Vliv přídavků železa a kmenů produkujících siderofory na složení mikrobiálního společenstva rhizosféry, obsah železa v rostlinné tkáni a napadení obecnou strupovitostí brambor.

Bc. Alena Máslová

Master's thesis

The influence of iron on strains producing siderophores.

Abstract:

Zvyšující se nároky na množství a kvalitu potravin vytvářejí stále větší tlak na udržení, případně i obnovení kvality, zdraví a úrodnosti půdy. Půdní mikroorganismy významně ovlivňují půdní prostředí, a proto je nezbytné studovat vztahy mezi půdními mikroorganismy a podmínkami půdního prostředí. K objasnění vlivu mikroorganismů na půdní prostředí je důležité studovat také vzájemné vtahy mezi jednotlivými půdními mikroorganismy a jejich interakce s rostlinami. Některé bakterie produkují sekundární metabolity, které slouží k ochraně před patogeny, ale také mohou podporovat růst a vývoj rostlin. Příkladem sekundárních metabolitů jsou siderofory, chelátory železa, které jsou produkované bakteriemi při deficitu dostupného železa. Siderofory zvyšují obsah dostupného železa nejen pro bakteriální producenty, ale i pro rostliny a tím pozitivně ovlivňují růst a odolnost rostlin. Siderofory lze také využít k omezení působení patogenů, a to díky konkurenčnímu boji o železo, protože nedostatek dostupného železa v půdě může inhibovat také rostlinné patogeny. V diplomové práci byly testovány a hodnoceny bakteriální kmeny izolované z půdy, které pocházejí z různých přírodních lokalit a také z polí, kde se pěstují brambory s odlišným zasažením obecnou strupovitostí. Toto celosvětově rozšířené onemocnění brambor je vyvoláváno fytopatogenními druhy rodu Streptomyces a má nepříznivý vliv na vzhled a kvalitu podzemních hlíz. Tradiční strategie potlačení projevů obecné strupovitosti brambor jako je zavlažování a snížení pH půdy často selhávají, proto je potřeba hledat jiná řešení. Jednou ze slibných strategií potlačení strupovitosti je aplikace sideroforů nebo kmenů, které siderofory produkují. U většiny bakteriálních kmenů, testovaných v diplomové práci, byla zaznamenána produkce sideroforů. Bylo zjištěno, že Gauseho kultivační medium ochuzené o železo vykazuje nejintenzivnější produkci sideroforů, ale nebyl zjištěn významný vliv lokality původu testovaných kmenů na produkci sideroforů. Pro pochopení působení sideroforů je potřeba podrobněji sledovat a studovat vztahy mezi kmeny, které je produkují.

Abstract:

Increasing demands of higher quantity and good quality of food creating pressure to maintain and restore agricultural soil health and fertility worldwide. Soil microorganisms significantly affect the soil environment and therefore it is necessary to study the relationships between soil microorganisms and soil environmental conditions. To be more specific, it is important to study the interrelationships between individual soil microorganisms and their interactions with plants.Some microorganisms produce secondary metabolites that protect them against pathogens and promote plant growth and development. One of the important example of microbial secondary metabolites are siderophores, relatively low molecular weight, ferric ion-specific chelating agents synthesized by microorganisms like bacteria, actinomycetes, fungi and certain algae growing under low ironic stress. Siderophores increase the content of available iron not only for microorganisms but also for plants and thus positively affect the growth and resistance of plants. Siderophores can also be used to reduce the effects of pathogens through the competition for iron, thus as a deficit of available iron in the soil, inhibit plant pathogens.In this experiment, bacterial strains isolated from soil, from various natural localities and also from agricultural potato fields with different impacts of general scab, were tested and evaluated. This worldwide disease of potatoes caused by phytopathogenic species of the genus Streptomyces and has an adverse effect on the appearance and quality of underground tubers. The traditional strategies to suppress the manifestations of general potato scab are irrigation and lowering soil pH, often fail. At this situation, promising and efficient solution needed to be investigate. One of the promising strategy to suppress potato scab is the application of siderophores or strains that produce siderophores.Siderophore production was recorded in most bacterial strains tested in the experiment. Iron-depleted Gause culture medium was found to show the most intense production of siderophores, but no significant effect of the locality of origin of the tested strains on siderophore production was found. To understand the action of siderophores, it is necessary to monitor and study in more detail the relationships between the strains that produce them.

Keywords

mikrobiom, železo, siderofory, půda, rhizosféra

Keywords

rhizosphere, microbiome, iron, siderophores, soil

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 7. 2020

Thesis defence

• Supervisor: doc. RNDr. Markéta Marečková, Ph.D.
• Reader: Václav Tejnecký, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Soil Assessment and Protection / Soil Assessment and Protection