Woźniak, Małgorzata Martyna2025-01-152025-01-152022https://bc.iung.pl/handle/123456789/2593Wraz z globalną potrzebą zapewnienia bezpieczeństwa żywnościowego, zmianami klimatu i rosnącymi zanieczyszczeniami wynikającymi z masowego stosowania niebezpiecznych agrochemikaliów tj. pestycydów i nawozów, wzrosło zainteresowanie znalezieniem alternatywnych metod nawożenia i zwalczania szkodników upraw. W związku z tym wykorzystanie bakterii endofitycznych w rolnictwie okazuje się być obiecującym narzędziem w rozwoju zrównoważonego rolnictwa. Biologiczny potencjał endofitów bakteryjnych w promowaniu wzrostu roślin i łagodzeniu biotycznych i abiotycznych stresów oferuje ekonomiczny i przyjazny dla środowiska sposób zwiększania wzrostu roślin i wydajności upraw oraz utrzymania zdrowia gleby. Celem rozprawy doktorskiej była identyfikacja i scharakteryzowanie rodzimych szczepów bakterii endofitycznych wyizolowanych z powierzchniowo sterylizowanych korzeni i łodyg lokalnych roślin uprawnych i chwastów, oraz określenie ich potencjału biostymulującego wzrost i rozwój roślin. Łącznie wyselekcjonowano 45 izolatów bakterii endofitycznych, które zidentyfikowano za pomocą analizy porównawczej sekwencji genu 16S rRNA i zróżnicowano wykorzystując metody fingerprintingu: PCR-DGGE, BOX-PCR i ERIC-PCR. Wyizolowane bakterie sklasyfikowano do rodzaju: Rhizobium, Delftia, Agrobacterium, Stenotrophomonas, Brevundimonas, Novosphingobium, Variovorax, Collimonas, Achromobacter i Comamonas. W oparciu o wybrane techniki molekularne, stwierdzono że genotyp rośliny istotnie wpływa na skład i zróżnicowanie bakterii endofitycznych. Po analizie podobieństwa nukleotydów in silico, do dalszych badań wybrano 23 szczepy bakterii. Wykorzystując System Biolog GEN III MicroPlate określono potencjał kataboliczny analizowanych szczepów w stosunku do wybranych substratów. Analiza pozwoliła na wytypowanie najaktywniejszych metabolicznie bakterii - Stenotrophomonas maltophilia, Novosphingobium resinovorum i Delftia acidovorans. Właściwości metaboliczne i fenotypowe endofitów bakteryjnych były ścisłe zależne od rodzaju bakterii i nie były skorelowane z gatunkiem rośliny żywicielskiej. Następnie wykonano szereg biochemicznych analiz mających na celu określenie potencjału biostymulującego wzrost i rozwój roślin. Wszystkie szczepy bakterii endofitycznych syntetyzowały związki podobne do kwasu indolilo 3-octowy (IAA), większość z nich (95%) to aktywne diazotrofy, 74% szczepów wykazało zdolność do produkcji sideroforów, a tylko u 13% szczepów zaobserwowano aktywność solubilizacji fosforanów. Przeprowadzone analizy pozwoliły na wyselekcjonowanie 23 szczepów bakterii endofitycznych posiadających liczne mechanizmy promowania wzrostu i rozwoju roślin. Ważnym aspektem przeprowadzonych badań było zidentyfikowanie stosunkowo wysokiej liczby bakterii, które posiadają szeroki zakres gospodarzy roślinnych (np. Delftia spp.). W związku z powyższym bakterie te mogą stanowić tzw. rdzeń bakterii endofitycznych w danym obszarze (rdzeń rodzimych bakterii) oraz mogą posiadać tzw. kompetencje endofityczne związane z efektywnością nawiązywania interakcji z roślinami. Połączenie analiz genetycznych i testów metabolicznych jest kluczowym elementem w selekcji najwłaściwszych szczepów jako skutecznych składników biopreparatów stymulujących wzrost i rozwój roślin w sposób zrównoważony dla środowiska. Scharakteryzowane w ramach przeprowadzonych badań szczepy bakterii endofitycznych wykazują potencjał do dalszych badań nad praktycznym zastosowaniem jako składników biopreparatów promujących wzrost roślin.otherendofitysekwencjonowanie genu 16S rRNAróżnorodność genetycznaprofil metabolicznywłaściwości promowania wzrostu i rozwoju roślinzrównoważone rolnictwobioproduktyThesis