Effects of exogenous hormones on the proliferation of endophytic fluorescent labeled rhizobia in seeds and growth of the seedlings

doi:10.11686/cyxb2024102

Abstract

Abstract:

The formation， development， and seedling growth of alfalfa nodules are regulated by multiple plant hormones. The proliferation and growth promoting effects of hormones on exogenous rhizobia have been studied， but there is relatively little research on the proliferation and growth promoting effects of hormones on endogenous rhizobia. To address this knowledge gap， three concentrations of 3-indoleacetic acid （IAA）， 6-benzylaminopurine （6-BA）， and 28-homobrassinolide （HBR）， which promote the growth of rhizobium SM12531f， were evaluated. Alfalfa seeds containing cyan fluorescent protein labeled endophytic rhizobia SM12531f were soaked in solutions of one of these three concentrations， and planted. The effects of the exogenous hormones on the number of endophytic rhizobia in alfalfa plant tissue， plant nodulation， and plant growth were analyzed. The results showed that the optimal concentrations for promotional activity of these three hormones were 14 mg·L^-1for IAA， 18 mg·L^-1 for 6-BA， and 2.97 mg·L^-1 for HBR. During the seedling stage， 6-BA and HBR were beneficial for the proliferation， nodulation， and growth of endophytic rhizobia in plants， and the former had a more significant growth promotion effect. The hormone 6-BA resulted in the highest number of endophytic rhizobia colonizing in the roots， with a colony density of 1167 cfu·g^-1 at a dilution of 100 times and aboveground fresh weight of 1.99 g·plant^-1. 6-BA was also beneficial to plants during the branching stage. The endophytic rhizobia formed 833 cfu·g^-1 in plants with an aboveground fresh weight of 5.03 g·plant^-1， when diluted 100 times in a ground root solution. Therefore， in these test conditions， the most suitable hormone for promoting proliferation and growth of alfalfa endophytic rhizobia was 6-BA at 18 mg·L^-1 concentrration. These results provide a theoretical basis for the precise utilization of the nodulation nitrogen fixation effect of endophytic rhizobia in seeds， and lays a foundation for the symbiotic breeding of alfalfa rhizobia.

Key words: endophytic rhizobia, proliferation, promoting growth, auxin, cytokinin, brassinosteroid

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Figures/Tables 11

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处理 Treatment	地上鲜重 Aboveground fresh weight	地上干重 Aboveground dry weight	地下鲜重 Underground fresh weight	地下干重 Underground dry weight
CK	1.73±0.08ab	0.23±0.00b	0.83±0.01b	0.06±0.00c
3-IAA	1.62±0.21b	0.29±0.05ab	0.68±0.01d	0.06±0.00c
6-BA	1.99±0.23a	0.31±0.02a	0.73±0.01c	0.07±0.01b
HBR	1.66±0.15ab	0.29±0.03ab	1.40±0.00a	0.16±0.01a

处理 Treatment	地上鲜重 Aboveground fresh weight	地上干重 Aboveground dry weight	地下鲜重 Underground fresh weight	地下干重 Underground dry weight
CK	1.73±0.08ab	0.23±0.00b	0.83±0.01b	0.06±0.00c
3-IAA	1.62±0.21b	0.29±0.05ab	0.68±0.01d	0.06±0.00c
6-BA	1.99±0.23a	0.31±0.02a	0.73±0.01c	0.07±0.01b
HBR	1.66±0.15ab	0.29±0.03ab	1.40±0.00a	0.16±0.01a

处理 Treatment	地上干重 Aboveground dry weight	地上鲜重 Aboveground fresh weight	地下鲜重 Underground fresh weight	地下干重 Underground dry weight
CK	0.80±0.09ab	4.28±0.47ab	2.33±1.00b	0.36±0.13a
3-IAA	0.39±0.10c	2.06±0.48c	1.19±0.19c	0.21±0.12a
6-BA	0.95±0.19a	5.03±1.20a	3.91±0.20a	0.46±0.23a
HBR	0.51±0.20bc	2.97±1.04bc	2.19±0.14b	0.29±0.12a

处理 Treatment	地上干重 Aboveground dry weight	地上鲜重 Aboveground fresh weight	地下鲜重 Underground fresh weight	地下干重 Underground dry weight
CK	0.80±0.09ab	4.28±0.47ab	2.33±1.00b	0.36±0.13a
3-IAA	0.39±0.10c	2.06±0.48c	1.19±0.19c	0.21±0.12a
6-BA	0.95±0.19a	5.03±1.20a	3.91±0.20a	0.46±0.23a
HBR	0.51±0.20bc	2.97±1.04bc	2.19±0.14b	0.29±0.12a

处理 Treatment	单株叶片数 Leaf number per plant	株高 Plant height （cm）	根长 Root length （cm）
CK	16.00±2.00b	31.66±2.15ab	19.10±0.30a
3-IAA	19.00±1.73ab	29.02±3.21b	14.80±1.10b
6-BA	20.00±1.73a	32.62±2.31a	18.80±0.80a
HBR	19.33±1.53ab	29.64±1.09ab	18.50±0.70a