Microbial culture collections are very important components of biological science. They provide researchers with material for studies and preserve biological resources. One such collection is the Collection of Rhizosphere Microorganisms, kept at the Institute of Biochemistry and Physiology of Plants and Microorganisms of the Russian Academy of Sciences, Saratov (IBPPM). Its activity is primarily directed toward the isolation and preservation of microorganisms from the plant root zone. The international research interest in microorganisms from this ecological niche is not waning, because they are very important for plant growth and development and, consequently, for plant breeding. The group of bacteria with properties of significance for plants has been given the name "plant-growth-promoting rhizobacteria" (PGPR). This group includes nitrogen-fixing soil alpha-proteobacteria of the genus Azospirillum, which form the core of the IBPPM collection. First discovered by Brazilian scientists in the 1970s, azospirilla are now a universally recognized model object for studying the molecular mechanisms underlying plant-bacterium interactions. The broad range of useful properties found in these microorganisms, including the fixation of atmospheric nitrogen, production of phytohormones, solubilization of phosphates, control of pathogens, and formation of induced systemic resistance in the colonized plants, make these bacteria an all-purpose tool that has been used for several decades in basic and applied research. This article reviews the current state of Azospirillum research, with emphasis on the results obtained at the IBPPM. Scientific expeditions across the Saratov region undertaken by IBPPM microbiologists in the early 1980s formed the basis for the unique collection of members of this bacterial taxon. Currently, the collection has more than 160 Azospirillum strains and is one of the largest collections in Europe. The research conducted at the IBPPM is centered mostly on the Azospirillum structures involved in associative symbiosis with plants, primarily extracellular polysaccharide-containing complexes and lectins. The development of immunochemical methods contributed much to our understanding of the overall organization of the surface of rhizosphere bacteria. The extensive studies of the Azospirillum genome largely deepened our understanding of the role of the aforesaid bacterial structures, motility, and biofilms in the colonization of host plant roots. Of interest are also applied studies focusing on agricultural and environmental technologies and on the "green" synthesis of Au, Ag, and Se nanoparticles. The Collection of Rhizosphere Microorganisms continues to grow, being continually supplemented with newly isolated strains. The data presented in this article show the great importance of specialized microbial culture repositories, such as the IBPPM collection, for the development and maintenance of the microbial research base and for the effective solution of basic and applied tasks in microbiology.
Коллекции микроорганизмов – один из важнейших компонентов биологической науки, кото- рый обеспечивает исследователей необходимым материалом и сохраняет биологические ресурсы. Тако- вой является Коллекция ризосферных микроорганизмов Института биохимии и физиологии растений и микроорганизмов Российской академии наук (ИБФРМ РАН), деятельность которой сосредоточена в первую очередь на выделении и сохранении микроорганизмов, выделенных из корневой зоны растений. Инте- рес мировой науки к микроорганизмам этой экологической ниши не ослабевает по причине их большой значимости для роста и развития растений и, следовательно, для растениеводства. Группа бактерий, об- ладающих полезными для растений свойствами, получила название PGPR (plant growth promoting rhizobacteria – стимулирующие рост растений ризобактерии). К ним относятся и почвенные азотфиксирующие альфа-протеобактерии рода Azospirillum, составляющие ядро вышеназванной коллекции. Азоспириллы, открытые в 70-х гг. прошлого века бразильскими учеными, в настоящее время являются признанными во всем мире модельными объектами для изучения молекулярных механизмов растительно-микробных взаи- модействий. Фиксация атмосферного азота, продукция фитогормонов, солюбилизация фосфатов, контроль патогенов, формирование у растений индуцированной системной устойчивости – целый комплекс полез- ных свойств делает их универсальным инструментом для фундаментальных исследований и практического применения. В обзоре обсуждается современное состояние исследований по бактериям рода Azospirillum с акцентом на результатах, полученных коллективом ИБФРМ РАН (г. Саратов). Экспедиции по Саратовской об- ласти, проведенные микробиологами института в начале 1980-х гг., заложили основу уникального собрания представителей этого бактериального таксона, которое сегодня включает более 160 штаммов и считается одним из самых крупных в Европе. Исследования сотрудников ИБФРМ РАН преимущественно сосредоточе- ны на структурах азоспирилл, вовлеченных в образование ассоциативного симбиоза с растениями. Прежде всего это внеклеточные полисахаридсодержащие комплексы и лектины. Развитие методов иммунохимии во многом позволило выяснить, как в целом организована поверхность бактерий. Благодаря изучению ге- нома азоспирилл существенно углубилось понимание роли вышеупомянутых структур, а также подвижно- сти бактерий и формирования ими биопленок при заселении корней. В прикладном аспекте заслуживают внимания исследования азоспирилл, направленные на развитие агро- и экотехнологий, а также технологии «зеленого» синтеза наночастиц золота, серебра и селена. Коллекция продолжает развиваться, пополняясь новыми штаммами, показывая большое значение специализированных собраний микроорганизмов для создания и поддержания исследовательской базы и эффективного решения фундаментальных и приклад- ных задач микробиологии.
Keywords: Azospirillum; associative symbiosis; microbial culture collection; plant-growth-promoting rhizobacteria; rhizosphere.
Copyright © AUTHORS, 2020.