Using salt-tolerant bacteria to protect plants from salt stress is a promising microbiological treatment strategy for saline-alkali soil improvement. Here, we conducted research on the growth-promoting effect of Brevibacterium frigoritolerans on wheat under salt stress, which has rarely been addressed before. The synergistic effect of B. frigoritolerans combined with representative salt-tolerant bacteria Bacillus velezensis and Bacillus thuringiensis to promote the development of wheat under salt stress was also further studied. Our approach involved two steps: investigation of the plant growth-promoting traits of each strain at six salt stress levels (0, 2, 4, 6, 8, and 10%); examination of the effects of the strains (single or in combination) inoculated on wheat in different salt stress conditions (0, 50, 100, 200, 300, and 400 mM). The experiment of plant growth-promoting traits indicated that among three strains, B. frigoritolerans had the most potential for promoting wheat parameters. In single-strain inoculation, B. frigoritolerans showed the best performance of plant growth promotion. Moreover, a pot experiment proved that the plant growth-promoting potential of co-inoculation with three strains on wheat is better than single-strain inoculation under salt stress condition. Up to now, this is the first report suggesting that B. frigoritolerans has the potential to promote wheat growth under salt stress, especially combined with B. velezensis and B. thuringiensis.
Germination and seedling emergence of 40 barley cultivars and lines having been bred in Korea were studied under different water and salt stress conditions containing different sucrose and KC1 concentration in laboratory at Suweon. This study revealed that the barley cultivars and lines differed markedly in their emergence rate index(ERI), total stand(TS), coleoptile length, seedling height, top and root weight. Those characters of the most cultivars were progressively reduced as water and salt stress increased. Jogangbori, Dongbori 1, SB 77460 and SB 77415 were less sensitive to both stress and will be useful for breeding sources. ERI was highly correlated with TS, coleoptile length and seedling height. ERI and TS between two different solutions were correlated each other, and this study indicated that for screening the varieties or lines tolerant to water and salt stress, both ways were available and should be screened genetic materials with a good germination and emergence rate in I stress conditions.
Proceedings of the Korean Society of Crop Science Conference
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2022.10a
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pp.195-195
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2022
Abiotic stress is a major problem in global agriculture as it negatively affects crop growth, yield, and quality. Wheat (Triticum aestivum) is the world's second-highest-producing food resource, so the importance of mitigating damage caused by abiotic stress has been emerging. In this study, we performed GWAS to search for SNPs associated with salt tolerance and drought tolerance. NaCl (200 mM) treatment was performed at the seedling stage using 613 wheat varieties in Korean wheat core collection. Root length, root surface area, root average diameter, and root volume were measured. Drought stress was applied at the seedling stage, and the above phenotypes were measured. GW AS was performed for each phenotype data using the MLM, MLMM, and FarmCPU models. The best salt-tolerant wheat varieties were 'MK2402', 'Gyeongnam Geochang-1985-3698', and 'Milyang 13', showing superior root growth. The significant SNP AX-94704125 (BA00756838) were identified in all models. The genes closely located to the significant SNP were searched within ± 250 kb of the corresponding SNP. A total of 11 genes were identified within the region. NB-ARC involved in the defense response, FKSI involved in cell wall biosynthesis, and putative BP Ml involved in abiotic stress responses were discovered in the 11 genes. The best drought-tolerant wheat varieties were 'PI 534284', 'Moro of Sind', and 'CM92354-33M-0Y-0M-6Y-0B-0BGD', showing superior root growth. This study discovered SNPs associated with salt tolerance in Korean wheat core collection through GWAS. GWAS of drought tolerance is now proceeding, and the GWAS results will be represented on a poster. The SNPs identified by GWAS can be useful for studying molecular mechanisms of salt tolerance and drought tolerance in wheat.
Hasanuzzaman, Mirza;Hossain, Mohammad Anwar;Fujita, Masayuki
Plant Biotechnology Reports
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v.5
no.4
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pp.353-365
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2011
The present study investigates the possible regulatory role of exogenous nitric oxide (NO) in antioxidant defense and methylglyoxal (MG) detoxification systems of wheat seedlings exposed to salt stress (150 and 300 mM NaCl, 4 days). Seedlings were pre-treated for 24 h with 1 mM sodium nitroprusside, a NO donor, and then subjected to salt stress. The ascorbate (AsA) content decreased significantly with increased salt stress. The amount of reduced glutathione (GSH) and glutathione disulfide (GSSG) and the GSH/GSSG ratio increased with an increase in the level of salt stress. The glutathione S-transferase (GST) activity increased significantly with severe salt stress (300 mM). The ascorbate peroxidase (APX), monodehydroascorbate reductase (MDHAR), dehydroascorbate reductase (DHAR), catalase (CAT) and glutathione peroxidase (GPX) activities did not show significant changes in response to salt stress. The glutathione reductase (GR), glyoxalase I (Gly I), and glyoxalase II (Gly II) activities decreased upon the imposition of salt stress, especially at 300 mM NaCl, with a concomitant increase in the $H_2O_2$ and lipid peroxidation levels. Exogenous NO pretreatment of the seedlings had little influence on the nonenzymatic and enzymatic components compared to the seedlings of the untreated control. Further investigation revealed that NO pre-treatment had a synergistic effect; that is, the pre-treatment increased the AsA and GSH content and the GSH/GSSG ratio, as well as the activities of MDHAR, DHAR, GR, GST, GPX, Gly I, and Gly II in most of the seedlings subjected to salt stress. These results suggest that the exogenous application of NO rendered the plants more tolerant to salinity-induced oxidative damage by enhancing their antioxidant defense and MG detoxification systems.
Kim, Da-Eun;Roy, Swapan Kumar;Kim, Ki-Hyun;Cho, Seong-Woo;Park, Chul-Soo;Lee, Moon-Soon;Woo, Sun-Hee
Proceedings of the Korean Society of Crop Science Conference
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2017.06a
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pp.200-200
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2017
Salinity stress is one of the most important abiotic stresses and severely impairs plant growth and production. Root is the first site for nutrient accumulation like as $Na^+$ in the plant. To investigate the response of wheat root under salinity stress, we executed the characterization of morphology and analysis of metabolites. Wheat seeds cv. Keumgang (Korean cultivar) were grown on the moist filter paper in Petri dish. After 5 days, seedlings were transferred to hydroponic apparatus at 1500 LUX light intensity, at $20^{\circ}C$ with 70% relative humidity in a growth chamber. Seedlings (5-day-old) were exposed to 50mM, 75mM, 100mM NaCl for 5 days. Ten-day-old seedlings were used for morphological characterization and metabolite analysis. Root and leaf length became shorter in high NaCl concentration compared to following NaCl treatment. For confirmation of salt accumulation, wheat roots were stained with $CoroNa^+$ Green AM, and fluoresce, and the image was taken by confocal microscopy. $Na^+$ ion accumulation rate was higher at 100mM compared to the untreated sample. Furthermore, to analyze metabolites in the wheat root, samples were extracted by $D_2O$ solvent, and extracted sample was analyzed by 1H NMR spectroscopy. Fourteen metabolites were identified in wheat roots using NMR spectroscopy. Methanol and ethanol were up-regulated, whereas formate, aspartate, aminobutyrate, acetate and valine were down-regulated under salinity stress on roots of wheat. Fumarate had no change, while glucose, betaine, choline, glutamate and lactate were unevenly affected during salinity stress.
Increasing soil salinity is one of the global challenges that the agriculture sector in Egypt has been facing; 33% of the cultivated land in Egypt, which includes merely 3% of the entire land area, is already salinized. The present review sheds light on the role of fungal biopriming, a technique in which hydrated seeds are inoculated with beneficial fungal flora, in mitigating the deleterious influence of NaCl tension. Endophytic fungi were recognized to be able to interact with several plant species, markedly contributing to the mitigation of NaCl stress in these plants, such that some plants get impoverished to their absent associated microbes under stressful conditions.
As a cultivar of Korean wheat, 'Keumgang' wheat variety has a fast growth period and can be grown stably. Hexaploid wheat (Triticum aestivum) has moderately high salt tolerance compared to tetraploid wheat (Triticum turgidum L.). However, the molecular mechanisms related to salt tolerance of hexaploid wheat have not been elucidated yet. In this study, the candidate genes related to salt tolerance were identified by investigating the genes that are differently expressed in Keumgang variety and examining salt tolerant mutation '2020-s1340.'. A total of 85,771,537 reads were obtained after quality filtering using NextSeq 500 Illumina sequencing technology. A total of 23,634,438 reads were aligned with the NCBI Campala Lr22a pseudomolecule v5 reference genome (Triticum aestivum). A total of 282 differentially expressed genes (DEGs) were identified in the two Triticum aestivum materials. These DEGs have functions, including salt tolerance related traits such as 'wall-associated receptor kinase-like 8', 'cytochrome P450', '6-phosphofructokinase 2'. In addition, the identified DEGs were classified into three categories, including biological process, molecular function, cellular component using gene ontology analysis. These DEGs were enriched significantly for terms such as the 'copper ion transport', 'oxidation-reduction process', 'alternative oxidase activity'. These results, which were obtained using RNA-seq analysis, will improve our understanding of salt tolerance of wheat. Moreover, this study will be a useful resource for breeding wheat varieties with improved salt tolerance using molecular breeding technology.
Proceedings of the Korean Society of Crop Science Conference
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2022.10a
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pp.189-189
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2022
Soil salinity negatively affects plant growth, productivity, and metabolism. Rice is known to have more sensitive phenotypes than other cereal crops, such as wheat, sorghum, and barley. We characterized the molecular function of rice C3HC4 as a really interesting new gene (RING). Oryza sativa RING finger protein H2-3 (OsRFPH2-3) was highly expressed in 100 mM NaCl. To identify the localization of OsRFPH2-3, we fused vectors that include C-terminal GFP protein (35S;;OsRFPH2-3-GFP). OsRFPH2-3 was expressed in the nucleus in rice protoplasts. An in vitro ubiquitin assay demonstrated that OsRFPH2-3 possessed E3-ubiquitin ligase activity. However, the mutated OsRFPH2-3 were not possessed any E3-ubiquitin ligase activity. Under normal conditions, there is no significant phenotypic difference between transgenic plants and WT plants. However, OsRFPH2-3-overexpressing plants exhibited higher fresh weight and length under saline conditions. Also, transgenic plants maintain higher chlorophyll, proline, and soluble sugar contents and lower H2O2 and MDA contents than the wild type; these results support transgenic plants with enhanced salinity tolerance phenotypes.
Kang, Su Jin;Seo, Ji Yeon;Cho, Kye Man;Lee, Chang Kwon;Kim, Jeong Hwan;Kim, Jong-Sang
Preventive Nutrition and Food Science
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v.21
no.3
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pp.221-226
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2016
A new type of doenjang was manufactured by mixing soaked soybean, koji (Rhizopus oryzae), cheonggukjang (Bacillus amyloliquefaciens MJ1-4 and B. amyloliquefaciens EMD17), and Pichia farinosa SY80 as a yeast, salt, and water, followed by fermentation with koji that was made by fermenting whole wheat with R. oryzae. The mixed culture doenjang was designed to have a more palatable flavor and stronger biological activities than the conventional product. The extract of mixed culture doenjang showed higher antioxidant activity than the commercial doenjang as evaluated by the ferric reducing antioxidant power assay although it was not significantly different from the commercial product in 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl and 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) radical scavenging activities. Further, the mixed culture doenjang reduced intracellular reactive oxygen species levels and protected cells from glutamate-induced cytotoxicity more efficiently in human hippocampal HT22 neuroblastoma cells than the commercial doenjang. In conclusion, a newly-developed mixed culture doenjang had a strong antioxidant activity in vitro and cultured cell model systems, exhibited a potential to prevent oxidative stress-associated disorders although animal and clinical studies are needed to confirm its in vivo efficacy.
This study was conducted to enhance the protein quality of wheat flour extrudates with the addition of fish sauce by-products and dried biji. The experimental design was used to determine the optimum ratio of each ingredient. The compositional and functional properties of test extrudate were measured, and these values were applied to the mathematical models. A canonical form and trace plot showed that the influence of each ingredient on the mixture final product. Protein content of extrudate was increased by the addition of the dried biji, and bending failure stress of extrudate became hardened due to interaction effects between dried biji and pacific sand lance sauce by-product. Also, the addition of dried biji decreased ash and salt contents. An optimum formulation was obtained as 15.83 : 44.17 : 40% with numerical and 15.74 : 44.26 : 26.40% with graphical method (pacific sand lance sauce by-product : dried biji : wheat flour). Based on the growth performance, feed conversion efficiency was slightly lower than control group, but the protein content in feed extrudate increased to a large extent compared to that mixed with wet biji.
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