Published February 15, 2018 | Version v1
Publication Open

Drought response of Mucuna pruriens (L.) DC. inoculated with ACC deaminase and IAA producing rhizobacteria

Creators

  • 1. Bahria University
  • 2. University of Florence
  • 3. Trees and Timber Institute
  • 4. National Research Council
  • 5. Pir Mehr Ali Shah Arid Agriculture University
  • 6. Institute for Sustainable Plant Protection
  • 7. Islamic World Educational, Scientific and Cultural Organization

Description

Drought is one of the major constraints limiting agricultural production worldwide and is expected to increase in the future. Limited water availability causes significant effects to plant growth and physiology. Plants have evolved different traits to mitigate the stress imposed by drought. The presence of plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) could play an important role in improving plant performances and productivity under drought. These beneficial microorganisms colonize the rhizosphere of plants and increase drought tolerance by lowering ethylene formation. In the present study, we demonstrate the potential to improve the growth of velvet bean under water deficit conditions of two different strains of PGPR with ACCd (1-Aminocyclopropane-1-Carboxylate deaminase) activity isolated from rainfed farming system. We compared uninoculated and inoculated plants with PGPR to assess: a) photosynthetic performance and biomass; b) ACC content and ethylene emission from leaves and roots; c) leaf isoprene emission. Our results provided evidence that under drought conditions inoculation with PGPR containing the ACCd enzyme could improve plant growth compared to untreated plants. Ethylene emission from roots and leaves of inoculated velvet bean plants was significantly lower than uninoculated plants. Moreover, isoprene emission increased with drought stress progression and was higher in inoculated plants compared to uninoculated counterparts. These findings clearly illustrate that selected PGPR strains isolated from rainfed areas could be highly effective in promoting plant growth under drought conditions by decreasing ACC and ethylene levels in plants.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الجفاف هو أحد القيود الرئيسية التي تحد من الإنتاج الزراعي في جميع أنحاء العالم ومن المتوقع أن يزداد في المستقبل. تتسبب محدودية توافر المياه في تأثيرات كبيرة على نمو النبات وعلم وظائف الأعضاء. طورت النباتات سمات مختلفة للتخفيف من الضغط الذي يفرضه الجفاف. يمكن أن يلعب وجود البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات (PGPR) دورًا مهمًا في تحسين أداء النبات وإنتاجيته في ظل الجفاف. تستعمر هذه الكائنات الحية الدقيقة المفيدة الغلاف الجذري للنباتات وتزيد من تحمل الجفاف عن طريق خفض تكوين الإيثيلين. في هذه الدراسة، نوضح القدرة على تحسين نمو الفول المخملي في ظل ظروف العجز المائي لسلالتين مختلفتين من PGPR مع نشاط ACCd (1 - Aminocyclopropane -1 - Carboxylate deaminase) المعزول عن نظام الزراعة البعلية. قارنا النباتات غير الملقحة والملقحة مع PGPR لتقييم: أ) أداء التمثيل الضوئي والكتلة الحيوية ؛ ب) محتوى القشرة الحزامية الأمامية وانبعاث الإيثيلين من الأوراق والجذور ؛ ج) انبعاث الأيزوبرين الورقي. قدمت نتائجنا دليلاً على أنه في ظل ظروف الجفاف، يمكن أن يؤدي التلقيح باستخدام PGPR الذي يحتوي على إنزيم ACCd إلى تحسين نمو النبات مقارنة بالنباتات غير المعالجة. كان انبعاث الإيثيلين من جذور وأوراق نباتات الفاصوليا المخملية الملقحة أقل بكثير من النباتات غير الملقحة. علاوة على ذلك، زادت انبعاثات الأيزوبرين مع تقدم إجهاد الجفاف وكانت أعلى في النباتات المحصنة مقارنة بنظيراتها غير المحصنة. توضح هذه النتائج بوضوح أن سلالات PGPR المختارة المعزولة عن المناطق البعلية يمكن أن تكون فعالة للغاية في تعزيز نمو النبات في ظل ظروف الجفاف عن طريق تقليل مستويات القشرة الحزامية الأمامية والإيثيلين في النباتات.

Translated Description (French)

La sécheresse est l'une des principales contraintes limitant la production agricole dans le monde et devrait augmenter à l'avenir. La disponibilité limitée de l'eau a des effets importants sur la croissance et la physiologie des plantes. Les plantes ont développé différents traits pour atténuer le stress imposé par la sécheresse. La présence de rhizobactéries favorisant la croissance des plantes (PGPR) pourrait jouer un rôle important dans l'amélioration des performances et de la productivité des plantes en période de sécheresse. Ces micro-organismes bénéfiques colonisent la rhizosphère des plantes et augmentent la tolérance à la sécheresse en diminuant la formation d'éthylène. Dans la présente étude, nous démontrons le potentiel d'améliorer la croissance du haricot velours dans des conditions de déficit en eau de deux souches différentes de PGPR avec une activité ACCd (1-Aminocyclopropane-1-Carboxylate désaminase) isolée du système agricole pluvial. Nous avons comparé les plantes non inoculées et inoculées avec la PGPR pour évaluer : a) la performance photosynthétique et la biomasse ; b) la teneur en ACC et l'émission d'éthylène des feuilles et des racines ; c) l'émission d'isoprène des feuilles. Nos résultats ont fourni des preuves que, dans des conditions de sécheresse, l'inoculation de PGPR contenant l'enzyme ACCd pourrait améliorer la croissance des plantes par rapport aux plantes non traitées. L'émission d'éthylène des racines et des feuilles des plants de haricot velours inoculés était significativement plus faible que celle des plants non inoculés. De plus, l'émission d'isoprène augmentait avec la progression du stress dû à la sécheresse et était plus élevée chez les plantes inoculées que chez les plantes non inoculées. Ces résultats illustrent clairement que certaines souches de PGPR isolées dans des zones pluviales pourraient être très efficaces pour promouvoir la croissance des plantes dans des conditions de sécheresse en diminuant les niveaux d'ACC et d'éthylène dans les plantes.

Translated Description (Spanish)

La sequía es una de las principales limitaciones que limitan la producción agrícola en todo el mundo y se espera que aumente en el futuro. La disponibilidad limitada de agua causa efectos significativos en el crecimiento y la fisiología de las plantas. Las plantas han desarrollado diferentes rasgos para mitigar el estrés impuesto por la sequía. La presencia de rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR) podría desempeñar un papel importante en la mejora del rendimiento y la productividad de las plantas en condiciones de sequía. Estos microorganismos beneficiosos colonizan la rizosfera de las plantas y aumentan la tolerancia a la sequía al reducir la formación de etileno. En el presente estudio, demostramos el potencial para mejorar el crecimiento del frijol terciopelo en condiciones de déficit hídrico de dos cepas diferentes de PGPR con actividad de ACCd (1-aminociclopropano-1-carboxilato desaminasa) aislada del sistema de cultivo de secano. Comparamos plantas no inoculadas e inoculadas con PGPR para evaluar: a) el rendimiento fotosintético y la biomasa; b) el contenido de ACC y la emisión de etileno de las hojas y las raíces; c) la emisión de isopreno de las hojas. Nuestros resultados proporcionaron evidencia de que, en condiciones de sequía, la inoculación con PGPR que contiene la enzima ACCd podría mejorar el crecimiento de las plantas en comparación con las plantas no tratadas. La emisión de etileno de las raíces y hojas de las plantas de frijol terciopelo inoculadas fue significativamente menor que la de las plantas no inoculadas. Además, la emisión de isopreno aumentó con la progresión del estrés por sequía y fue mayor en las plantas inoculadas en comparación con las contrapartes no inoculadas. Estos hallazgos ilustran claramente que las cepas de PGPR seleccionadas aisladas de áreas de secano podrían ser altamente efectivas para promover el crecimiento de las plantas en condiciones de sequía al disminuir los niveles de ACC y etileno en las plantas.

Files

journal.pone.0191218&type=printable.pdf

Files (4.0 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:73eedda73bd6956886bfc8f84804d0b5
4.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
استجابة الجفاف من Mucuna pruriens (L.) DC. الملقحة بـ ACC deaminase و IAA المنتجة للجراثيم
Translated title (French)
Réponse à la sécheresse de Mucuna pruriens (L.) DC. inoculé avec ACC désaminase et IAA produisant des rhizobactéries
Translated title (Spanish)
Respuesta a la sequía de Mucuna pruriens (L.) DC. inoculado con ACC desaminasa y rizobacterias productoras de IAA

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2787960426
DOI
10.1371/journal.pone.0191218

Is supplement to
https://openalex.org/W992097259 (Other)
https://openalex.org/W4235107612 (Other)
https://openalex.org/W3010665732 (Other)
https://openalex.org/W2953733494 (Other)
https://openalex.org/W2559827850 (Other)
https://openalex.org/W2367174479 (Other)
https://openalex.org/W2364801332 (Other)
https://openalex.org/W2354066859 (Other)
https://openalex.org/W2094369051 (Other)
https://openalex.org/W2085190769 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W1235009914
  • https://openalex.org/W1681036998
  • https://openalex.org/W1719533312
  • https://openalex.org/W1903971259
  • https://openalex.org/W1964301144
  • https://openalex.org/W1968584660
  • https://openalex.org/W1974430841
  • https://openalex.org/W1986509684
  • https://openalex.org/W1994264163
  • https://openalex.org/W1994541640
  • https://openalex.org/W1996723297
  • https://openalex.org/W1997308852
  • https://openalex.org/W1998303033
  • https://openalex.org/W1999970316
  • https://openalex.org/W2001659516
  • https://openalex.org/W2014032687
  • https://openalex.org/W2020099943
  • https://openalex.org/W2020385856
  • https://openalex.org/W2023115358
  • https://openalex.org/W2047412418
  • https://openalex.org/W2047780119
  • https://openalex.org/W2054628347
  • https://openalex.org/W2065337660
  • https://openalex.org/W2079181628
  • https://openalex.org/W2083003440
  • https://openalex.org/W2085154389
  • https://openalex.org/W2089774081
  • https://openalex.org/W2090254587
  • https://openalex.org/W2092697171
  • https://openalex.org/W2099802429
  • https://openalex.org/W2102082982
  • https://openalex.org/W2104981522
  • https://openalex.org/W2108806592
  • https://openalex.org/W2114973955
  • https://openalex.org/W2115532444
  • https://openalex.org/W2119067812
  • https://openalex.org/W2122844429
  • https://openalex.org/W2122865142
  • https://openalex.org/W2129408927
  • https://openalex.org/W2130635088
  • https://openalex.org/W2132632499
  • https://openalex.org/W2133336126
  • https://openalex.org/W2147548051
  • https://openalex.org/W2151350595
  • https://openalex.org/W2151362570
  • https://openalex.org/W2152100096
  • https://openalex.org/W2152885278
  • https://openalex.org/W2154833779
  • https://openalex.org/W2158714788
  • https://openalex.org/W2159561105
  • https://openalex.org/W2160437934
  • https://openalex.org/W2210066284
  • https://openalex.org/W2216969692
  • https://openalex.org/W2266665569
  • https://openalex.org/W2343954804
  • https://openalex.org/W2461579752
  • https://openalex.org/W2739417383
  • https://openalex.org/W2743882286
  • https://openalex.org/W612773797