Proceedings of the Plant Resources Society of Korea Conference
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2010.10a
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pp.17-17
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2010
Rhizobacteria are a diverse group of free-living soil bacteria that live in plant rhizosphere and colonized the root system. Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) possessing ACC deaminase (ACCD) can reduce ACC and ethylene in plant tissue and mediated the growth of plants under various stresses including salt stress. ACCD decrease ethylene levels in plant tissue that produce high levels of ethylene in tissue via elevated levels of ACC under salt stress. We selected strains of Pseudomonas sp. possessing ACCD activity for their ability to promote plant growth under salt stress from soil sample collected at Byeonsan, Jeonbuk, South Korea. The Pseudomonas strains possessing ACCD increased the rate of the seedling and growth of chinese cabbage seeds under salt stress. We cloned ACCD gene from P.fluorescens and expressed recombinant protein in Escherichia coli. The active form of recombinant ACCD converted ACC to a-ketobutyrate. The in vivo treatment of recombinant ACCD itself increase the rate of the seedling and growth of Chinese cabbage seeds under salt stress. The polyclonal P.fluorescens anti-ACCD antibody specifically reacted with ACCD originated from Pseudomonas. This indicates that the antibody might act as an important indicator for ACCD driven from Pseudomonas exhibiting plant growth-promoting activity. This study will be useful for identification of newly isolated PGPR containing ACCD and exploioting the ACCD activity from PGPR against various biotic and abiotic stresses.
Kim, Sang-Dal;Fuente, Leonardo De La;Weller, David M.;Thomashow, Linda S.
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.22
no.6
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pp.763-770
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2012
Pseudomonas fluorescens 2112, isolated in Korea as an indigenous antagonistic bacteria, can produce 2,4-diacetylphloroglucinol (2,4-DAPG) and the siderophore pyoveridin2112 for the control of phytophthora blight of red-pepper. P. fluorescens 2112 was classified into a new genotype C among the 17 genotypes of 2,4-DAPG producers, by phlD restriction fragment length polymorphism (RFLP). The colonizing ability of P. fluorescens 2112 in pea rhizosphere was equal to the well-known pea colonizers, P. fluorescens Q8r1 (genotype D) and MVP1-4 (genotype P), after 6 cycling cultivations for 18 weeks. Four tested 2,4-DAPG-producing Pseudomonas spp. could colonize with about a 96% dominance ratio against total bacteria in pea rhizosphere. The strain P. fluorescens 2112 was as good a colonizer as other Pseudomonas spp. genotypes in pea plant growth-promoting rhizobacteria.
Saline soils comprise more than half a billion hectares worldwide. Thus, they warrant attention for their efficient, economical, and environmentally acceptable management. Halophytes are being progressively utilized for human benefits. The halophyte microbiome contributes significantly to plant performance and can provide information regarding complex ecological processes involved in the osmoregulation of halophytes. Microbial communities associated with the rhizosphere, phyllosphere, and endosphere of halophytes play an important role in plant health and productivity. Members of the plant microbiome belonging to domains Archaea, Bacteria, and kingdom Fungi are involved in the osmoregulation of halophytes. Halophilic microorganisms principally use compatible solutes, such as glycine, betaine, proline, trehalose, ectoine, and glutamic acid, to survive under salinity stress conditions. Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) enhance plant growth and help to elucidate tolerance to salinity. Detailed studies of the metabolic pathways of plants have shown that plant growth-promoting rhizobacteria contribute to plant tolerance by affecting the signaling network of plants. Phytohormones (indole-3-acetic acid and cytokinin), 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid deaminase biosynthesis, exopolysaccharides, halocins, and volatile organic compounds function as signaling molecules for plants to elicit salinity stress. This review focuses on the functions of plant microbiome and on understanding how the microorganisms affect halophyte health and growth.
To exploit plant growth promoting bacteria in the roots of Miscanthus sacchariflorus, a biomass energy crop, total 64 bacteria were isolated. For the investigation of plant growth promoting effects from the isolated bacteria, production of indole acetic acid (IAA) and 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) deaminase activities were tested and other cultural conditions were examined. As results, 8 isolates showed plant growth promoting effects on the M. sacchariflorus and an isolate designated Agrobacterium sp. BE516 has the highest activity by enhancing the shoot elongation over 2-fold than the control. Agrobacterium sp. BE516 produced 64 ${\mu}g$ IAA per mL and showed ACC deaminase activity which is involved in the resistance to environmental stress such as high salt and drought. It could grow at low temperature in the range from 4 to $15^{\circ}C$, at pH 4.0 and at 4% NaCl. These results indicate that the Agrobacterium sp. BE516 can be useful as a bio-fertilizer for M. sacchariflorus under the stressed conditions.
The use of bioluminescence as a sensitive marker for the detection of Pseudomnas sp. in the rhizosphere was investigated. Transposon Tn4431 which contains a promoterless luciferase operon and tetracycline resistant gene was used. This transposon, present on a suicide vector (pUCD623) in E. coli HB101, was mated with spontaneous rifampicin mutant of Pseudomonas fluorescens B16, a plant growth promoting rhizobacteria (PGPR), and then rifampicin and tetracycline resistant survivors were isolated. Twenty tow mutants wer isolated from the conjugants between E. coli HB101 and P. fluorescens B16. One of these, B16::Tn4431 (L22) recombinant which glowed brightly in the dark was selected for analysis. The cucumber seeds inoculated with L22 were grown in moisten two layers of filter paper and nonsterile soil contained in half cut PVC pipe. The roots were removed from the filter paper and PVC pipe, then placed on the 1/2 LB media plates. The plates were incubated at room temperature for 16 hr. L22 could successfully be detected in the rhizoplane by using the ordinary negative camera film (ASA100-400) with 30 minutes exposure under dark condition. The root colonizing ability and the plant growth promoting effect of L22 were not reduced compared to the untreated bacteria and wild type. L22 was superior to will type.
Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) have gained worldwide importance and acceptance due to their agricultural benefits. These microorganisms are potential tools for sustainable agriculture, with effects on plant growth, biofertilization, induced systemic resistance, and biocontrol of plant pathogens. In this study, four different Pantoea species were isolated from field soil, and their plant growth-promoting characteristics were studied. Based on 16S rDNA gene sequencing analyses, the se were grouped into Pantoea ananatis, Pantoea citrea, Pantoea dispersa, Pantoea vagans and named as Pa1, Pc1, Pd1, Pv1, respectively. All of these strains have their ability for solubilization of insoluble phosphate depending on pH decrease at the range around pH 5 at 1days after inoculation and production of plant hormone indole acetic acid (IAA) with 85.3±16.3 μg/ml of Pa1, 183.9±16.8 μg/ml of Pc1, 28.8±17.3 μg/ml of Pd1 and 114.1±16.5 μg/ml of Pv1, respectively. Pa1, Pc1 and Pd1 also have high activity for production of gibberellin (GA3) hormone with 331.1±19.2 μg/ml of Pa1, 288.5±16.8 μg/ml of Pc1, 309.2±18.2 μg/ml of Pd1, but Pv1 does not. Furthermore, all these species have significantly promoted the growth of the lettuce seedling plants at the range around 32~37% for fresh weight and 10~15% for shoot length enhancement, so that these microbe could be used as a potential bio-fertilizer agents.
The sustainability of conventional agriculture which is characterized by input dependent and ecologically simplified food production system is vague. Chemicals and present practices used in agriculture are not only costly but also have widespread implications on human and animal health, food quality and safety and environmental quality. Thus there is a need for alternative farming practices to sustain food production for the escalating population and conserve environment for future generations. The present research scenario in the area of plant microbe interactions for maintaining sustainable agriculture suggests that the level of internal regulation in agro-ecosystems is largely dependent on the level of plant and microbial diversity present in the soil. In agro-ecosystems, biodiversity performs a variety of ecological services beyond the production of food, including recycling of nutrients, regulation of microclimate and local hydrological processes, suppression of undesirable organisms and detoxification of noxious chemicals. Controlling the soil microflora to enhance the predominance of beneficial and effective microorganisms can help improve and maintain soil chemical and physical properties. The role of beneficial soil microorganisms in sustainable productivity has been well construed. Some plant bacteria referred to as plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) can contribute to improve plant growth, nutrient uptake and microbial diversity when inoculated to plants. Term PGPR was initially used to describe strains of naturally occurring non-symbiotic soil bacteria have the ability to colonize plant roots and stimulate plant growth PGPR activity has been reported in strains belonging to several other genera, such as Azotobacter, Azospirillum, Arthrobacter Bacillus, Burkhokderia, Methylobacterium, and Pseudomonas etc. PGPR stimulate plant growth directly either by synthesizing hormones such as indole acetic acid or by promoting nutrition, for example, by phosphate solubilization or more generally by accelerating mineralization processes. They can also stimulate growth indirectly, acting as biocontrol agents by protecting the plant against soil borne fungal pathogens or deleterious bacteria. Present review focuses on some recent developments to evolve strategies for better biotechnological exploitation of PGPR's.
Growth promotion of wild plants by some plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) was examined in the microcosms composed of soils collected separately from a grass-covered site and a nongrass-covered site in a lakeside barren area at Lake Paro, Korea. After sowing the seeds of eight kinds of wild plants and inoculation of several strains of PGPR, the total bacterial number and microbial activity were measured during 5 months of study period, and the plant biomasses grown were compared at the end of the study. Acridine orange direct counts in the inoculated microcosms, $1.3-9.8{\times}10^9\;cells{\cdot}g\;soil^{-1}$ in the soil from the grass-covered area and $0.9-7.2{\times}10^9\;cells{\cdot}g\;soil^{-1}$ in the soil from the nongrass-covered site, were almost twice higher than those in the uninoculated microcosms. The number of Pseudomonas sp., well-known bacteria as PGPR, and the soil dehydrogenase activity were also higher in the inoculated soils than the uninoculated soils. The first germination of sowed seeds in the inoculated microcosm was 5 days earlier than the uninoculated microcosm. Average lengths of all plants grown during the study period were 26% and 29% longer in the inoculated microcosms starting with the grass-covered soil and the nongrass-covered soil, respectively, compared with those in the uninoculated microcosms. Dry weights of whole plants grown were 67-82% higher in the inoculated microcosms than the uninoculated microcosms. Microbial population and activity and growth promoting effect by PGPR were all higher in the soils collected from the grass-covered area than in the nongrass-covered area. The growth enhancement of wild plants seemed to occur by the activities of inoculated microorganisms, and this capability of PGPR may be utilized for rapid revegetation of some barren lands.
Out of plant-associated bacteria, certain plant growth-promoting bacteria (PGPB) have been reported to increase plant growth and productivity and to elicit induced resistance against plant pathogens. In this study, our objective was to broaden the range of applications of leaf-colonizing PGPB for foliar parts of road tress and pepper. Total 1,056 isolates of endospore-forming bacteria from tree phylloplanes were collected and evaluated for the enzymatic activities including protease, lipase, and chitinase and antifungal capacities against two fungal pathogens, Colletotrichum graminicola and Botrytis cinerea. Fourteen isolates classified as members of the bacilli group displayed the capacity to colonize pepper leaves after spraying inoculation. Three strains, 5B6, 8D4, and 8G12, and the mixtures were employed to evaluate growth promotion, yield increase and defence responses under field condition. Additionally, foliar application of bacterial preparation was applied to the road tress in Yuseong, Daejeon, South Korea, resulted in increase of chlorophyll contents and leaf thickness, compared with non-treated control. The foliar application of microbial preparation reduced brown shot-hole disease of Prunus serrulata L. and advanced leaf abscission in Ginkgo biloba L. Collectively, our results suggest that leaf-colonizing bacteria provide potential microbial agents to increase the performance of woody plants such as tree and pepper through spray application.
Lee, Song Min;Kim, Ji-Youn;Kim, Hee Sook;Oh, Ka-Yoon;Lee, Kwang Hui;Lee, Sang-Hyeon;Jang, Jeong Su
Journal of Life Science
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v.31
no.7
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pp.641-653
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2021
The purpose of this study was to confirm the antifungal activity, plant growth-promoting activity, and mineral solubilizing activity of 18 types of bacteria isolated purely from rhizosphere soil. The potential of isolates of the genus Bacillus and Pseudomonas as biocontrol agents was confirmed through the antifungal activity of these isolates. This activity has been determined to be due to various hydrolytic enzymes on the cell wall of plant pathogenic fungi and the production of siderophores in isolates. In addition, most of the isolates have been found to have aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase production activity, indole-3-acetic acid production activity, and nitrogen fixation activity. These characteristics are believed to have a positive effect on root development, growth, and the productivity of crops via a reduction in the concentration of ethylene under conditions of environmental stress, to which plants are commonly exposed. In addition, on testing for the solubilizing activity of the isolates for phosphoric acid, silicon, calcium carbonate, and zinc, some isolates were found to have mineral solubilizing activities. Inoculation of these isolates during plant growth is expected to assist plant growth by converting nutrients necessary for growth into usable forms that can be absorbed by plants. The 18 isolated strains can be used as biocontrol agents due to their antifungal activity, plant growthpromoting activity, and mineral solubilizing activity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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