ВЛИЯНИЕ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ БИОУДОБРЕНИЙ НА КАЧЕСТВО ВОЛОКНА ХЛОПЧАТНИКА И ЭКСПРЕССИЮ ГЕНОВ, ОТВЕТСТВЕННЫХ ЗА РАЗВИТИЕ ПРИЗНАКА

Маматкулова Ш.Х.; Маматкулова Г.Ф.; Камбурова В.С.; Дарманов М.М.; Латыпова Э.А.

УДК 577.12

DOI 10.36461/NP.2022.61.1.011

ВЛИЯНИЕ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ БИОУДОБРЕНИЙ НА КАЧЕСТВО ВОЛОКНА ХЛОПЧАТНИКА И ЭКСПРЕССИЮ ГЕНОВ, ОТВЕТСТВЕННЫХ ЗА РАЗВИТИЕ ПРИЗНАКА

Ш.Х. Маматкулова1, младший научный сотрудник; Г.Ф. Маматкулова1, стажер-исследователь; В.С. Камбурова1, канд. биол.наук, PhD, зав. лабораторией; М.М. Дарманов1 канд. биол.наук, PhD, зав. лабораторией; Э.А. Латыпова2, доцент

1 Центр геномики и биоинформатики Академии Наук Республики Узбекистан, г. Ташкент, Узбекистан,

тел. +998 99 846-41-02, e-maiL: [email protected];

2 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пензенский государственный аграрный университет», г. Пенза, Россия, тел. 8 (9680) 32-19-80, e-maiL: [email protected]

Хлопчатник - одна из важнейших сельскохозяйственных культур с натуральными волокнами. 20 % обрабатываемых земель во всем мире и 33 % орошаемых сельскохозяйственных угодий подвержены засолению, и эта площадь ежегодно увеличивается на 10 процентов. Известно, что солевой стресс оказывает отрицательное воздействие на все основные физиологические и фенотипические параметры хлопчатника, включая основной признак - качество волокна. Для снижения негативных эффектов солевого стресса на хлопчатник используют два взаимодополняющих подхода: создание солеустойчивых сортов и улучшение агротехнологических приемов с использованием различных биостимуляторов. В связи с этим нами было исследовано влияние биостимуляторов на параметры качества волокна и экспрессию генов, ответственных за развитие данного признака. Наши исследования показали, что использование микробиологических удобрений оказывает положительное влияние на параметры качества хлопкового волокна. При этом наибольшим положительным эффектом обладал препарат Ризоком-1. Данный препарат увеличивал один из самых значимых параметров качества волокна - длину волокна. Кроме того, Ризоком-1 максимально увеличивает прочность волокна хлопчатника без снижения индекса его однородности. Морфологические данные подтверждены результатами по экспрессии соответствующих генов. Так препараты Ризоком-1 и Микро-1 оказывали существенное влияние на уровень экспрессии генов, обуславливающих синтез сахаров (SPS и SuSy) и ненасыщенных жирных кислот (FAD2), а также синтеза полисахаридов клеточной стенки (CESA2). Механизм действия препарата Хосил на качество волокна преимущественно обусловлен влиянием на уровень экспрессии генов, регулирующих биосинтез гормонов, принимающих участие в развитии волокна хлопчатника.

Ключевые слова: хлопчатник, солевой стресс, микробиологические удобрения, качество волокна, экспрессия генов.

Для цитирования: Маматкулова Ш.Х., Маматкулова Г.Ф., Камбурова В.С., Дарманов М.М., Латыпова Э.А. Влияние микробиологических биоудобрений на качество волокна хлопчатника и экспрессию генов, ответственных за развитие признака. Нива Поволжья, 2022, 1 (61), с. 01004. DOI 10.36461/N Р.2022.61.1.011.

Введение

Хлопчатник - одна из важнейших сельскохозяйственных культур с натуральными волокнами, используемая в качестве пищевого масла и биотоплива. В течение своей жизни он сталкивается с рядом биотических и абиотических стрессов, среди которых засоление стало одной из основных угроз для устойчивого производства хлопчатника во всем мире.

Около 45 миллионов гектаров орошаемых земель засолены, что приводит к потерям в 27,3 миллиарда долларов США в год [2, 8, 10]. По

оценкам, 20 % обрабатываемых земель во всем мире и 33 % орошаемых сельскохозяйственных угодий подвержены засолению, и эта площадь ежегодно увеличивается на 10 процентов. Прогнозируется, что к 2050 году более 50 % пахотных земель будет засолено [13, 14].

Солевой стресс нарушает осмотический и ионный гомеостаз на клеточном уровне, подавляет фотосинтез, снижает выработку клеточной энергии и приводит к окислительно-восстановительному дисбалансу. Следовательно, ингибиро-ванный фотосинтез нарушает клеточный

метаболизм, что приводит к аномальному росту растений [16].

Кроме того, длительное воздействие солевого стресса приводит к снижению урожайности и качества волокна. Снижение урожайности проявляется как снижением числа и веса коробочек, так выходом волокна [1, 10].

При этом такое отрицательное влияние на урожайность объясняется снижением активности катаболических процессов, в том числе фотосинтеза [1, 10].

Снижение качества волокна проявляется в виде уменьшения длины волокна и увеличения микронейра. Такое влияние абиотических факторов на один из важнейших агрономических признаков хлопчатника обусловлено как уменьшением синтеза углеводов за счет снижения активности фотосинтеза, так и нарушением процесса элонгации за счет нарушения проницаемости мембран и организации микротрубочек и цитос-келета [1, 10].

В ряде работ также показано, что в условиях солевого стресса изменяются не только морфологические признаки качества волокна, но и уровень экспрессии соответствующих генов. Так, в работе Singh et aL. [11] показано, что уровни экспрессии целлюлозосинтазы, ксилоглюкан: кси-логлюкозилтрансферазы и гликозилгидролаз различались у солеустойчивых и солечувстви-тельных сортов. Это предполагает модуляцию структуры клеточной стенки и распределение сахаров в направлении осмопротекторов вместо биосинтеза клеточной стенки в толерантных разновидностях [11].

Zhang et aL [15], используя метод RNA-Seq нового поколения для анализа транскрипционных изменений при солевом и щелочном стрессе у хлопчатника, выявили, что гены, связанные с метаболизмом крахмала и сахарозы, регулируются в ответ на высокий pH при Na2CO3 стрессе, индуцируя у растений гормональную передачу сигнала и активность ключевых ROS в ответ на ионную токсичность и внутриклеточный ионный гомеостаз.

Для снижения негативных эффектов солевого стресса на растения используют два взаимодополняющих подхода: создание солеустойчивых сортов и улучшение агротехнологических приемов [3, 7, 9, 10, 12]. Биостимуляторы растений, иногда называемые сельскохозяйственными биостимуляторами, представляют собой разнообразные вещества, которые добавляются в окружающую среду вокруг растения и положительно влияют на рост и питание растений, а также на устойчивость к абиотическим и биотическим стрессам [3, 7, 9, 10, 12]. Однако, данных по влиянию биостимуляторов на геномные и агрономические признаки хлопчатника не обнаружено.

Таким образом, понимание геномных механизмов влияния биостимуляторов на основной агрономический признак хлопчатника - качество волокна позволит вырабатывать лучшие стратегии защиты хлопчатника от солевого стресса и снизить потери урожайности и качества волокна хлопчатника при выращивании культуры на засоленных почвах.

В связи с этим в данном исследовании было изучено влияние некоторых микробиологических биостимуляторов на параметры качества волокна хлопчатника и уровень экспрессии соответствующих генов.

Методы и материалы

Объектом исследования были сорта хлопчатника серии Порлок и биопрепараты (Ризоком-1, Хосил и Микро-1), использованные для обработки при выращивании этих сортов. Обработка семян проводилась путем замачивания семян в растворе биостимулятора согласно инструкции производителя. В качестве контроля использовались необработанные семена хлопчатника. Для достижения цели исследований эксперименты проводили на растениях, выращенных в полевых условиях в Специализированном семеноводческом хозяйстве Центра геномики и биоинформатики Академии наук Республики Узбекистан. Полевые эксперименты были выполнены с помощью рендомизированных блоков. Повторность вариантов опыта равна трем.

Оценка качества волокна материалов исследования проводилась на оборудовании HVI (High Volume Instrumentation) в центре сертификации качества волокна «СИФАТ».

Тотальную РНК выделяли из листьев трех независимых растений каждого варианта с использованием набора RNeasy Mini Kit (Qiagen, Германия) в соответствии с инструкциями производителя и элюировали водой, свободной от нук-леаз. Чистота РНК была проверена присутствием и интенсивностью рибосомальной РНК в 1 % ага-розном геле, содержащим 2,2 М формальдегида в присутствии бромистого этидия. Для очищения образцов от примесей ДНК образцы РНК были обработаны набором Turbo DNase kit (Ambion, США), не содержащим РНКазу, согласно инструкции производителя и были очищены дополнительным этапом очистки с помощью фенол-хлороформа (5:1; Ambion) и преципитации этанолом. Концентрация общей РНК измерялась на спектрофотометре (GENESYS 10UV, Thermo Scientific, USA).

Для анализа целевых генов с помощью обратной транскрипции (RT-PCR) комплементарная ДНК (кДНК) была синтезирована из общей РНК образцов хлопчатника с помощью обратной транскриптазы с использованием набора для синтеза кДНК SuperScript® III First-Strand Synthesis

System (Thermo Fisher, США) в соответствии с инструкциями производителя.

Реакция одношаговой обратной транскрипции (RT-PCR) была проведена с использованием набора LightCycLer® 480 RNA Master Hydrolysis Probes согласно инструкции производителя (Roche).

Для определения экспрессии гена применен метод количественной ПЦР с обратной транскрипцией с использованием определения ам-пликонов на основе SYBR Green и набора LightCycLer® 480 SYBR Green I Master (Roche).

Количественный ПЦР с обратной транскрипцией был проведен на приборе LightCycLer480 Instrument II со следующим циклическим профилем: 95 °С в течение 5 мин, затем 45 циклов: 10 с при 95 °С, 15 с при 60 °С и 15 с при 72 °С. Каждая реакционная смесь qRT-PCR содержала 10 мкл SYBR Green I Master (Roche, Швейцария), 1 мкл прямого праймера (10 мкМ),

Праймеры, использованные

1 мкл обратного праймера (10 мкМ), 2 мкл кДНК (четырех-кратное разбавление) и 6 мкл ddH2O. Транскрипт гена убиквитина 7 хлопчатника (Gh_UBQ7) использовали для нормализации уровней экспрессии продуктов QТ-ПЦР. Все реакции были выполнены с тремя техническими повторностями.

Метод 2"ААа был использован для расчета относительной экспрессии дифференциально экспрессированных генов [5].

В работе были использованы праймеры для RT-PCR, представленные в таблице 1.

Все данные были подвергнуты дисперсионному анализу (ANOVA) с использованием пакета программ ОпдтРго 7.0. Данные представлены как средняя ± стандартная ошибка из 3 биологических и 3 технических повторов.

Значимость различий между средними значениями определяли с помощью теста Туки. Различия в Р $ 0,05 считались значимыми.

Таблица 1

количественного ЯТ-РСЯ

Название праймера Праймерная последовательность (5'^3) Кодируемый белок

Gh NCED5 F TGGAACGCTTGGGAGGAG NCED5 (9-цис-эпоксикаротиноид диоксигеназа)

Gh NCED5 R TCGGCAATGGCGAGATAA

Gh GH3.17 F AAAGG CAGTGACAAAGG CAAA GH3.17 (индол-3-уксусная кислота-амидосинтетаза)

Gh GH3.17 R TTCTTCCACCGTGGAGCAAC

Gh IAA27 F TGGGAATATTGCTCCAGCTTCA IAA27 (ауксин-чувствительный белок IAA27)

Gh IAA27 R AGGGTGAGAAGCCATCGTATTC

Gh SOT5 F CTTTGGCACTTCACGAACAAG SOT5 (цитозольная сульфотрансфераза 5)

Gh SOT5 R AACTCACGCCTCTGGTAAAC

Gh OPR3 F GCTTACGGGCAAACCGAATC OPR3 (12-оксо-фито-диеноатредуктаза 3)

Gh OPR3 R AGGCGGCCGTAAGATACAAG

Gh ICS1 F ATCGAGTGGCTCCATGCTCAAC ICS1 (изохоризмат-синтаза 2)

Gh ICS1 R CGGCGGCACCAACAAGATTATG

Gh SPS F CCTGCCTCTTTCATGTTCAA SPS (сахарозо-фосфатсинтаза)

Gh SPS R CAGTCCTACTCGCTACTTCGTG

Gh SuSy F GGCTTTTTCTTGTCCGACCATA SuSy (сахарозо-синтаза)

Gh SuSy R AAAGGAAGAGGCGGGTTTTCC

Gh FAD2 F ATTTCGGGGTGTTGAACAAAGTGTT FAD2 (Д-12 олеат десатураза)

Gh FAD2 R CCCTCCACATTGCCTTGTAAATC

Gh CESA2 F CGAAAGATGGCCCTGTACTAGAAA CESA2 (каталитическая субъединица 2 целлюлозосинтазы А)

Gh CESA2 R GCCAAAGCTACTGCTTCATTCAA

Результаты и их обсуждение

Известно, что солевой стресс оказывает отрицательное воздействие на все основные физиологические и фенотипические параметры растения, включая основной признак - качество волокна [10]. В связи с этим нами было исследовано влияние биостимуляторов на параметры качества волокна.

Результаты показывают, что все использованные биостимуляторы не оказывают статистически значимого влияния на параметр микро-нейра (табл. 2), что свидетельствует об отсутствии воздействия на толщину волокна. Вместе с тем, анализ влияния биостимуляторов на

параметр длины волокна (иНМ) показал, что разные стимуляторы оказывают различное воздействие. Так препарат Микро-1 не оказывает статистического значимого влияния на данный параметр, в то время как препараты Ризоком-1 и Хосил увеличивают его (табл. 2).

Полученные результаты свидетельствуют об положительном эффекте препаратов Ризоком-1 и Хосил на один из самых значимых параметров качества волокна хлопчатника и позволяют предположить о влиянии данных стимуляторов на обмен углеводов, которые определяют развитие клеточной стенки волокна. Данные результаты согласуются с имеющимися литературными

данными о влиянии микроорганизмов на обмен углеводов при абиотических стрессах [4, 6].

Наряду с этим, полученные данные показали, что все использованные стимуляторы практически не влияли на параметр элонгации, тогда как их воздействие на параметр прочности волокна было противоположным. При этом все биостимуляторы статистически достоверно увеличивают прочность волокна, однако, максимальный эффект на данный параметр наблюдался при применении препарата Ризоком-1. Также следует отметить, что при повышении длины и прочности волокна препараты не снижают индекса однородности волокна.

Влияние биостимуляторов на

Таким образом, наши исследования показали, что использование биостимуляторов оказывает положительное влияние на параметры качества волокна. При этом наибольшим положительным эффектом обладал препарат Ризоком-1.

Для выявления механизма влияния микробиологических биостимуляторов на качество волокна хлопчатника было изучено изменение уровня экспрессии генов, ответственных за развитие волокна, под воздействием этих биостимуляторов. При этом полученные результаты указывают, что влияние биостимуляторов различалось в зависимости от типа препарата (табл. 3).

Таблица 2

параметры качества волокна

Образец Микронейр Длина волокна, дюйм Однородность волокна Отражающая способность, % Прочность волокна, гс/текс Элонгация волокна

Контроль 4,5±0,01 1,12±0,002 82,4±0,42 11,0±0,09 28,3±0,18 6,1±0,07

Ризоком-1 4,5±0,03 1,16±0,003 84,5±0,38 8,1±0,03 30,7±0,19 6,2±0,06

Хосил 4,7±0,03 1,16±0,004 84,3±0,41 8,5±0,04 30,3±0,21 6,3±0,07

Микро-1 4,5±0,01 1,14±0,003 83,2±0,38 9,8±0,06 28,9±0,17 6,1±0,05

Таблица 3

Влияние биостимуляторов на уровень экспрессии генов, ответственных за развитие волокна хлопчатника

Название генов Контроль Ризоком-1 Хосил Микро-1

Gh NCED5 1,00±0,04 1,04±0,09 2,04±0,08 1,03±0,1

Gh GH3.17 1,00±0,03 1,02±0,08 2,12±0,04 1,04±0,11

Gh IAA27 1,00±0,02 1,07±0,11 1,97±0,07 1,02±0,08

Gh SOT5 1,00±0,04 1,03±0,06 2,52±0,08 1,04±0,09

Gh OPR3 1,00±0,03 1,05±0,1 2,95±0,07 1,03±0,08

Gh ICSI 1,00±0,06 1,03±0,08 3,16±0,08 1,04±0,1

Gh SPS 1,00±0,03 2,23±0,07 1,56±0,09 2,16±0,09

Gh SuSy 1,00±0,08 2,54±0,06 1,45±0,07 1,87±0,04

Gh FAD2 1,00±0,06 1,54±0,04 1,23±0,06 1,39±0,05

Gh CESA2 1,00±0,05 2,31±0,05 2,14±0,06 1,91±0,06

Примечание: Уровни экспрессии генов были нормализованы с использованием гена убиквитина Gh_UBQ7 в качестве эталона. В качестве контроля использовали уровень экспрессии соответствующего гена у растений Порлок-4 без обработки препаратом. Значение Р $ 0,05. Название генов приведено в табл. 1.

Так, полученные результаты свидетельствуют о том, что все использованные препараты (Ризоком-1, Хосил и Микро-1) оказывают положительное влияние на уровень экспрессии генов качества волокна. Однако было выявлено, что молекулярный механизм реализации эффектов данных препаратов был различным.

Так, препараты Ризоком-1 и Микро-1 оказывали существенное влияние на уровень экспрессии генов, обуславливающих синтез сахаров (SPS и SuSy) и ненасыщенных жирных кислот (FAD2), а также синтеза полисахаридов клеточной стенки (CESA2) (табл. 3).

Сахара и полисахариды клеточной стенки обуславливают длину и толщину волокна, а

липиды - прочность волокна. При этом из полученных результатов видно, что препарат Ризо-ком-1 оказывает более заметное влияние на экспрессию генов биосинтеза растворимых сахаров, полисахаридов и липидов. Наряду с этим было выявлено, что препарат Хосил вызывал более равномерное увеличение уровня экспрессии генов. Его механизм действия на качество волокна преимущественно обусловлен влиянием на уровень экспрессии генов, регулирующих биосинтез гормонов, принимающих участие в развитии волокна хлопчатника.

Заключение

Таким образом, полученные результаты показали, что все использованные биостимуляторы

оказывают положительное влияние на устойчивость хлопчатника к солевому стрессу, влияя на уровень экспрессии ключевых генов, определяющих развитие волокна.

Однако, как показали результаты экспериментов, механизм реализации эффектов данных препаратов был различным. При этом эффект препаратов Ризоком-1 и Микро-1 преимущественно опосредовался повышением уровня

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

экспрессии генов, обуславливающих биосинтез водорастворимых сахаров и ненасыщенных жирных кислот, а также синтеза полисахаридов клеточной стенки.

Положительное влияние препарата Хосил обусловлено влиянием на уровень экспрессии генов, регулирующих биосинтез гормонов, принимающих участие в развитии волокна хлопчатника.

Литература

1. AbdeLraheem A., EsmaeiLi N., O'ConneLL M., Zhang J. Progress and perspective on drought and salt stress toLerance in cotton. IndustriaL Crops & Products, 2019, v. 130, p. 118-129.

2. Anschutz U., Becker D., ShabaLa S. Going beyond nutrition: reguLation of potassium homoeostasis as a common denominator of pLant adaptive responses to environment. JournaL of PLant PhysioLogy, 2014, v. 171, p. 670-687.

3. De VasconceLos A.C.F., Chaves L.H.G. BiostimuLants and Their RoLe in Improving PLant Growth under Abiotic Stresses, BiostimuLants in PLant Science. In: BiostimuLants in PLant Science (eds. S.M. MirmajLessi, R. Radhakrishnan), 2019, IntechOpen; UK, p. 1-14.

4. Jha Y., Subramanian R.B. Effect of Root-Associated Bacteria on SoLubLe Sugar MetaboLism in PLant Under EnvironmentaL Stress. In: PLant MetaboLites and ReguLation Under EnvironmentaL Stress, 2018, Academic Press: USA, р. 231-240.

5. Livak K.J., Schmittgen T.D. AnaLysis of ReLative Gene Expression Data Using ReaL-Time Quantitative PCR and the 2(-DeLta DeLta C(T)) Method. Methods, 2001, v. 25 (4), p. 402-408.

6. NayLor D., CoLeman-Derr D. Drought Stress and Root-Associated BacteriaL Communities. Frontiers in PLant Science, 2018, v. 8:2223. DOI: 10.3389/fpLs.2017.02223.

7. Ma Y., Vosatka M., Freitas H. EditoriaL: BeneficiaL Microbes ALLeviate CLimatic Stresses in PLants. Frontiers in PLant Science, 2019, v. 10:595. DOI: 10.3389/fpLs.2019.00595.

8. Pandey A.K., Ghosh A., Rai K., Fatima A., Agrawa M., AgrawaL S.B. Abiotic Stress in PLants: A GeneraL OutLine. In: Approaches for Enhancing Abiotic Stress ToLerance in PLants. (eds. Hasanuzzaman M. еt aL.) 2019, CRC Press; USA. p. 1-45.

9. RouphaeL Y., CoLLa G. EditoriaL: BiostimuLants in AgricuLture. Frontiers in PLant Science, 2020, v. 11:40. DOI: 10.3389/fpLs.2020.00040.

10. Sharif I., ALeem S., Farooq J., Rizwan M., Younas A., Sarwar G., Munir S. SaLinity stress in cotton: effects, mechanism of toLerance and its management strategies. PhysioLogy and MoLecuLar BioLogy of PLants,

2019, v. 25, p. 807-820.

11. Singh R., Pandey N., Kumar A., Shirke P.A. PhysioLogicaL performance and differentiaL expression profiLing of genes associated with drought toLerance in root tissue of four contrasting varieties of two Gossypium species. ProtopLasma, 2016, v. 253, p. 163-174.

12. Van Oosten M.J., Pepe O., De PascaLe S., SiLLetti S., Maggio A. The roLe of biostimuLants and bioeffectors as aLLeviators of abiotic stress in crop pLants. ChemicaL and BioLogicaL TechnoLogies in AgricuLture, 2017, v. 4:5. DOI: 10.1186/s40538-017-0089-5.

13. Van ZeLm E., Zhang Y., Testerink C. SaLt ToLerance Mechanisms of PLants. Annu. Rev. PLant BioL,

2020, v. 71, p. 403-433.

14. VoLkov V., BeiLby M.J. EditoriaL: SaLinity ToLerance in PLants: Mechanisms and ReguLation of Ion Transport. Frontiers in PLant Science, 2017, v. 8:1795. DOI: 10.3389/fpLs.2017.01795.

15. Zhang B., Chen X., Lu X., Shu Na., Wang X., Yang, X., Ye W. Transcriptome AnaLysis of Gossypium hirsutum L. ReveaLs Different Mechanisms among NaCL, NaOH and Na2CO3 Stress ToLerance. Sci Rep. 2018, v. 8:13527. DOI:10.1038/s41598-018-31668-z.

16. Zhang F., Zhu G., Du L., Shang X., Cheng C., Yang B., Guo W. Genetic regu-Lation of saLt stress toLerance reveaLed by RNA-Seq in cotton dipLoid wiLd species Gossypium davidsonii. Sci Rep, 206, v. 6:20582. DOI: 10.1038/srep20582.

UDC 577.12

DOI 10.36461/NP.2022.61.1.011

EFFECT OF MICROBIOLOGICAL BIOFERTILIZERS ON COTTON FIBER QUALITY AND EXPRESSION OF GENES RESPONSIBLE FOR THE TRAIT DEVELOPMENT

Sh.Kh. Mamatkulova1, junior researcher; G.F. Mamatkulova1, research intern; V.S. Kamburova1, Candidate of Biological Sciences, head of laboratory; M.M. Darmanov1, Candidate of Biological Sciences, head of laboratory; E.A. Latypova2, assistant-professor

1 Center of Genomics and Bioinformatics, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Tashkent, Uzbekistan, tel. +998 99 846-41-02, e-mail: [email protected];

2 Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Penza State Agrarian University", Penza, Russia, tel. 8 (9680) 32-19-80, e-mail: [email protected]

Cotton is one of the most important natural fiber crops. 20% of cultivated land worldwide and 33% of irrigated farmland is subject to salinity, and this area is increasing by 10% annually. It is known that salt stress has a negative effect on all main physiological and phenotypic parameters of cotton, including the main trait -fiber quality. To reduce negative effects of salt stress on cotton, two complementary approaches are used: creation of salt-tolerant varieties and improvement of agrotechnological methods using different biostimulants. In this connection the effect of biostimulants on fiber quality parameters and expression of gens responsible for development of this trait was studied. Our studies have shown that the use of microbial fertilizers has a positive effect on fiber quality parameters. In this case the preparation Rizokom-1 had the greatest positive effect. This preparation increased one of the most important fiber quality parameters - fiber length. Besides, Rizokom-1 maximally increases fiber strength of cotton without reduction of its homogeneity index. The morphological data were confirmed by the results of expression of corresponding genes. Thus, Rizokom-1 and Micro-1 preparations significantly affected the expression level of genes responsible for synthesis of sugars (SPS and SuSy) and unsaturated fatty acids (FAD2), as well as for synthesis of cell wall polysaccharides (CESA2). The mechanism of action of the preparation Hosyl on fiber quality is mainly due to its effect on the expression level of genes regulating hormone biosynthesis involved in cotton fiber development.

Keywords: cotton, salt stress, microbial fertilizers, fiber quality, gene expressions.

References

1. Abdelraheem A., Esmaeili N., O'Connell M., Zhang J. Progress and perspective on drought and salt stress tolerance in cotton. Industrial Crops & Products, 2019, v. 130, p. 118-129.

2. Anschutz U., Becker D., Shabala S. Going beyond nutrition: regulation of potassium homoeostasis as a common denominator of plant adaptive responses to environment. Journal of Plant Physiology, 2014, v. 171, p. 670-687.

3. De Vasconcelos A.C.F., Chaves L.H.G. Biostimulants and Their Role in Improving Plant Growth under Abiotic Stresses, Biostimulants in Plant Science. In: Biostimulants in Plant Science (eds. S.M. Mirmajlessi, R. Radhakrishnan), 2019, IntechOpen; UK, p. 1-14.

4. Jha Y., Subramanian R.B. Effect of Root-Associated Bacteria on Soluble Sugar Metabolism in Plant Under Environmental Stress. In: Plant Metabolites and Regulation Under Environmental Stress, 2018, Academic Press: USA, p. 231-240.

5. Livak K.J., Schmittgen T.D. Analysis of Relative Gene Expression Data Using Real-Time Quantitative PCR and the 2(-Delta Delta C(T)) Method. Methods, 2001, v. 25 (4), p. 402-408.

6. Naylor D., Coleman-Derr D. Drought Stress and Root-Associated Bacterial Communities. Frontiers in Plant Science, 2018, v. 8:2223. DOI: 10.3389/fpls.2017.02223.

7. Ma Y., Vosatka M., Freitas H. Editorial: Beneficial Microbes Alleviate Climatic Stresses in Plants. Frontiers in Plant Science, 2019, v. 10:595. DOI: 10.3389/fpls.2019.00595.

8. Pandey A.K., Ghosh A., Rai K., Fatima A., Agrawa M., Agrawal S.B. Abiotic Stress in Plants: A General Outline. In: Approaches for Enhancing Abiotic Stress Tolerance in Plants. (eds. Hasanuzzaman M. et al.) 2019, CRC Press; USA. p. 1-45.

9. Rouphael Y., Colla G. Editorial: Biostimulants in Agriculture. Frontiers in Plant Science, 2020, v. 11:40. DOI: 10.3389/fpls.2020.00040.