НАКОПЛЕНИЕ АЛАНИНА В КЛЕТКАХ ЭНДОФИТА Klebsiella

реклама
ÑÅËÜÑÊÎÕÎÇßÉÑÒÂÅÍÍÀß ÁÈÎËÎÃÈß, 2012, ¹ 3
ÓÄÊ 631.461.5:579.842.16:579.22
ÍÀÊÎÏËÅÍÈÅ ÀËÀÍÈÍÀ Â ÊËÅÒÊÀÕ ÝÍÄÎÔÈÒÀ Klebsiella terrigena Å6
 ÓÑËÎÂÈßÕ ÀÇÎÒÔÈÊÑÀÖÈÈ
Ì.Ë. ÊÀÇÀÊÎÂÀ, Ê.Ì. ÇËÎÒÍÈÊÎÂ, À.Â. ÊÀÇÀÊÎÂ, À.Ê. ÇËÎÒÍÈÊÎÂ
Íà ìîäåëüíîì îáúåêòå (øòàìì Klebsiella terrigena Å6, ñïîñîáíûé êîëîíèçèðîâàòü òêàíè
ÿ÷ìåíÿ è ïîäñîëíå÷íèêà) èçó÷àëè âîçìîæíûå ìåòàáîëè÷åñêèå ïóòè âûíîñà ôèêñèðóåìîãî N èç
êëåòîê àçîòôèêñèðóþùèõ áàêòåðèé-ýíäîôèòîâ â íåáîáîâûå ðàñòåíèÿ. Â èññëåäîâàíèè ðåàëèçîâàí
îðèãèíàëüíûé ìåòîäè÷åñêèé ïîäõîä — àíàëèç ïóëà îñíîâíûõ àìèíîêèñëîò â áàêòåðèàëüíûõ
êëåòêàõ ñ öåëüþ âûÿâëåíèÿ âîçìîæíîãî àêöåïòîðà àììîíèéíîé ãðóïïû ãëóòàìàòà, îáðàçóþùåãîñÿ
ïðè àçîòôèêñàöèè. Îáíàðóæåíî, ÷òî â óñëîâèÿõ àçîòôèêñàöèè äîìèíèðóþùåé àìèíîêèñëîòîé â
êëåòêàõ K. terrigena Å6 áûë àëàíèí (53,4 % îò ñóììû àìèíîêèñëîò). Ïðè äîáàâëåíèè â ñðåäó
ðîñòà áàêòåðèé ïèðóâàòà íàêîïëåíèå àëàíèíà óâåëè÷èâàëîñü â 1,4 ðàçà. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû
ïîçâîëÿþò ïðåäïîëîæèòü, ÷òî àììîíèéíàÿ ãðóïïà ó K. terrigena Å6 ïðè àçîòôèêñàöèè ïåðåíîñèòñÿ èç ãëóòàìàòà íà ïèðóâàò, à îáðàçóþùèéñÿ ïðè ýòîì àëàíèí ìîæåò ñëóæèòü ïåðåíîñ÷èêîì ôèêñèðîâàííîãî àçîòà èç êëåòîê áàêòåðèé.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: àçîòôèêñàöèÿ, àëàíèí, áàêòåðèàëüíûé ýíäîôèò, Klebsiella terrigena.
Keywords: nitrogen fixation, alanine, bacterial endophyte, Klebsiella terrigena.
Èçâåñòíî, ÷òî íåêîòîðûå àçîòôèêñèðóþùèå áàêòåðèè (Acetobacter
diazotrophicus, Herbaspirillum spp., Azospirillum spp., Klebsiella oxytoca) êîëîíèçèðóþò òêàíè ñåëüñêîõîçÿéñòâåííûõ ðàñòåíèé — ñàõàðíîãî òðîñòíèêà, ðèñà, ñîðãî, êóêóðóçû (1-3). Áûëî ïîêàçàíî, ÷òî àçîòôèêñèðóþùèå ýíäîôèòû
K. oxytoca è K. planticola ìîãóò ñíàáæàòü ðàñòåíèå-õîçÿèíà àçîòîì èç àòìîñôåðû (4). Òàê, áàêòåðèàëüíûå ýíäîôèòû Acetobacter diazotrophicus è Herbaspirillum spp., âûäåëåííûå èç ñàõàðíîãî òðîñòíèêà, îáåñïå÷èâàþò äî 80 %
ïîòðåáíîñòè ðàñòåíèÿ â àçîòå (3, 5). Êðîìå òîãî, áàêòåðèè-ýíäîôèòû ñïîñîáíû âûäåëÿòü ôèçèîëîãè÷åñêè àêòèâíûå âåùåñòâà, ïîëîæèòåëüíî âîçäåéñòâóÿ íà ðîñò, ðàçâèòèå è èììóíèòåò ðàñòåíèé (5, 6).
Àçîòôèêñèðóþùèå áàêòåðèè ðîäà Klebsiella â ýòîé ñâÿçè ïðåäñòàâëÿþò îñîáûé èíòåðåñ. Óñòàíîâëåíî, ÷òî K. oxytoca êîëîíèçèðóåò âíóòðåííèå òêàíè ïøåíèöû, ðèñà è òàáàêà (7, 8), K. terrigena — òêàíè ÿ÷ìåíÿ, òàáàêà è ïîäñîëíå÷íèêà (7, 9). Íàçâàííûå áàêòåðèè òàêæå îòíîñÿòñÿ ê àêòèâíûì ïî÷âåííûì àçîòôèêñàòîðàì, ñèíòåçèðóþò àóêñèíû è ïîäàâëÿþò
ðàçâèòèå ôèòîïàòîãåííûõ ãðèáîâ (10). Èíîêóëÿöèÿ ñåìÿí ÿ÷ìåíÿ øòàììîì K. terrigena Å6 ïîâûøàåò ýíåðãèþ ïðîðàñòàíèÿ è ñïîñîáñòâóåò ðîñòó
ðàñòåíèé (9).
Ïðè î÷åâèäíîì âêëàäå N-ôèêñèðóþùèõ áàêòåðèé-ýíäîôèòîâ â
àçîòíîå ïèòàíèå íåáîáîâûõ ðàñòåíèé, êîíêðåòíûå ìåõàíèçìû ïîñòóïëåíèÿ ôèêñèðóåìîãî àçîòà â ðàñòåíèå íå èññëåäîâàíû.
Öåëüþ íàøåé ðàáîòû áûëî èçó÷åíèå ïóëà ñâîáîäíûõ àìèíîêèñëîò
ó àçîòôèêñèðóþùåãî ýíäîôèòà íåáîáîâûõ ðàñòåíèé K. terrigena Å6 äëÿ âûÿâëåíèÿ âîçìîæíûõ ïåðåíîñ÷èêîâ ôèêñèðîâàííîãî àçîòà èç êëåòîê ýòèõ
áàêòåðèé â êëåòêè ðàñòåíèÿ.
Ìåòîäèêà. Îáúåêòîì èññëåäîâàíèé ñëóæèëà àçîòôèêñèðóþùàÿ áàêòåðèÿ Klebsiella terrigena E6 èç ðàáî÷åé êîëëåêöèè ëàáîðàòîðèè àäàïòàöèè
ìèêðîîðãàíèçìîâ Èíñòèòóòà áèîõèìèè è ôèçèîëîãèè ìèêðîîðãàíèçìîâ
(ã. Ïóùèíî). Áàêòåðèè K. terrigena E6 âûðàùèâàëè ïðè 28 °Ñ, â æèäêîé
ñðåäå IPG-05 (11) â êîëáàõ Ýðëåíìåéåðà îáúåìîì 750 ìë ñ 250 ìë ñðåäû
íà êà÷àëêå (180 îá/ìèí) â òå÷åíèå 1 ñóò. Çàòåì êëåòêè áàêòåðèé îñàæäàëè öåíòðèôóãèðîâàíèåì 30 ìèí ïðè 5000 îá/ìèí. Ïîëó÷åííóþ áèîìàññó ðåñóñïåíäèðîâàëè â 250 ìë ìîäèôèöèðîâàííîé áåçàçîòíîé ñðåäû
98
Äîáåðåéíåð NFb ñëåäóþùåãî ñîñòàâà (ã/ë): D,L-ÿáëî÷íàÿ êèñëîòà — 5,00;
Ê2ÍÐÎ4 — 0,5; MgSO4Ł7H2O — 0,20; NaCl — 0,10; CaCl2Ł2H2O — 0,02;
ãëþêîçà — 3,00; ðàñòâîð ìèêðîýëåìåíòîâ — 2 ìë, ðàñòâîð âèòàìèíîâ — 1 ìë,
pH ñðåäû äîâîäèëè KOH äî 6,8. Ñîñòàâ ðàñòâîðà ìèêðîýëåìåíòîâ (ìã/ë):
EDTA — 500; FeSO4Ł7H2O — 1500; ZnSO4Ł7Í2O — 400; MnCl2Ł4H2O —
1000; Í3BO3 — 500; CoCl2Ł6H2O — 300; CuSO4Ł5H2O — 100; NiCl2Ł6H2O —
20; KI — 20; Na2MoO4Ł2H2O — 500. Ñîñòàâ ðàñòâîðà âèòàìèíîâ (ìã/ë):
ïàíòîòåíàò Ca — 1000, òèàìèí — 400, áèîòèí — 500 (12). Êëåòêè áàêòåðèé
ïîäðàùèâàëè â ýòîé ñðåäå äëÿ èñòîùåíèÿ ñâÿçàííîãî àçîòà ïðè 28 °Ñ íà
êà÷àëêå â òå÷åíèå 12 ÷ è îñàæäàëè öåíòðèôóãèðîâàíèåì. Ïî 1 ìë ïîëó÷åííîé ñãóùåííîé ñóñïåíçèè êëåòîê ñ òèòðîì îêîëî 1011 ÊÎÅ/ìë ïîìåùàëè â ïåíèöèëëèíîâûå ôëàêîíû îáúåìîì 15 ìë è ñâåðõó íàñëàèâàëè
æèäêóþ ñðåäó Äîáåðåéíåð NFb (1, 2, 3 è 4 ìë) òàê, ÷òîáû âûñîòà ñòîëáèêà
ñðåäû íàä ïîäëîæêîé áàêòåðèàëüíîé ñóñïåíçèè áûëà ðàçíîé. Â çàâèñèìîñòè îò öåëè ýêñïåðèìåíòà â íàñëàèâàåìóþ ñðåäó Äîáåðåéíåð NFb äîáàâëÿëè ïèðóâàò.
Äëÿ àíàëèçà ïóëà ñâîáîäíûõ àìèíîêèñëîò â êëåòêàõ K. terrigena E6
ôëàêîíû ñ áàêòåðèàëüíîé ñóñïåíçèåé êóëüòèâèðîâàëè ïðè 28 °Ñ áåç ïåðåìåøèâàíèÿ, ÷åðåç 6, 12 è 24 ÷ áàêòåðèè îòäåëÿëè îò ñðåäû öåíòðèôóãèðîâàíèåì è âûñóøèâàëè ïðè 60 °Ñ äî ïîñòîÿííîé ìàññû. Èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëè ïî ñòàíäàðòíîé ìåòîäèêå (13) íà àìèíîêèñëîòíîì àíàëèçàòîðå Ò339
(«Microtechnic Praha», ×åõèÿ); èîíîîáìåííàÿ ñìîëà — LGANB, äåòåêòîð —
äèîäíûé ôîòîìåòð (λ = 570 íì).
Àçîòôèêñèðóþùóþ àêòèâíîñòü îïðåäåëÿëè àöåòèëåíîâûì ìåòîäîì
(14). Ôëàêîíû ñ ñóñïåíçèåé áàêòåðèé è ðàçíûì êîëè÷åñòâîì ñðåäû Äîáåðåéíåð NFb ãåðìåòè÷íî çàêðûâàëè ðåçèíîâûìè ïðîáêàìè, èíêóáèðîâàëè ñ
àöåòèëåíîì â òå÷åíèå 3 ÷ ïðè 28 °Ñ áåç ïåðåìåøèâàíèÿ è èçìåðÿëè êîëè÷åñòâî îáðàçîâàâøåãîñÿ ýòèëåíà íà ãàçîâîì õðîìàòîãðàôå Öâåò-101 (Ðîññèÿ) ñ ïëàìåííî-èîíèçàöèîííûì äåòåêòîðîì; äëèíà êîëîíêè — 2 ì, íàïîëíèòåëü — ñïåöèàëüíî îáðàáîòàííûé ñèëèêàãåëü ÊÑÊ (Ðîññèÿ); 90 °Ñ;
â êà÷åñòâå ãàçà-íîñèòåëÿ èñïîëüçîâàëè àðãîí. Àêòèâíîñòü àçîòôèêñàöèè
âûðàæàëè â íìîëü C2H4/(ìã áåëêà⁄÷). Êîíòðîëåì ñëóæèëè êëåòêè K. terrigena Å6, ïðîêèïÿ÷åííûå íà âîäÿíîé áàíå â òå÷åíèå 10-15 ìèí. Ñîäåðæàíèå áåëêà â áèîìàññå êëåòîê îïðåäåëÿëè ïî Ëîóðè.
Âñå îïûòû âûïîëíÿëè â 3 ïîâòîðíîñòÿõ. Ñòàòèñòè÷åñêóþ îáðàáîòêó
îñóùåñòâëÿëè ñ ïîìîùüþ ïðîãðàììû Microsoft Excel.  ðåçóëüòàòàõ ïðèâîäÿòñÿ ñðåäíèå çíà÷åíèÿ è ñòàíäàðòíûå îòêëîíåíèÿ ïîëó÷åííûõ âåëè÷èí
ïðè óðîâíå çíà÷èìîñòè P = 0,05.
Ðåçóëüòàòû. Øòàìì K. terrigena Å6 áûë âûäåëåí èç ðèçîñôåðíîé
ïî÷âû åæè ñáîðíîé (Dactylis glomerata) â ñîñòàâå åñòåñòâåííîé áàêòåðèàëüíîé àññîöèàöèè ñ Bacillus firmus E3 (15). Ðàíåå ìû ïîêàçàëè, ÷òî ýòîò
øòàìì — ýíäîôèò è ñïîñîáåí êîëîíèçèðîâàòü òêàíè ÿ÷ìåíÿ è ïîäñîëíå÷íèêà (9).
Êàê èçâåñòíî, îáðàçóåìàÿ ïðè áèîëîãè÷åñêîé ôèêñàöèè àòìîñôåðíîãî àçîòà ìîëåêóëà àììèàêà ïðè àññèìèëÿöèè ïî ìåòàáîëè÷åñêîìó ïóòè
GS–GOGAT âêëþ÷àåòñÿ â ãëóòàìèí è ãëóòàìàò è äàëåå âîâëåêàåòñÿ â îáìåííûå ïðîöåññû N-ìåòàáîëèçìà ïîñðåäñòâîì ðåàêöèé ïåðåàìèíèðîâàíèÿ
ãëóòàìàòà (16). Äëÿ âûÿâëåíèÿ âîçìîæíîãî àêöåïòîðà ýòîé àììîíèéíîé
ãðóïïû ìû êîëè÷åñòâåííî îöåíèëè ñîñòàâ ïóëà îñíîâíûõ àìèíîêèñëîò â
êëåòêàõ, êóëüòèâèðóåìûõ â ñïîñîáñòâóþùèõ àçîòôèêñàöèè óñëîâèÿõ, èñïîëüçîâàâ íàñëîåíèå ðàçíûõ îáúåìîâ æèäêîé áåçàçîòíîé ñðåäû Äîáåðåéíåð NFb íà ñãóùåííóþ ñóñïåíçèþ áàêòåðèé â êà÷åñòâå ïðèåìà, ïîçâîëÿþùåãî îïòèìèçèðîâàòü àýðàöèþ.
99
Ïðè äîáàâëåíèè 1, 2, 3, 4 è 0 ìë (êîíòðîëü áåç ñðåäû) áåçàçîòíîé
ñðåäû Äîáåðåéíåð NFb àçîòôèêñèðóþùàÿ àêòèâíîñòü â îáðàçöàõ ñîñòàâèëà ñîîòâåòñòâåííî 11,52; 4,46; 4,11; 3,77 è 0 íìîëü C2H4/(ìã áåëêà⁄÷). Òî
åñòü íàèáîëüøóþ àçîòôèêñèðóþùóþ àêòèâíîñòü íàáëþäàëè ïðè íàñëîåíèè 1 ìë ñðåäû, è ýòà àêòèâíîñòü ñîîòâåòñòâîâàëà õàðàêòåðíîé äëÿ K. terrigena Å6 íèòðîãåíàçíîé àêòèâíîñòè 15 íìîëü C2H4/(ìã áåëêà⁄÷) (12).
Äîìèíèðóþùåé àìèíîêèñëîòîé â ïóëå îêàçàëñÿ àëàíèí (åãî êîíöåíòðàöèÿ áûëà íàèáîëüøåé ïðè êóëüòèâèðîâàíèè áàêòåðèé â òå÷åíèå 12 ÷)
(ðèñ. 1, À). Êîëè÷åñòâî àëàíèíà ïðåâîñõîäèëî êîëè÷åñòâî ãëóòàìàòà ïî÷òè â
5 ðàç è ñîñòàâëÿëî 53,4 % îò ñóììû âñåõ àìèíîêèñëîò. Äëÿ ñðàâíåíèÿ
(ñì. ðèñ. 1, Á) ïðèâåäåíî ðàñïðåäåëåíèå àìèíîêèñëîò â êëåòêàõ K. terrigena Å6, âûðàùåííûõ íà ñðåäå IPG-05 â óñëîâèÿõ, èñêëþ÷àþùèõ àçîòôèêñàöèþ. Ïîëó÷åííîå â ýòîì âàðèàíòå ñîîòíîøåíèå êîëè÷åñòâà àìèíîêèñëîò
â ïóëå áûëî ñîâåðøåííî èíûì, à äîëÿ àëàíèíà ñîñòàâëÿëà ëèøü 15,4 %.
Äîìèíèðîâàíèå àëàíèíà íàä ãëóòàìàòîì (ñì. ðèñ. 1,
À) ïðè íàêîïëåíèè â êëåòêàõ
áàêòåðèé îòìå÷àëè òîëüêî â
óñëîâèÿõ ìàêñèìàëüíîé àçîòôèêñèðóþùåé àêòèâíîñòè ó
øòàììà Å6. Ïðè íàñëàèâàíèè
2 è 3 ìë ñðåäû è, ñîîòâåòñòâåííî, ñíèæåíèè àêòèâíîñòè
àçîòôèêñàöèè íàáëþäàëè äîìèíèðîâàíèå ãëóòàìàòà.
Íà îñíîâàíèè ýòèõ ðåçóëüòàòîâ ìû ïðåäïîëîæèëè,
÷òî ó áàêòåðèé K. terrigena Å6
ïðè àçîòôèêñàöèè àììîíèéíàÿ ãðóïïà èç ãëóòàìàòà ïîÐèñ. 1. Ñîäåðæàíèå àìèíîêèñëîò â êëåòêàõ Klebsiella ter- ñðåäñòâîì ïåðåàìèíèðîâàíèÿ
rigena Å6, èíêóáèðóåìûõ â îïòèìàëüíûõ äëÿ àçîòôèêñà- ïåðåäàåòñÿ ãëàâíûì îáðàçîì
öèè óñëîâèÿõ (A) è â óñëîâèÿõ, èñêëþ÷àþùèõ àçîò- â àëàíèí. Ïðåäøåñòâåííèêîì
ôèêñàöèþ (Á).
àëàíèíà ñëóæèò ïèðóâàò, ñëåäîâàòåëüíî, ìîæíî áûëî îæèäàòü, ÷òî â ïðèñóòñòâèè ïèðóâàòà ïðîèçîéäåò
íàêîïëåíèå àëàíèíà.
Íàøå ïðåäïîëîæåíèå ïîäòâåðäèëè ðåçóëüòàòû, ïîëó÷åííûå
ïðè äîáàâëåíèè ïèðóâàòà â ñðåäó Äîáåðåéíåð NFb äëÿ íàñëàèâàíèÿ è ñóñïåíäèðîâàíèÿ áàêòåðèé. Íàèáîëåå
çàìåòíîå íàêîïëåíèå àëàíèíà çàðåãèñòðèðîâàëè â âàðèàíòå ñ êîíöåíòðàöèåé ïèðóâàòà 1 ìã/ë (â 1,4 ðàçà
Ðèñ. 2. Ñîäåðæàíèå àìèíîêèñëîò â êëåòêàõ Kleb- áîëüøå, ÷åì â êîíòðîëå) (ðèñ. 2).
siella terrigena Å6, èíêóáèðóåìûõ ïðè ðàçíîé êîí- Ïðè ýòîì òàêæå âîçðîñëî ñîîòíîøåöåíòðàöèè ïèðóâàòà â áåçàçîòíîé ñðåäå Äîáåðåéíåð íèå ìåæäó êîëè÷åñòâîì àëàíèíà è
NFb: à — àëàíèí, á — ãëóòàìàò.
ãëóòàìàòà (ñ 2,56-êðàòíîãî ïðåâûøåíèÿ ïåðâîãî â êîíòðîëå äî 3,50-êðàòíîãî — â âàðèàíòå ñ êîíöåíòðàöèåé
ïèðóâàòà 1 ìã/ë).
Íà îñíîâàíèè ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ áûëà ïðåäëîæåíà âîçìîæíàÿ ñõåìà âûíîñà àòìîñôåðíîãî àçîòà, ôèêñèðóåìîãî ýíäîôèòíîé áàêòåðèåé K. terrigena Å6, â ðàñòåíèå (ðèñ. 3).  ïðåäëàãàåìîé ñõåìå ðàñòåíèå
100
ïîñòàâëÿåò â êëåòêè ýíäîôèòíûõ áàêòåðèé ñàõàðà. Îíè â ïðîöåññå ãëèêîëèçà ìåòàáîëèçèðóþòñÿ äî ïèðóâàòà, äàëåå âûñòóïàþùåãî â êà÷åñòâå àêöåïòîðà àììîíèéíîé ãðóïïû â ðåàêöèÿõ ïåðåàìèíèðîâàíèÿ ñ ãëóòàìàòîì,
à îáðàçóþùèéñÿ ïðè ýòîì àëàíèí ýêñêðåòèðóåòñÿ â ðàñòåíèå.
Ðèñ. 3. Âîçìîæíàÿ ñõåìà âûíîñà ôèêñèðîâàííîãî àçîòà â ðàñòåíèå ó ýíäîôèòíîé áàêòåðèè Klebsiella terrigena Å6: Pi — íåîðãàíè÷åñêèé ôîñôàò, GS — ãëóòàìèíñèíòåòàçà, GOGAT — ãëóòàìàòñèíòàçà.
Òàêèì îáðàçîì, óñòàíîâëåíî, ÷òî ïðè àçîòôèêñàöèè â êëåòêàõ
Klebsiella terrigena Å6 â ïóëå ñâîáîäíûõ àìèíîêèñëîò óâåëè÷èâàåòñÿ äîëÿ
àëàíèíà. Íàêîïëåíèå àëàíèíà ñòèìóëèðóåòñÿ åãî ïðåäøåñòâåííèêîì —
ïèðóâàòîì. Íàøè ðåçóëüòàòû ïîçâîëÿþò ïðåäïîëîæèòü, ÷òî àììîíèéíàÿ
ãðóïïà ó K. terrigena Å6 ïðè àçîòôèêñàöèè ïåðåäàåòñÿ îò ãëóòàìàòà íà ïèðóâàò, à îáðàçóþùèéñÿ ïðè ýòîì àëàíèí ìîæåò ñëóæèòü ïåðåíîñ÷èêîì
ôèêñèðîâàííîãî àçîòà. Íà îñíîâàíèè ïîëó÷åííûõ äàííûõ ïðåäëîæåíà ñõåìà âûíîñà ôèêñèðîâàííîãî àçîòà â ðàñòåíèå èç êëåòîê ýíäîôèòíûõ àçîòôèêñèðóþùèõ áàêòåðèé.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
1.
R o s e n b l u e t h M., M a r t i n e z - R o m e r o E. Bacterial endophytes and their interactions with hosts. Mol. Plant Microbe. Interact., 2006, 19: 827-37.
2. R y a n R.P., G e r m a i n e K., F r a n k s A., R y a n D.J., D o w l i n g D.N. Bacterial endohytes: recent developments and applications. FEMS Microbiol. Lett., 2008, 278: 1-9.
3. J a m e s E.K., R e i s V.M., O l i v a r e s F.L., B a l d a n i J.I., D o b e r e i n e r J.
Infection of sugar-cane by the nitrogen-fixing bacterium Acetobacter diazotrophicus. J. Exp. Botany., 1994, 45: 757-766.
4. B r i l l W.J. Biochemical genetics of nitrogen fixation. Microbiol. Rev., 1980, 44: 449-467.
5. H a l l m a n n J., Q u a d t - H a l l m a n n A., M a h a f f e e W.F., K l o e p p e r J.W.
Bacterial endophytes in agricultural crops. Can. J. Microbiol., 1997, 43: 895-914.
6. Ø à ï î ø í è ê î â À.È., Á å ë è ì î â À.À., Ê ð à â ÷ å í ê î Ë.Â., Â è â à íê î Ä.Ì. Âçàèìîäåéñòâèå ðèçîñôåðíûõ áàêòåðèé ñ ðàñòåíèÿìè: ìåõàíèçìû îáðàçîâàíèÿ
è ôàêòîðû ýôôåêòèâíîñòè àññîöèàòèâíûõ ñèìáèîçîâ (îáçîð). Ñ.-õ. áèîë., 2011, 3: 16-22.
7. Ï å ò à ê À.Ì., Ê î â ò ó í î â è ÷ Ã.Ë., Ê î ç û ð î â ñ ê à ÿ Í.À., Ò ó ð ÿ í è ö à À.È.,
Ê î ð ä þ ì Â.À. Âçàèìîîòíîøåíèÿ áàêòåðèé ðîäà Klebsiella ñ ðàñòåíèåì. Áèîïîëèìåðû
è êëåòêà, 1995, 11(6): 75-80.
8. B a c o n C.W., H i n t o n D.M. Bacterial endophytes: the endophytic niche, its occupants,
utility. In: Plant-associated bacteria /S.S. Gnanamanickam (ed.). Springer, Netherlands, 2006,
Part 1: 155-194.
9. Ç ë î ò í è ê î â À.Ê., Ê à ç à ê î â à Ì.Ë., Ç ë î ò í è ê î â Ê.Ì., Ê à ç à ê î â À.Â.
Íîâûé áàêòåðèàëüíûé ýíäîôèò ñåëüñêîõîçÿéñòâåííûõ êóëüòóð. Ñ.-õ. áèîë., 2006, 3: 62-66.
10. Ç ë î ò í è ê î â À.Ê., Ó ì à ð î â Ì.Ì. Âëèÿíèå èíîêóëÿöèè ðèçîñôåðíîé áàêòåðèàëüíîé àññîöèàöèè Bacillus firmus è Klebsiella terrigena íà ïîðàæåííîñòü ÿðîâîãî ÿ÷ìåíÿ
ôèòîïàòîãåííûìè ãðèáàìè. Òåç. Ìåæä. êîíô. «Ñîâðåìåííûå ïðîáëåìû ìèêîëîãèè, àëüãîëîãèè è ôèòîïàòîëîãèè». Ì., 1998: 41-42.
101
11. Ç ë î ò í è ê î â Ê.Ì., × à ò ó å â Á.Ì., È â à ø è í à Ò.Â., Õ ì å ë ü í è ö ê è é Ì.È.
Âûäåëåíèå àóêñîòðîôíûõ ìóòàíòîâ ó Rhizobium japonicum è Rhizobium phaseoli. Ãåíåòèêà,
1983, 19(9): 1404-1410.
12. Ç ë î ò í è ê î â À.Ê., Ê à ç à ê î â à Ì.Ë., Ç ë î ò í è ê î â Ê.Ì., Ê à ç à ê î â À.Â.,
Ó ì à ð î â Ì.Ì. Ôèçèîëîãè÷åñêèå è áèîõèìè÷åñêèå ñâîéñòâà áàêòåðèàëüíîé àññîöèàöèè Klebsiella terrigena Å6 è Bacillus firmus Å3. Ïðèêëàäíàÿ áèîõèìèÿ è ìèêðîáèîëîãèÿ,
2007, 43(3): 339-346.
13. S p a c k m a n D.H., S t e i n W.H., M o o r e S. Chromatography of amino acids on sulfonated polystyrene resins. Anal. Chem., 1958, 30(7): 1185-1189.
14. Ìåòîäû ïî÷âåííîé ìèêðîáèîëîãèè è áèîõèìèè /Ïîä ðåä. Ä.Ã. Çâÿãèíöåâà. Ì., 1991.
15. Z l o t n i k o v A.K., S h a p o v a l o v a Y.N., M a k a r o v A.A. Association of Bacillus
firmus E3 and Klebsiella terrigena E6 with increased ability for nitrogen fixation. Soil Biol. Biochem., 2001, 33: 1525-1530.
16. Ø ë å ã å ë ü Ã.Ã. Îáùàÿ ìèêðîáèîëîãèÿ. Ì., 1987.
Ôåäåðàëüíîå ãîñóäàðñòâåííîå áþäæåòíîå ó÷ðåæäåíèå
íàóêè Èíñòèòóò áèîõèìèè è ôèçèîëîãèè
ìèêðîîðãàíèçìîâ èì. Ã.Ê. Ñêðÿáèíà ÐÀÍ,
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ
12 ñåíòÿáðÿ 2011 ãîäà
142290 Ìîñêîâñêàÿ îáë., ã. Ïóùèíî, ïðîñï. Íàóêè, 5,
å-mail: boronin@ibpm.pushchino.ru, volosina@rambler.ru,
andreynkaz@rambler.ru, albit@albit.ru
ALANINE ACCUMULATION IN CELLS OF ENDOPHYTE
Klebsiella terrigena Å6 UNDER THE NITROGEN FIXATION
M.L. Kazakova, K.M. Zlotnikov, A.V. Kazakov, A.K. Zlotnikov
Summary
Possible metabolic pathways of carrying out the fixed N from bacteria-endophyte cells to
non leguminous plants were investigated on a model strain (Klebsiella terrigena Å6, colonizing the
tissues of barley and sunflower). An original technical approach was realized in this experiment —
the analysis of the main amino acids pool in bacterial cells for the detection of possible acceptor of
glutamate ammonium group, generated during nitrogen fixation. The authors revealed, that alanine is
dominant amino acid in K. terrigena Å6 cells in nitrogen fixation conditions (53.4 % of total amino
acids). The addition of pyruvate to growing bacterial medium increased the alanine accumulation by
1.4 times. These data permit to suppose that ammonium group during nitrogen fixation in K. terrigena Å6 is transferred from glutamate to pyruvate, and formed alanine may serve as a carrier for
fixed nitrogen transferred from bacterial cells to plant.
Íàó÷íûå ñîáðàíèÿ
ÑÅÑÑÈß ÊÎÍÃÐÅÑÑÀ «ÔÎÒÎÍÈÊÀ  ÑÅËÜÑÊÎÌ ÕÎÇßÉÑÒÂÅ
È ÏÐÈÐÎÄÎÏÎËÜÇÎÂÀÍÈÈ» (íàó÷íàÿ ïðîãðàììà 7-é Ìåæäóíàðîäíîé
ñïåöèàëèçèðîâàííîé âûñòàâêè îïòè÷åñêîé, ëàçåðíîé è îïòîýëåêòðîííîé òåõíèêè «ÔÎÒÎÍÈÊÀ. ÌÈÐ ËÀÇÅÐÎÂ È ÎÏÒÈÊÈ-2012») â ðàìêàõ Ìåæäóíàðîäíîé íàó÷íî-ïðàêòè÷åñêîé êîíôåðåíöèè «Ôîòîíèêà â
áèîòåõíîëîãèÿõ, ýêîëîãèè è ñåëüñêîì õîçÿéñòâå»)
(ã. Ìîñêâà, Äîì íàóêè ÂÑÒÈÑÏ ÐÀÑÕÍ, 19-20 àïðåëÿ 2012 ãîäà)
Îðãàíèçàòîðû: ÐÀÑÕÍ, Âñåðîññèéñêèé ñåëåêöèîííî-òåõíîëîãè÷åñêèé èíñòèòóò ñàäîâîäñòâà è
ïèòîìíèêîâîäñòâà ÐÀÑÕÍ, Ëàçåðíàÿ àññîöèàöèÿ Ðîññèè.
Òåìàòèêà:
ƒ
Ìåõàíèçìû âçàèìîäåéñòâèÿ îïòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ ñ áèîëîãè÷åñêèìè ñèñòåìàìè è
ñòðóêòóðàìè
ƒ
Ìîäèôèêàöèîííàÿ èçìåí÷èâîñòü è ýïèãåíåòè÷åñêèå ïðîöåññû ñâåòîâîé ðåãóëÿöèè
ýêñïðåññèè ãåíîâ
ƒ
Ôóíäàìåíòàëüíûå è òåîðåòè÷åñêèå âîïðîñû ëàçåðíûõ áèî- è àãðîòåõíîëîãèé
ƒ
Ôîòîíèêà â ñàäîâîäñòâå
ƒ
Ïðàêòè÷åñêîå èñïîëüçîâàíèå îïòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ â áèîòåõíîëîãèè, ðàñòåíèåâîäñòâå,
æèâîòíîâîäñòâå, âåòåðèíàðèè è àêâàêóëüòóðå
ƒ
Òåõíè÷åñêèå ñðåäñòâà äëÿ ýëåêòðîìàãíèòíîé îáðàáîòêè ðàñòåíèé è æèâîòíûõ
ƒ
Ñîâðåìåííûå îïòè÷åñêèå ïðèáîðû è ìåòîäû èçìåðåíèé â áèîëîãèè, áèîòåõíîëîãèè, ýêîëîãèè è ñåëüñêîì õîçÿéñòâå
Êîíòàêòû è èíôîðìàöèÿ: http://www.photonics-expo.ru, http://www.vstisp.org, vstisp@vstisp.org
102
Скачать