Rhizobacteria containing ACC-deaminase confer salt tolerance in maize grown on salt-affected fields

摘要

Salt stress is one of the major constraints hampering agricultural production owing to its impact on ethylene production and nutritional imbalance. A check on the accelerated ethylene production in plants could be helpful in minimizing the negative effect of salt stress on plant growth and development. Four Pseudomonas, 1 Flavobacterium, and 1 Enterobacter strain of plant growth promoting rhizobacteria containing 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC)-deaminase were selected and their effects on growth and yield of maize were investigated to improve the salt tolerance of maize grown on salt-affected fields. The selected rhizobacterial isolates reduced or eliminated the classical “triple” response, indicating their ability to reduce stress-induced ethylene levels. Results showed that rhizobacterial strains, particularly Pseudomonas and Enterobacter spp., significantly promoted the growth and yield of maize compared with the non-inoculated control. Pseudomonas fluorescens increased plant height, biomass, cob yield, grain yield, 1000 grain mass, and straw yield of maize up to 29%, 127%, 67%, 60%, 17%, and 166%, respectively, over the control. Under stress conditions, more N, P, and K uptake and high K+-Na+ ratios were recorded in inoculated plants compared with the control. The results imply that inoculation with plant growth promoting rhizobacteria containing ACC-deaminase could be a useful approach for improving growth and yield of maize under salt-stressed conditions.Le stress salin est une des contraintes majeures qui entrave la production agricole à cause de son impact sur la production d'éthylène et sur le dérèglement nutritionnel. Une vérification de la production accélérée d'éthylène chez les végétaux pourrait être utile pour minimiser les effets négatifs du stress salin sur la croissance et le développement des végétaux. Quatre souches de Pseudomonas, 1 souche de Flavobacterium et 1 souche d'Enterobacter, des rhizobactéries qui favorisent la croissance des végétaux et qui contiennent de l'aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC)-déaminase, ont été sélectionnées et leurs effets sur la croissance et le rendement de production de maïs ont été examinés, afin d'améliorer la tolérance aux sels du maïs cultivé sur des sols affectés par les sels. Les isolats rhizobactériens sélectionnés ont réduit ou éliminé la triple réponse classique, indiquant leur capacité à réduire les niveaux d'éthylène induit par le stress. Les résultats ont montré que les souches de rhizobactéries, notamment Pseudomonas et Enterobacter spp., favorisent de façon significative la croissance et le rendement de production de maïs, comparativement au contrôle non inoculé. Pseudomonas fluorescens a augmenté la hauteur du plant, la biomasse, la production d'épis, la production de grains, le poids de 1000 grains et le rendement en paille du maïs jusqu'à 29 %, 127 %, 67 %, 60 %, 17 % et 166 %, respectivement, par rapport au contrôle. Sous des conditions de stress salin, un taux d'absorption accru de N, P et K ainsi que des ratios élevés K+-Na+ ont été enregistrés chez les plants inoculés comparativement au contrôle. Les résultats impliquent que l'inoculation de bactéries favorisant la croissance des végétaux qui contiennent de l'ACC-déaminase pourrait constituer une approche utile pour améliorer la croissance et la production du maïs sous des conditions de stress salin.