Aufsteigende Migration von endophytischen Rhizobien von den Wurzeln zu den Blättern in Reispflanzen und Bewertung der Vorteile für die Physiologie des Reisanbaus

Rhizobien, die Wurzelknötchen-Endosymbionten von Hülsenfrüchten, bilden auch natürliche endophytische Assoziationen mit den Wurzeln wichtiger Getreidepflanzen. Trotz ihres weit verbreiteten Vorkommens bleibt viel über die Besiedlung von Getreide durch Rhizobien unbekannt. Wir untersuchten die Infektion, Verbreitung und Besiedlung gesunder Reisgewebetypen durch vier Arten von mit gfp markierten Rhizobien und ihren Einfluss auf die Wachstumsphysiologie von Reis. Die Ergebnisse zeigten einen dynamischen Infektionsprozess, der mit der Oberflächenbesiedlung des Rhizoplan (insbesondere bei der Entstehung lateraler Wurzeln) begann, gefolgt von endophytischer Besiedlung innerhalb der Wurzeln, und dann aufsteigender endophytischer Migration zur Stammgrundlage, Blattscheide und zu den Blättern, wo sich hohe Populationen entwickelten. In situ CMEIAS-Bildanalyse ergab lokale endophytische Populationsdichten von bis zu 9 x 10(10) Rhizobien pro cm3 infizierter Wirtgewebe, während Plattierungsexperimente schnelles, vorübergehendes oder anhaltendes Wachstum je nach Rhizobienstamm und untersuchtem Reisgewebe anzeigten. Reispflanzen, die mit bestimmten Teststämmen von gfp-markierten Rhizobien inokuliert wurden, produzierten signifikant höhere Wurzel- und Sprossbiomasse; erhöhten ihre Photosyntheserate, stomatale Leitfähigkeit, Transpirationsgeschwindigkeit, Wassernutzungseffizienz und Fläche des Flaggenblatts (das als das aktivste Fotosyntheseblatt gilt); und akkumulierten höhere Mengen an Indolessigsäure und Gibberellin-Wachstumsregulationsphytohormonen. Gesamthaft zeigen die Ergebnisse, dass diese endophytische Pflanzen-Bakterien-Assoziation viel umfassender, invasiver und dynamischer ist als bisher angenommen, einschließlich der Verbreitung in sowohl unterirdischen als auch überirdischen Geweben und der Verbesserung der Wachstumsphysiologie durch mehrere Rhizobienarten, was ihr Interesse und potenziellen Wert als Bio-Dünger-Strategie für eine nachhaltige Landwirtschaft zur Produktion der wichtigsten Getreidearten der Welt erhöht.