Наукові доповіді Національного університету біоресурсів і природокористування України

Абсцизова кислота та біопрепарати як маркери адаптації органічної сої до гідротермального стресу

Тетяна Чайка, Ірина Короткова, Віктор Ляшенко, Ганна Поспєлова, Валентина Оніпко
Завантажити статтю
Анотація

У зв’язку зі зростанням попиту на органічну сою та необхідністю зменшення негативного впливу кліматичних змін актуальним є дослідження впливу біопрепаратів різної природи на адаптивні механізми рослин до стресових умов. Метою роботи було оцінити зміну вмісту абсцизової кислоти (АВА) під дією біопрепаратів у багаторічному польовому експерименті та проаналізувати взаємозв’язки АВА з біохімічними, фізіологічними й агрономічними показниками адаптації сої до гідротермічного стресу в умовах органічного землеробства. Дослідження проводили з використанням біопрепаратів на основі мікоризних грибів, ризосферних й азотфіксуючих бактерій і фітогормонів. Застосовано комплекс польових, лабораторних (фізіологічних, біохімічних) і статистичних методів. Встановлено інтеграцію молекулярних, біохімічних, фізіологічних і агрономічних маркерів стресостійкості завдяки підвищенню адаптивного потенціалу сої при застосуванні біопрепаратів. Їх ефективність проявлялася через комплексний вплив на ключові адаптивні механізми: зниження концентрації стресового гормону АВА на 9,2-36,3 %, що свідчило про послаблення стресового навантаження; підвищення відносного вмісту води на 10,0-27,6 %, що забезпечувало оптимальний водний статус клітин; покращення продихової провідності на 19,2-65,4 % завдяки оптимізації роботи продихів; зниження рівня перекисного окислення ліпідів (малонового діальдегіду – на 15,6-41,8 %), що вказувало на ефективний захист мембран від оксидативного стресу; підвищення вмісту проліну на 9,1-46,6 %, що свідчило про активацію природних захисних механізмів і підтримку осмотичного балансу. Кореляційний аналіз підтвердив, що біопрепарати забезпечують комплексну модуляцію стресової відповіді рослин, оптимізуючи баланс між захисними реакціями та продуктивністю, що призводило до підвищення врожайності на 12,3-45,5 % навіть за несприятливих погодних умов. Встановлено, що під час водного стресу біопрепарати модулюють біосинтез АВА та її регуляторну функцію, сприяючи координованим змінам осмопротекторних механізмів, антиоксидантного захисту та водного режиму рослин. Найбільш ефективною виявилася потрійна комбінація біопрепаратів, яка забезпечувала оптимальний баланс між фітогормональною регуляцією, фізіологічними процесами та продуктивністю сої в умовах гідротермічного стресу. Отримані результати можуть бути рекомендовані для вирощування органічної сої з метою підвищення її врожайності в умовах кліматичних викликів

Ключові слова

органічне землеробство, відносний вміст води, продихова провідність, пролін, малоновий діальдегід, урожайність

ЦИТУВАТИ
Chaika, T., Korotkova, I., Liashenko, V., Pospielova, H., & Onipko, V. (2025). Abscisic acid and biopreparations as markers of organic soybean adaptation to hydrothermal stress. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 21(3),76-95. https://doi.org/10.31548/dopovidi/3.2025.76
Використані джерела
  1. Abhilasha, А., & Choudhury, S.R. (2021). Molecular and physiological perspectives of abscisic acid mediated drought adjustment strategies. Plants, 10(12), article number 2769. doi: 10.3390/plants10122769.
  2. Barnawal, D., Bharti, N., Pandey, S.S., Pandey, A., Chanotiya, C.S., & Kalra, A. (2017). Plant growth-promoting rhizobacteria enhance wheat salt and drought stress tolerance by altering endogenous phytohormone levels and TaCTR1/TaDREB2 expression. Physiologia Plantarum, 161(4), 502-514. doi: 10.1111/ppl.12614.
  3. Bobos, I., Sych, Z., Komar, O., Fedosiy, I., & Retman, M. (2025). Assessment of vegetable soybean (Glycine max L.) cultivars according to genotype-environment indicators: Ecological plasticity, stability, and adaptive response. Plant and Soil Science, 16(2), 9-24. doi: 10.31548/plant2.2025.09.
  4. Bogati, K., & Walczak, M. (2022). The impact of drought stress on soil microbial community, enzyme activities and plants. Agronomy, 12(1), article number 189. doi: 10.3390/agronomy12010189.
  5. Chaika, T., & Korotkova, I. (2025). Effect of pre-sowing treatment of soybean seeds with biopreparations on the content of photosynthetic pigments and yield under unstable moisture conditions and organic farming. Agrobiology, 195(1), 188-198.
  6. Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_030#Text
  7. Das, S., et al. (2025). Phytohormonal signaling in plant resilience: Advances and strategies for enhancing abiotic stress tolerance. Plant Growth Regulation, 105, 329-360. doi: 10.1007/s10725-025-01279-6.
  8. dos Reis, G.A., et al. (2024). Comprehensive review of microbial inoculants: Agricultural applications, technology trends in patents, and regulatory frameworks. Sustainability, 16(19), article number 8720. doi: 10.3390/su16198720.
  9. Esch, H., Hundeshagen, B., Schneider-Poetsch, H., & Bothe, H. (1994). Demonstration of abscisic acid in spores and hyphae of the arbuscular-mycorrhizal fungus Glomus and in the N2-fixing cyanobacterium Anabaena variabilis. Plant Science, 99(1), 9-16. doi: 10.1016/0168-9452(94)90115-5.
  10. Etesami, H., Jeong, B.R., & Glick, B.R. (2023). Potential use of Bacillus spp. as an effective biostimulant against abiotic stresses in crops – a review. Current Research in Biotechnology, 5, article number 100128. doi: 10.1016/j.crbiot.2023.100128.
  11. EU imports of organic agri-food products. (2025). Key developments in 2024. Analytical brief No. 7. Retrieved from https://agriculture.ec.europa.eu/system/files/2025-05/analytical-brief-7-eu-organic-imports-brief_en.pdf
  12. Fatema, M.K., Mamun, M.A.A., Sarker, U., Hossain, M.S., Mia, M.A.B., Roychowdhury, R., Ercisli, S., Marc, R.A., Babalola, O.O., & Karim, M.A. (2023). Assessing morpho-physiological and biochemical markers of soybean for drought tolerance potential. Sustainability, 15(2), article number 1427. doi: 10.3390/su15021427.
  13. Filipović, A. (2020). Water plant and soil relation under stress situations. In R.S. Meena & R. Datta (Eds.), Soil moisture importance. IntechOpen. doi: 10.5772/intechopen.93528.
  14. Gouli, S., Majeed, A., Liu, J., Moseley, D., Mukhtar, M.S., & Ham, J.H. (2024). Microbiome structures and beneficial bacteria in soybean roots under field conditions of prolonged high temperatures and drought stress. Microorganisms, 12(12), article number 2630. doi: 10.3390/microorganisms12122630.
  15. Hidri, R., Mahmoud, O. M.-B., Debez, A., Zorrig, W., Abdelly, C., Zamarreño, A. M., García‑Mina, J. M., Azcón, R., & Aroca, R. (2024). Dual PGPR-AMF inoculation offsets salinity stress impact on the fodder halophyte Sulla carnosa by concomitantly modulating plant ABA content and leaf antioxidant response. Journal of Plant Growth Regulation. doi: 10.1007/s00344-024-11438-0.
  16. Jiang, Q., Roche, D., Monaco, T.A., & Hole, D. (2006). Stomatal conductance is a key parameter to assess limitations to photosynthesis and growth potential in barley genotypes. Plant Biology, 8, 515-521. doi: 10.1055/s-2006-923964.
  17. Kazerooni, E.A., Maharachchikumbura, S.S.N., Adhikari, A., Al-Sadi, A.M., Kang, S.-M., Kim, L.-R., & Lee, I.-J. (2021). Rhizospheric Bacillus amyloliquefaciens protects Capsicum annuum cv. Geumsugangsan from multiple abiotic stresses via multifarious plant growth‑promoting attributes. Frontiers in Plant Science, 12, article number 669693. doi: 10.3389/fpls.2021.669693.
  18. Korotkova, I., Chaika, T., Romashko, T., & Rybalchenko, A. (2022). Photosynthetic pigments content in emmer wheat plants as criteria of productivity in traditional and organic farming technology. Innovative Biosystems and Bioengineering, 6(1), 31-39. doi: 10.20535/ibb.2022.6.1.255277.
  19. Li, Y.-N., Wu, H.-L., Nie, J.-F., Li, S.-F., Yu, Y.-J., Zhang, S.-R., & Yu, R.-Q. (2009). Interference‑free determination of abscisic acid and gibberellin in plant samples using excitation‑emission matrix fluorescence based on oxidation derivatization coupled with second-order calibration methods. Analytical Methods, 1, 115-122. doi: 10.1039/B9AY00048H.
  20. Martinez-Medina, A., Fernandez, I., Sánchez-Guzmán, M. J., Jung, S.C., Pascual, J.A., & Pozo, M.J. (2013). Deciphering the hormonal signalling network behind the systemic resistance induced by Trichoderma harzianum in tomato. Frontiers in Plant Science, 4, article number 206. doi: 10.3389/fpls.2013.00206.
  21. Munemasa, S., Hauser, F., Park, J., Waadt, R., Brandt, B., & Schroeder, J.I. (2015). Mechanisms of abscisic acid-mediated control of stomatal aperture. Current Opinion in Plant Biology, 28, 154-162. doi: 10.1016/j.pbi.2015.10.010.
  22. Naamala, J., Msimbira, L. A., Subramanian, S., & Smith, D. L. (2023). Lactobacillus helveticus EL2006H cell‑free supernatant enhances growth variables in Zea mays (maize), Glycine max L. Merrill (soybean) and Solanum tuberosum (potato) exposed to NaCl stress. Frontiers in Microbiology, 13, article number 1075633. doi: 10.3389/fmicb.2022.1075633.
  23. Orozco-Mosqueda, M.C., Santoyo, G., & Glick, B.R. (2023). Recent advances in the bacterial phytohormone modulation of plant growth. Plants, 12(3), article number 606. doi: 10.3390/plants12030606.
  24. Osakabe, Y., Yamaguchi-Shinozaki, K., Shinozaki, K., & Tran, L.S.P. (2014). ABA control of plant macroelement membrane transport systems in response to water deficit and high salinity. New Phytologist, 202(1), 35-49. doi: 10.1111/nph.12613.
  25. Porcel, R., Zamarreño, Á.M., García-Mina, J.M., & Aroca, R. (2014). Involvement of plant endogenous ABA in Bacillus megaterium PGPR activity in tomato plants. BMC Plant Biology, 14, article number 36. doi: 10.1186/1471-2229-14-36.
  26. Poudel, S., Vennam, R.R., Shrestha, A., Reddy, K.R., Wijewardane, N.K., Reddy, K.N., & Bheemanahalli, R. (2023). Resilience of soybean cultivars to drought stress during flowering and early-seed setting stages. Scientific Reports, 13, article number 1277. doi: 10.1038/s41598-023-28354-0.
  27. Rashad, F.M., Fathy, H.M., El-Zayat, A.S., & Elghonaimy, A.M. (2015). Isolation and characterization of multifunctional Streptomyces species with antimicrobial, nematicidal and phytohormone activities from marine environments in Egypt. Microbiological Research, 175, 34-47. doi: 10.1016/j.micres.2015.03.002.
  28. Rawal, R., Scheerens, J.C., Fenstemaker, S.M., Francis, D.M., Miller, S.A., & Benitez, M.-S. (2022). Novel Trichoderma isolates alleviate water deficit stress in susceptible tomato genotypes. Frontiers in Plant Science, 13, article number 869090. doi: 10.3389/fpls.2022.869090.
  29. Repke, R.A., Silva, D.M.R., dos Santos, J.C.C., & de Almeida Silva, M. (2022). Alleviation of drought stress in soybean by applying a biostimulant based on amino acids and macro- and micronutrients. Agronomy, 12(10), article number 2244. doi: 10.3390/agronomy12102244.
  30. Saakre, M., Baburao, T.M., Salim, A.P., Ffancies, R.M., Achuthan, V.P., Thomas, G., & Sivarajan, S.R. (2017). Identification and characterization of genes responsible for drought tolerance in rice mediated by Pseudomonas fluorescens. Rice Science, 24(5), 291-298. doi: 10.1016/j.rsci.2017.04.005.
  31. Verma, V., Ravindran, P., & Kumar, P.P. (2016). Plant hormone-mediated regulation of stress responses. BMC Plant Biology, 16, article number 86. doi: 10.1186/s12870-016-0771-y.
  32. Wang, B., et al. (2025). The abscisic acid signaling negative regulator OsPP2C68 confers drought and salinity tolerance to rice. Scientific Reports, 15(1), article number 6730. doi: 10.1038/s41598-025-91226-2.
  33. Yaghoubian, I., Modarres‑Sanavy, S.A.M., & Smith, D.L. (2022). Plant growth promoting microorganisms (PGPM) as an eco‑friendly option to mitigate water deficit in soybean (Glycine max L.): Growth, physio-biochemical properties and oil content. Plant Physiology and Biochemistry, 191, 55-66. doi: 10.1016/j.plaphy.2022.09.013.
  34. Zabolotnyi, H.M., Mazur, V.A., Tsyhanska, O.I., Didur, I.M., Tsyhanskyi, V.I., & Pantsyreva, H.V. (2020). Agrobiological principles of soybean cultivation and strategies for maximizing its productivity. Vinnytsia: FOP Korzun DIu.