Plant Growth Promoting Activity and Metal Tolerance of Bacteria Isolated from Rhizosphere of the Orchid Epipactis atrorubens Growing on Serpentine Substrates of the Middle Urals

В статье представлены данные, полученные при изучении бактерий, выделенных из ризосферы орхидеи Epipactis atrorubens (Hoffm.) Besser. Проведен сравнительный анализ некоторых морфологических, физиологических и биохимических характеристик ризобактерий растений, произрастающих в двух биотопах на серпентинитовых породах: в естественном лесном фитоценозе (фоновый участок) и на отвале после добычи асбеста (Свердловская область, Средний Урал). Оценка ростстимулирующей (PGP) активности выделенных штаммов не показала достоверных различий между исследованными участками по способности ризобактерий к синтезу индолил‑3-уксусной кислоты (ИУК) и солюбилизации фосфатов. Однако доля изолятов, способных к азотфиксации, была выше в ризосфере E. atrorubens, произрастающего на отвале, по сравнению с фоновым местообитанием. Устойчивость изолятов к тяжелым металлам оценивали по максимальной концентрации металла (400, 600 и 1000 мг/л соответственно для Ni, Cu и Zn), при которой отмечался рост бактерий. Показано, что ризобактерии с отвала оказались более устойчивыми к повышенным концентрациям металлов по сравнению с естественным лесным фитоценозом. На основе молекулярно-генетического анализа изолятов с наиболее выраженной PGP‑активностью (ИУК >1,0 мг/л; PO4 3- >50,0 мг/л) обнаружено сходство между изученными местообитаниями по родовой принадлежности ризобактерий E. atrorubens: выделенные штаммы принадлежали преимущественно к родам Buttiauxella и Pseudomonas. В модельных экспериментах протестирована ростстимулирующая способность четырех отобранных штаммов на семенах циннии. Инокуляция семян Pseudomonas sp. и Buttiauxella sp. не оказывала значимого влияния на их всхожесть, однако Buttiauxella sp. способствовала увеличению длины проростков в сравнении с контролем (в среднем на 25 %). Сделано предположение, что отобранные изоляты ризобактерий E. atrorubens, благодаря их ростстимулирующей активности и металлоустойчивости, могут способствовать натурализации орхидеи на техногенно нарушенной территорииThe article presents data obtained in the study of bacteria isolated from the rhizosphere of the orchid Epipactis atrorubens (Hoffm.) Besser. Analysis was carried out to compare some morphological, physiological, and biochemical characteristics of plant rhizobacteria growing on serpentine rocks in two biotopes: in the natural forest community (control habitat) and on the asbestos mine dump (the Sverdlovsk region, Middle Urals). An assessment of the plant growth promoting (PGP) activity of the isolated strains did not show significant differences in the ability of rhizobacteria to synthesize indol‑3-acetic acid (IAA) and solubilize phosphates between the study sites. However, the proportion of isolates capable of nitrogen fixation was higher in the rhizosphere of E. atrorubens growing on the dump compared to the control habitat. The tolerance of isolates to heavy metals was assessed by the maximum metal concentration (400, 600, and 1000 mg/L, respectively, for Ni, Cu, and Zn) at which bacterial growth was observed. Rhizobacteria from the dump were found to be more resistant to elevated concentrations of metals compared to their counterparts from the natural forest community. The molecular genetic analysis of isolates with the highest PGP‑activity (IAA >1.0 mg/L; PO4 3- >50.0 mg/L) revealed that most of the E. atrorubens rhizobacteria in both habitats belonged to the genera Buttiauxella and Pseudomonas. In model experiments, the PGP ability of four selected strains was tested on zinnia seeds. Seed inoculation with Pseudomonas sp. and Buttiauxella sp. did not have any significant effect on their germination; however, Buttiauxella sp. contributed to the increase in the length of seedlings compared with the control (by 25 %, on average). It has been suggested that the selected isolates of E. atrorubens rhizobacteria, due to their growth promoting activity and metal tolerance, can facilitate naturalization of the orchid in an industrially disturbed are

Polygenic Risk Scores for Prediction of Breast Cancer and Breast Cancer Subtypes

Stratification of women according to their risk of breast cancer based on polygenic risk scores (PRSs) could improve screening and prevention strategies. Our aim was to develop PRSs, optimized for prediction of estrogen receptor (ER)-specific disease, from the largest available genome-wide association dataset and to empirically validate the PRSs in prospective studies. The development dataset comprised 94,075 case subjects and 75,017 control subjects of European ancestry from 69 studies, divided into training and validation sets. Samples were genotyped using genome-wide arrays, and single-nucleotide polymorphisms (SNPs) were selected by stepwise regression or lasso penalized regression. The best performing PRSs were validated in an independent test set comprising 11,428 case subjects and 18,323 control subjects from 10 prospective studies and 190,040 women from UK Biobank (3,215 incident breast cancers). For the best PRSs (313 SNPs), the odds ratio for overall disease per 1 standard deviation in ten prospective studies was 1.61 (95%CI: 1.57-1.65) with area under receiver-operator curve (AUC) = 0.630 (95%CI: 0.628-0.651). The lifetime risk of overall breast cancer in the top centile of the PRSs was 32.6%. Compared with women in the middle quintile, those in the highest 1% of risk had 4.37- and 2.78-fold risks, and those in the lowest 1% of risk had 0.16- and 0.27-fold risks, of developing ER-positive and ER-negative disease, respectively. Goodness-of-fit tests indicated that this PRS was well calibrated and predicts disease risk accurately in the tails of the distribution. This PRS is a powerful and reliable predictor of breast cancer risk that may improve breast cancer prevention programs.NovartisEli Lilly and CompanyAstraZenecaAbbViePfizer UKCelgeneEisaiGenentechMerck Sharp and DohmeRocheCancer Research UKGovernment of CanadaArray BioPharmaGenome CanadaNational Institutes of HealthEuropean CommissionMinistère de l'Économie, de l’Innovation et des Exportations du QuébecSeventh Framework ProgrammeCanadian Institutes of Health Researc

Редокс-реакции у Hydrocharis morsus-ranae L. в условиях техногенной нагрузки

Aquatic ecosystems are very sensitive to industrial impacts, and, therefore, it is increasingly important to study the mechanisms underlying the tolerance of aquatic organisms to water pollution. Heavy metals (HMs) are among the most common and toxic pollutants of aquatic ecosystems. They have a particularly strong effect on macrophytes, which are in close contact with the aquatic environment and can accumulate metals in considerable quantities. Hydrocharis morsus-ranae L. is a floating macrophyte (pleistophyte) with a high capacity for accumulation of HMs. The aim of the present study was to assess the effect of industrial pollution on the redox reactions in H. morsus-ranae and to identify the role of low molecular weight antioxidants in adaptation of this macrophyte to unfavorable conditions. A comparative analysis of the physiological and biochemical characteristics of H. morsus-ranae from two (reference and impacted) water bodies was carried out. The study revealed an increased level of lipid peroxidation products in the leaves of H. morsus-ranae under industrial impact, which indicates oxidative stress. Nevertheless, this floating plant demonstrated fairly high resistance to adverse conditions, due to the synthesis of non-enzymatic antioxidants such as proline and soluble protein thiols. Revealing the response of macrophytes to pollution of water bodies will help predict the state of aquatic ecosystems with an increase in anthropogenic pressureВодные экосистемы характеризуются высокой чувствительностью к техногенным нагрузкам, поэтому все более актуальным является изучение механизмов устойчивости гидробионтов к загрязнению водных объектов. Тяжелые металлы (ТМ) относятся к наиболее распространенным и токсичным поллютантам гидроэкосистем. Особенно сильное воздействие они оказывают на макрофиты, которые контактируют с водной средой и могут накапливать металлы в значительных количествах. Hydrocharis morsus-ranae L. относится к плавающим макрофитам (плейстофитам), обладающим высокой аккумулятивной способностью по отношению к ТМ. Цель исследования – оценка влияния техногенного загрязнения на редокс-реакции у H. morsus-ranae, а также выявление роли низкомолекулярных антиоксидантов в его адаптации к неблагоприятным условиям. Проведен сравнительный анализ физиолого-биохимических характеристик H. morsus-ranae из двух водных объектов (фон и импакт). Исследование определило повышенный уровень содержания продуктов перекисного окисления липидов в листьях H. morsus-ranae в условиях техногенного воздействия, что свидетельствует об окислительном стрессе. Тем не менее этот макрофит продемонстрировал достаточно высокую устойчивость к неблагоприятным условиям, что стало возможным благодаря синтезу таких неэнзиматических антиоксидантов, как пролин и растворимые белковые тиолы. Выявление ответных реакций макрофитов на загрязнение водных объектов будет способствовать прогнозированию состояния гидроценозов при усилении антропогенного прессинг

Содержание фенольных соединений в листьях Platanthera bifolia из естественной и трансформированных экосистем на разных стадиях развития орхидеи

The representatives of the family Orchidaceae Juss. are often used as a source of natural antioxidants, including phenolic compounds, which play an important role in plant resistance under stressful conditions. This study investigates the content of lipid peroxidation products and soluble phenolic compounds in flowering plants of Platanthera bifolia (L.) Rich. growing in natural (forest park) and transformed (fly ash dumps of Thermal Power Stations) ecosystems of the Middle Urals, Russia, as well as the content of flavonoids at different stages of orchid development. Research has shown that in disturbed habitats, P. bifolia is capable of forming abundant populations containing a significant portion of the flowering plants. Additionally, flowering orchids from fly ash dumps contained an average 20 % more lipid peroxidation products, which indicated a shift in the redox balance towards oxidative processes. An increase by 2.4 times on average in the content of phenolic compounds, particularly flavonoids, was observed at all developmental stages of the plants growing in the transformed ecosystems. Regardless of the growing conditions, the non-flowering mature individuals were characterized by a minimum content of flavonoids, probably due to pre-generative metabolic restructuring. Yet, in the period of orchid blooming, the flavonoid content in their leaves increased again in all study sites. At the same time, the flavonoid proportion of the total soluble phenolic compounds was 42 % in the natural habitat, increasing to 66 % on average in the transformed ecosystems. Thus, flavonoids are involved in the protective adaptive responses of P. bifolia, not only ensuring the survival of this orchid but also contributing to the implementation of its ontogenetic programПредставители семейства Orchidaceae Juss. нередко являются источником природных антиоксидантов, к числу которых относятся фенольные соединения, играющие важную роль в формировании устойчивости растений к стрессовым факторам. Изучено содержание продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) и растворимых фенольных соединений у генеративных особей Platanthera bifolia (L.) Rich., произрастающих в естественной (лесопарк) и трансформированных (золоотвалы ГРЭС) экосистемах Среднего Урала, а также содержание флавоноидов в листьях орхидеи на разных стадиях ее развития. Обнаружено, что в нарушенных местообитаниях P. bifolia способна формировать ценопопуляции с высокой численностью и значительным вкладом в возрастной спектр генеративных особей. При этом цветущие орхидеи с золоотвалов содержали в среднем на 20 % больше продуктов ПОЛ, что свидетельствует о сдвиге редокс-баланса в сторону окислительных процессов. Кроме того, у растений, произрастающих в трансформированных экосистемах, наблюдалось увеличение содержания фенольных соединений, в частности флавоноидов (в среднем в 2,4 раза), на всех изученных стадиях. Независимо от условий произрастания виргинильные особи характеризовались минимальным содержанием флавоноидов, вероятно, из-за метаболических перестроек в период закладки генеративных органов. В период цветения количество флавоноидов в листьях орхидеи снова увеличивалось на всех участках. При этом доля флавоноидов от общего содержания фенольных соединений возрастала от 42 % в естественном фитоценозе до 66 % в среднем в трансформированных экосистемах. Сделано заключение, что флавоноиды участвуют в защитно-приспособительных реакциях P. bifolia, не только обеспечивая выживание этой орхидеи, но и способствуя реализации ее онтогенетической программ