M., Hoeller E., Fille M., Bonatti H. Ralstonia pickettii – innocent bystander or a potential threat? Clinical Microbiology and Infection. 2006;12(2):99-101. https://doi.org/10.1111/j.1469-0691.2005.01309.x

25. Kong D., Guo X., Zhou S., Wang H., Wang Y., Zhu J. Ruan, Z. Frigoribacterium salinisoli sp. nov., isolated from saline soil, transfer of Frigoribacterium mesophilum to Parafrigoribacterium gen. nov. as Parafrigoribacterium mesophilum comb. nov. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2016;66(12):5252-5259. https://doi.org/10.1099/ijsem.0.001504

26. Busse H.J. Review of the taxonomy of the genus Arthrobacter, emendation of the genus Arthrobacter sensu lato, proposal to reclassify selected species of the genus Arthrobacter in the novel genera Glutamicibacter gen. nov., Paeniglutamicibacter gen. nov., Pseudoglutamicibacter gen. nov., Paenarthrobacter gen. nov. and Pseudarthrobacter gen. nov., and emended description of Arthrobacter roseus. International journal of systematic and evolutionary microbiology. 2016;66(1):9-37. https://doi.org/10.1099/ijsem.0.000702

27. Yoon J.H., Kang S.J., Park S., Oh T.K. Devosia insulae sp. nov., isolated from soil, and emended description of the genus Devosia. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2007;57(6):1310-1314. https://doi.org/10.1099/ijs.0.65028-0

28. White III R.A., Gavelis G., Soles S.A., Gosselin E., Slater G.F., Lim D.S., Suttle C.A. The complete genome and physiological analysis of the microbialite-dwelling Agrococcus pavilionensis sp. nov; reveals genetic promiscuity and predicted adaptations to environmental stress. Frontiers in microbiology. 2018;9:2180. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.02180

29. Lalucat J., Gomila M., Mulet M., Zaruma A., & Garcia-Valdes E. Past, present and future of the boundaries of the Pseudomonas genus: proposal of Stutzerimonas gen. nov. Systematic and applied microbiology. 2022; 45(1):126289. https://doi.org/10.1016/j.syapm.2021.126289

30. Тараканов Р.И., Игнатьева И.М., Белошапкина О.О., Чебаненко С.И., Каратаева О. Г., Джалилов Ф.С. Выявление возбудителя бактериального ожога сои Pseudomonas savastanoi pv. glycinea в семенах методом ПЦР. Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2024;(1):41-52. https://doi.org/10.26897/0021-342X-2024-1-41-52 https://www.elibrary.ru/bjiwxk

31. Licciardello G., Bertani I., Steindler L., Bella P., Venturi V., Catara V. Pseudomonas corrugata contains a conserved N-acyl homoserine lactone quorum sensing system; its role in tomato pathogenicity and tobacco hypersensitivity response. FEMS microbiology ecology. 2007;61(2):222-234. https://doi.org/10.1111/j.1574-6941.2007.00338.x

32. Osdaghi E., Taghouti G., Dutrieux C., Taghavi S. M., Fazliarab A., Briand M., Jacques M. A. Whole Genome Resources of 17 Curtobacterium flaccumfaciens Strains Including Pathotypes of C. flaccumfaciens pv. betae, C. flaccumfaciens pv. oortii, and C. flaccumfaciens pv. poinsettiae. Molecular Plant-Microbe Interactions. 2022;35(4):352-356. https://doi.org/10.1094/MPMI-11-21-0282-A

33. Tarakanov R.I., Lukianova A.A., Pilik R.I., Evseev P.V., Miroshnikov K.A., Dzhalilov F.S. U., Tesic S., Ignatov A.N. First report of Curtobacterium flaccumfaciens pv. flaccumfaciens causing bacterial tan spot of soybean in Russia. Plant disease. 2023;107(7):2211. https://doi.org/10.1094/PDIS-08-22-1778-PDN

34. Tokmakova A.D., Tarakanov R.I., Lukianova A.A., Evseev P.V., Dorofeeva L.V., Ignatov A.N., Dzhalilov F.S.U., Subbotin S.A., Miroshnikov K.A. Phytopathogenic Curtobacterium flaccumfaciens strains circulating on leguminous plants, alternative hosts and weeds in Russia. Plants. 2024;13(5):667. https://doi.org/10.3390/plants13050667