Physiological and Biochemical Changes in Soybean Plants Caused by Iodine-Selenium Chelates and Phytopathogenic Bacteria
The search for effective and environmentally sound measures to fight against plant diseases caused by phytopathogenic microorganisms is of great importance. It is especially important to investigate alternative measures to protect cultivated plants that combine elements beneficial to human health su...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine
2023
|
| Онлайн доступ: | https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/49 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Microbiological Journal |
Репозитарії
Microbiological Journal| id |
oai:ojs2.ojs.microbiolj.org.ua:article-49 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Microbiological Journal |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-03-23T08:08:10Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic_facet |
soybean Pseudomonas syringae pv. syringae Pseudomonas agglomerans Pseudomonas savastanoi pv. glycinea catalase peroxidase chlorophyll-a fluorescence induction chlorophyll-a and b carotenoids соя Pseudomonas syringae pv. syringae Pseudomonas agglomerans Pseudomonas savastanoi pv. glycinea каталаза пероксидаза індукція флюоресценції хлорофілу хлорофіл a і b каротиноїди |
| format |
Article |
| author |
Huliaieva, H.B. Zhytkevych, N.V. Hnatiuk, T.T. Bohdan, M.M. Tokovenko, I.P. Patyka, V.P. Гуляєва, Г.Б. Житкевич, Н.В. Гнатюк, Т.Т. Богдан, М.М. Токовенко, І.П. Патика, В.П. |
| spellingShingle |
Huliaieva, H.B. Zhytkevych, N.V. Hnatiuk, T.T. Bohdan, M.M. Tokovenko, I.P. Patyka, V.P. Гуляєва, Г.Б. Житкевич, Н.В. Гнатюк, Т.Т. Богдан, М.М. Токовенко, І.П. Патика, В.П. Physiological and Biochemical Changes in Soybean Plants Caused by Iodine-Selenium Chelates and Phytopathogenic Bacteria |
| author_facet |
Huliaieva, H.B. Zhytkevych, N.V. Hnatiuk, T.T. Bohdan, M.M. Tokovenko, I.P. Patyka, V.P. Гуляєва, Г.Б. Житкевич, Н.В. Гнатюк, Т.Т. Богдан, М.М. Токовенко, І.П. Патика, В.П. |
| author_sort |
Huliaieva, H.B. |
| title |
Physiological and Biochemical Changes in Soybean Plants Caused by Iodine-Selenium Chelates and Phytopathogenic Bacteria |
| title_short |
Physiological and Biochemical Changes in Soybean Plants Caused by Iodine-Selenium Chelates and Phytopathogenic Bacteria |
| title_full |
Physiological and Biochemical Changes in Soybean Plants Caused by Iodine-Selenium Chelates and Phytopathogenic Bacteria |
| title_fullStr |
Physiological and Biochemical Changes in Soybean Plants Caused by Iodine-Selenium Chelates and Phytopathogenic Bacteria |
| title_full_unstemmed |
Physiological and Biochemical Changes in Soybean Plants Caused by Iodine-Selenium Chelates and Phytopathogenic Bacteria |
| title_sort |
physiological and biochemical changes in soybean plants caused by iodine-selenium chelates and phytopathogenic bacteria |
| title_alt |
Фізіолого-біохімічні зміни у рослинах сої, спричинені хелатованим розчином йод-селену та фітопатогенними бактеріями |
| description |
The search for effective and environmentally sound measures to fight against plant diseases caused by phytopathogenic microorganisms is of great importance. It is especially important to investigate alternative measures to protect cultivated plants that combine elements beneficial to human health such as iodine and selenium. Purpose. The study of physiological and biochemical changes in soybean leaves after artificial inoculation of plants with different strains of phytopathogenic bacteria on the background of pre-sowing treatment of seeds with a solution of iodine-selenium (I-Se) chelates. Methods. Soybean plants of the Artemis variety were grown in field conditions. Before sowing, the seeds were treated with a 1% I-Se chelated solution (I — 80 mg/L and Se citrate — 0.05 mg/L). The experimental plants were inoculated with phytopathogenic bacteria from the microbiological collection of the Zabolotny Institute of Microbiology and Virology of the National Academy of Sciences, namely Pseudomonas savastanoi pv. glycinea IMВ B-9190, P. agglomerans IMВ B-9185, and P. syringae pv. syringae IMВ B-8531. The contents of chlorophyll-a, b and carotenoids in the leaves were determined by extraction in DMSO followed by spectrophotometry. Catalase activity was determined by the method of titrimetric permanganatometry with a 0.01M solution of KMnO4, the activity to non-specific peroxidases — according to Boyarkin’s method. Evaluation of the photochemical activity of photosynthesis according to the parameters F0, Fv/Fm, and RFd was carried out by the method of induction of chlorophyll fluorescence using a portable device «Floratest». Statistical processing of experimental data was carried out using the built-in functions of the Microsoft Excel program. Results. The increase of peroxidase activity of leaves was revealed after both pre-sowing treatment with 1% I-Se solution of intact plants and inoculation of them with different strains of bacterial pathogens in the following order: I-Se > I-Se+P. syringae pv. syringae 8531 > I-Se+P. agglomerans 9185 > I-Se+P. savastanoi pv. glycinea 9190. The catalase activity of leaves tissues increased only when infected with a specific pathogen P. savastanoi pv. glycinea 9190 (by 20.6%). After artificial inoculation with strains of both specific and facultative bacterial pathogens and the pre-sowing treatment with I-Se, there was observed an increase in the quantum efficiency of PSII (Fv /Fm) and fluorescence in decline index (Rfd). An increase in the content of chlorophyll-a (by 18%), b and carotenoids (by 7%) in the leaves after the pre-sowing treatment with I-Se has been shown. The content of chlorophyll-a in soybean leaves due to pre-sowing treatment with I-Se had the most significant increase after inoculation of P. agglomerans 9185 (20%). Due to the inoculation with a specific pathogen P. savastanoi pv. glycinea 9190 (after the pre-sowing treatment with I-Se), the content of chlorophyll-a tended to decrease, and the content of chlorophyll-b decreased by 7%. The carotenoid content in leaves increased significantly at inoculation of plant with facultative pathogens: P. agglomerans 9185 (by 28.2%) and P. savastanoi pv. syringae 8531 (by 20.7%). The chlorophyll a/b ratio increased in all experimental variants. Conclusions. 1. It was found that pre-sowing seed treatment with 1% I-Se chelated solution results in increasing disease resistance in nonspecific adult soybean plants, including increasing their thermotolerance. This is evidenced by increasing the peroxidase activity of leaves and the content of photosynthetic pigments in natural conditions: chlorophyll-a and carotenoids. 2. Inoculation of soybean plants with a specific pathogen causes an increase in catalase and peroxidase activities in leaves. The significant increase in peroxidase activity after plant inoculation with facultative pathogens was shown. 3. A significant increase in the content of chlorophyll-a in soybean leaves after inoculation with P. agglomerans 9185 and pre-sowing treatment with I-Se was observed. The significant reduction of chlorophyll-b in leaves due to the inoculation of plants with P. savastanoi pv. glycinea 9190 and pre-sowing treatment of the seeds with I-Se was shown. The most significant increase in the content of carotenoids in leaves was detected after inoculation of plants with facultative pathogens — P. agglomerans 9185 and P. syringae pv. syringae 8531. 4. Significant stimulation of both maximum quantum yield of PSII photochemistry (Fv /Fm) and the rate of carbon assimilation (Rfd) due to the pre-sowing seed treatment with I-Se and inoculation of plants with different strains of phytopathogens was observed. It resulted from the activation of antioxidant systems and increased need for assimilates due to changes in plant metabolism. |
| publisher |
PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/49 |
| work_keys_str_mv |
AT huliaievahb physiologicalandbiochemicalchangesinsoybeanplantscausedbyiodineseleniumchelatesandphytopathogenicbacteria AT zhytkevychnv physiologicalandbiochemicalchangesinsoybeanplantscausedbyiodineseleniumchelatesandphytopathogenicbacteria AT hnatiuktt physiologicalandbiochemicalchangesinsoybeanplantscausedbyiodineseleniumchelatesandphytopathogenicbacteria AT bohdanmm physiologicalandbiochemicalchangesinsoybeanplantscausedbyiodineseleniumchelatesandphytopathogenicbacteria AT tokovenkoip physiologicalandbiochemicalchangesinsoybeanplantscausedbyiodineseleniumchelatesandphytopathogenicbacteria AT patykavp physiologicalandbiochemicalchangesinsoybeanplantscausedbyiodineseleniumchelatesandphytopathogenicbacteria AT gulâêvagb physiologicalandbiochemicalchangesinsoybeanplantscausedbyiodineseleniumchelatesandphytopathogenicbacteria AT žitkevičnv physiologicalandbiochemicalchangesinsoybeanplantscausedbyiodineseleniumchelatesandphytopathogenicbacteria AT gnatûktt physiologicalandbiochemicalchangesinsoybeanplantscausedbyiodineseleniumchelatesandphytopathogenicbacteria AT bogdanmm physiologicalandbiochemicalchangesinsoybeanplantscausedbyiodineseleniumchelatesandphytopathogenicbacteria AT tokovenkoíp physiologicalandbiochemicalchangesinsoybeanplantscausedbyiodineseleniumchelatesandphytopathogenicbacteria AT patikavp physiologicalandbiochemicalchangesinsoybeanplantscausedbyiodineseleniumchelatesandphytopathogenicbacteria AT huliaievahb fízíologobíohímíčnízmíniuroslinahsoíspričineníhelatovanimrozčinomjodselenutafítopatogennimibakteríâmi AT zhytkevychnv fízíologobíohímíčnízmíniuroslinahsoíspričineníhelatovanimrozčinomjodselenutafítopatogennimibakteríâmi AT hnatiuktt fízíologobíohímíčnízmíniuroslinahsoíspričineníhelatovanimrozčinomjodselenutafítopatogennimibakteríâmi AT bohdanmm fízíologobíohímíčnízmíniuroslinahsoíspričineníhelatovanimrozčinomjodselenutafítopatogennimibakteríâmi AT tokovenkoip fízíologobíohímíčnízmíniuroslinahsoíspričineníhelatovanimrozčinomjodselenutafítopatogennimibakteríâmi AT patykavp fízíologobíohímíčnízmíniuroslinahsoíspričineníhelatovanimrozčinomjodselenutafítopatogennimibakteríâmi AT gulâêvagb fízíologobíohímíčnízmíniuroslinahsoíspričineníhelatovanimrozčinomjodselenutafítopatogennimibakteríâmi AT žitkevičnv fízíologobíohímíčnízmíniuroslinahsoíspričineníhelatovanimrozčinomjodselenutafítopatogennimibakteríâmi AT gnatûktt fízíologobíohímíčnízmíniuroslinahsoíspričineníhelatovanimrozčinomjodselenutafítopatogennimibakteríâmi AT bogdanmm fízíologobíohímíčnízmíniuroslinahsoíspričineníhelatovanimrozčinomjodselenutafítopatogennimibakteríâmi AT tokovenkoíp fízíologobíohímíčnízmíniuroslinahsoíspričineníhelatovanimrozčinomjodselenutafítopatogennimibakteríâmi AT patikavp fízíologobíohímíčnízmíniuroslinahsoíspričineníhelatovanimrozčinomjodselenutafítopatogennimibakteríâmi |
| first_indexed |
2025-07-17T12:21:45Z |
| last_indexed |
2025-07-17T12:21:45Z |
| _version_ |
1844164981357019136 |
| spelling |
oai:ojs2.ojs.microbiolj.org.ua:article-492025-03-23T08:08:10Z Physiological and Biochemical Changes in Soybean Plants Caused by Iodine-Selenium Chelates and Phytopathogenic Bacteria Фізіолого-біохімічні зміни у рослинах сої, спричинені хелатованим розчином йод-селену та фітопатогенними бактеріями Huliaieva, H.B. Zhytkevych, N.V. Hnatiuk, T.T. Bohdan, M.M. Tokovenko, I.P. Patyka, V.P. Гуляєва, Г.Б. Житкевич, Н.В. Гнатюк, Т.Т. Богдан, М.М. Токовенко, І.П. Патика, В.П. soybean Pseudomonas syringae pv. syringae Pseudomonas agglomerans Pseudomonas savastanoi pv. glycinea catalase peroxidase chlorophyll-a fluorescence induction chlorophyll-a and b carotenoids соя Pseudomonas syringae pv. syringae Pseudomonas agglomerans Pseudomonas savastanoi pv. glycinea каталаза пероксидаза індукція флюоресценції хлорофілу хлорофіл a і b каротиноїди The search for effective and environmentally sound measures to fight against plant diseases caused by phytopathogenic microorganisms is of great importance. It is especially important to investigate alternative measures to protect cultivated plants that combine elements beneficial to human health such as iodine and selenium. Purpose. The study of physiological and biochemical changes in soybean leaves after artificial inoculation of plants with different strains of phytopathogenic bacteria on the background of pre-sowing treatment of seeds with a solution of iodine-selenium (I-Se) chelates. Methods. Soybean plants of the Artemis variety were grown in field conditions. Before sowing, the seeds were treated with a 1% I-Se chelated solution (I — 80 mg/L and Se citrate — 0.05 mg/L). The experimental plants were inoculated with phytopathogenic bacteria from the microbiological collection of the Zabolotny Institute of Microbiology and Virology of the National Academy of Sciences, namely Pseudomonas savastanoi pv. glycinea IMВ B-9190, P. agglomerans IMВ B-9185, and P. syringae pv. syringae IMВ B-8531. The contents of chlorophyll-a, b and carotenoids in the leaves were determined by extraction in DMSO followed by spectrophotometry. Catalase activity was determined by the method of titrimetric permanganatometry with a 0.01M solution of KMnO4, the activity to non-specific peroxidases — according to Boyarkin’s method. Evaluation of the photochemical activity of photosynthesis according to the parameters F0, Fv/Fm, and RFd was carried out by the method of induction of chlorophyll fluorescence using a portable device «Floratest». Statistical processing of experimental data was carried out using the built-in functions of the Microsoft Excel program. Results. The increase of peroxidase activity of leaves was revealed after both pre-sowing treatment with 1% I-Se solution of intact plants and inoculation of them with different strains of bacterial pathogens in the following order: I-Se > I-Se+P. syringae pv. syringae 8531 > I-Se+P. agglomerans 9185 > I-Se+P. savastanoi pv. glycinea 9190. The catalase activity of leaves tissues increased only when infected with a specific pathogen P. savastanoi pv. glycinea 9190 (by 20.6%). After artificial inoculation with strains of both specific and facultative bacterial pathogens and the pre-sowing treatment with I-Se, there was observed an increase in the quantum efficiency of PSII (Fv /Fm) and fluorescence in decline index (Rfd). An increase in the content of chlorophyll-a (by 18%), b and carotenoids (by 7%) in the leaves after the pre-sowing treatment with I-Se has been shown. The content of chlorophyll-a in soybean leaves due to pre-sowing treatment with I-Se had the most significant increase after inoculation of P. agglomerans 9185 (20%). Due to the inoculation with a specific pathogen P. savastanoi pv. glycinea 9190 (after the pre-sowing treatment with I-Se), the content of chlorophyll-a tended to decrease, and the content of chlorophyll-b decreased by 7%. The carotenoid content in leaves increased significantly at inoculation of plant with facultative pathogens: P. agglomerans 9185 (by 28.2%) and P. savastanoi pv. syringae 8531 (by 20.7%). The chlorophyll a/b ratio increased in all experimental variants. Conclusions. 1. It was found that pre-sowing seed treatment with 1% I-Se chelated solution results in increasing disease resistance in nonspecific adult soybean plants, including increasing their thermotolerance. This is evidenced by increasing the peroxidase activity of leaves and the content of photosynthetic pigments in natural conditions: chlorophyll-a and carotenoids. 2. Inoculation of soybean plants with a specific pathogen causes an increase in catalase and peroxidase activities in leaves. The significant increase in peroxidase activity after plant inoculation with facultative pathogens was shown. 3. A significant increase in the content of chlorophyll-a in soybean leaves after inoculation with P. agglomerans 9185 and pre-sowing treatment with I-Se was observed. The significant reduction of chlorophyll-b in leaves due to the inoculation of plants with P. savastanoi pv. glycinea 9190 and pre-sowing treatment of the seeds with I-Se was shown. The most significant increase in the content of carotenoids in leaves was detected after inoculation of plants with facultative pathogens — P. agglomerans 9185 and P. syringae pv. syringae 8531. 4. Significant stimulation of both maximum quantum yield of PSII photochemistry (Fv /Fm) and the rate of carbon assimilation (Rfd) due to the pre-sowing seed treatment with I-Se and inoculation of plants with different strains of phytopathogens was observed. It resulted from the activation of antioxidant systems and increased need for assimilates due to changes in plant metabolism. Пошук ефективних та екологічно безпечних заходів профілактики і боротьби з хворобами, викликаними фітопатогенними мікроорганізмами має велике значення в умовах сьогодення. В цьому сенсі викликає інтерес дослідження альтернативних заходів захисту культурних рослин, які поєднують у собі корисні для здоров’я людини мікроелементи, a саме йод і селен. Мета. Дослідити фізіолого-біохімічні зміни в листках сої за штучної інокуляції рослин штамами фітопатогенних бактерій на фоні передпосівної обробки насіння хелатованим розчином йод-селену (I-Se). Методи. Рослини сої сорту Артеміда вирощували у польових умовах. Перед посівом насіння обробляли 1% хелатованим розчином I-Se (I — 80 мг/л і цитрат Se — 0,05 мг/л). Для штучної інокуляції дослідних рослин застосовували бактеріальні патогени з Української колекції мікроорганізмів Інституту мікробіології і вірусології НАН України: Pseudomonas savastanoi pv. glycinea IMВ B-9190; Pseudomonas agglomerans IMВ B-9185 і Pseudomonas syringae pv. syringae IMВ B-8531. Вміст у листках хлорофілів a та b і каротиноїдів визначали методом спектофотометрії після екстракції в DMSO. Каталазну активність листків визначали методом титрометричної перманганатометрії з 0.01M розчином KMnO4, активність щодо неспецифічних пероксидаз — за методом Бояркіна. Оцінку фотохімічної активності фотосинтезу за аналітичними параметрами: F0, Fv /Fm, RFd проводили методом індукції флюоресценції хлорофілу за допомогою портативного приладу «Floratest». Статистичну обробку експериментальних даних проводили за допомогою вбудованих функцій програми Microsoft Excel. Результати. Виявлено зростання пероксидазної активності листків як за передпосівної обробки інтактних рослин 1% хелатованим розчином I-Se, так і за інокуляції їх різними штамами бактеріальних збудників у наступному порядку: I-Se > I-Se+P. syringae pv. syringae 8531> I-Se+P. agglomerans 9185 > I-Se+P. savastanoi pv. glycinea 9190. Каталазна активність тканин листків зростала лише у варіанті із зараженням рослин специфічним патогеном P. savastanoi pv. glycinea 9190 (на 20,6%). За штучної інокуляції листків штамами як специфічного бактеріального, так і факультативних патогенів на фоні передпосівної обробки насіння 1% хелатованим розчином I-Se, показано збільшення квантової ефективності ФСІІ (Fv /Fm) та індексу флюоресценції на спаді (Rfd). За передпосівної обробки насіння 1% хелатованим розчином I-Se виявлено збільшення у листках вмісту хлорофілу а (18%), хлорофілу b і каротиноїдів (7%). Вміст хлорофілу а в листках сої на фоні передпосівної обробки насіння 1% хелатованим розчином I-Se найбільш істотно зростав за інокуляції P. agglomerans 9185 (20%). За інокуляції рослин специфічним збудником P. savastanoi pv. glycinea 9190 вміст хлорофілу а мав тенденцію до зниження, а вміст хлорофілу b знижувався на 7%. Вміст каротиноїдів в листках більш істотно зростав за інокуляції рослин факультативними патогенами: P. agglomerans 9185 (на 28,2%) і P. savastanoi pv. syringae 8531 (на 20,7%). Збільшення співвідношення хлорофілів a/b спостерігалось у всіх дослідних варіантах. Висновки. 1. Встановлено, що передпосівна обробка насіння 1%-ним хелатoваним розчином I-Se сприяє підвищенню неспецифічної стійкості рослин сої до захворювань, в тому числі підвищенню термотолерантності. Про це свідчить підвищення в природних умовах пероксидазної активності листків і вмісту фотосинтезуючих пігментів, а саме хлорофілу-а і каротиноїдів. 2. Показано, що інокуляція рослин сої специфічним патогеном сприяє зростанню в листках каталазної та пероксидазної активності, а факультативні патогени суттєво підвищують пероксидазну активність. 3. Найбільш істотне збільшення вмісту хлорофілу а в листках сої викликає інокулюм P. agglomerans 9185+I-Se, а зростання вмісту каротиноїдів — штами факультативних фітопатогенів P. agglomerans 9185 і P. syringae pv. syringae 8531. 4. За штучного зараження різними штамами фітопатогенів на фоні передпосівної обробки насіння сої 1% хелатованим розчином I-Se спостерігається істотна стимуляція максимального квантового виходу фотохімії ФСІІ (Fv /Fm) і швидкості асиміляції вуглецю (Rfd), що свідчить про активування систем антиоксидантного захисту і підвищення попиту на асиміляти за змін у метаболізмі рослин. PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine 2023-04-25 Article Article application/pdf https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/49 10.15407/microbiolj85.02.013 Mikrobiolohichnyi Zhurnal; Vol. 85 No. 2 (2023): Mikrobiolohichnyi Zhurnal; 13-25 Мікробіологічний журнал; Том 85 № 2 (2023): Мікробіологічний журнал; 13-25 2616-9258 1028-0987 10.15407/microbiolj85.02 en https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/49/8 Copyright (c) 2023 Mikrobiolohichnyi Zhurnal https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |