Bulletin of Nizhnevartovsk State University Bulletin of Nizhnevartovsk State University Вестник Нижневартовского государственного университета 2311-1402 2686-8784 119402 10.36906/2311-4444/26-2/07 Экология растений Plant Ecology Экология растений IODINE-ENRICHED VIGNA RADIATA MICROGREENS: AN ENVIRONMENTALLY ORIENTED APPROACH USING PGP-RHIZOBACTERIA AND FOLIAR IODIZATION МИКРОЗЕЛЕНЬ VIGNA RADIATA С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ЙОДА: ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ПОДХОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ PGP-РИЗОБАКТЕРИЙ И ВНЕКОРНЕВОГО ЙОДИРОВАНИЯ https://orcid.org/0000-0003-1686-6071 Малева Мария Георгиевна Maleva Mariya G. maria.maleva@mail.ru

кандидат биологических наук;

candidate of sciences in biology;

 Игнатова Алена Сергеевна Ignatova Alena S. ignatovaa1452@gmail.com Соколов Никита Александрович Sokolov Nikita A. levi2005@yandex.ru https://orcid.org/0000-0001-6663-9948 Борисова Галина Григорьевна Borisova Galina G. G.G.Borisova@urfu.ru

доктор географических наук;

doctor of geographical sciences;

 Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина Екатеринбург Россия Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin Ekaterinburg Russian Federation Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина Екатеринбург Россия Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin Ekaterinburg Russian Federation Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина Россия Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin Russian Federation Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина Екатеринбург Россия Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin Ekaterinburg Russian Federation 25 06 2026 25 06 2026 2 71 83 01 04 2026 03 06 2026 https://vestnik.nvsu.ru/en/nauka/article/119402/view

Дефицит эссенциальных микроэлементов, в частности йода, представляет серьезную угрозу для здоровья населения. В связи с этим поиск эффективных методов биофортификации растительного сырья, включая использование стимулирующих рост растений (PGP) ризобактерий, является актуальной задачей. Цель исследования – сравнить PGP-активность трех штаммов Pseudomonas sp. (CTF2, CTF7, STF13), а также их влияние на параметры роста, содержание фотосинтетических пигментов и накопление йода в микрозелени Vigna radiata (L.) R. Wilczek (маш) в сочетании с внекорневой обработкой растворами йодида и йодата калия. Штаммы были выделены из ризосферы Tussilago farfara на техногенно нарушенных территориях. Вегетационный эксперимент проводили в гидропонной системе с инокуляцией семян и последующей обработкой растений йодом. Обнаружено, что самой высокой способностью к синтезу индолил-3-уксусной кислоты и активностью 1-аминоциклопропан-1-карбонат-дезаминазы обладал штамм STF13. Инокуляция семян этим штаммом приводила к наибольшему увеличению сырой и сухой биомассы 14-суточных проростков, а также индекса их силы роста. Все изученные штаммы повышали содержание хлорофиллов и каротиноидов в среднем на 19% по сравнению с контролем. Внекорневая обработка йодом значимо увеличивала содержание фотосинтетических пигментов (в среднем на 23%) и способствовала накоплению йода в микрозелени: при использовании KI содержание элемента возрастало в 14,3 раза, KIO₃ – в 8,8 раз. Таким образом, сочетание инокуляции семян V. radiata перспективными штаммами Pseudomonas sp. (особенно STF13 и CTF2) с внекорневой подкормкой йодом повышает биологическую ценность микрозелени, что подтверждает эффективность данного подхода.

The deficiency of essential micronutrients, particularly iodine, poses a serious threat to public health. In this regard, the search for effective methods of biofortification of plant materials, including the use of plant growth-promoting (PGP) rhizobacteria, is a relevant task. The aim of this study was to evaluate the PGP-activity of three Pseudomonas sp. strains (CTF2, CTF7, STF13), as well as their effect on growth parameters, photosynthetic pigment content, and iodine accumulation in Vigna radiata (L.) R. Wilczek (mung bean) microgreens in combination with foliar treatment with potassium iodide and potassium iodate solutions. The strains were isolated from the rhizosphere of Tussilago farfara growing in technogenically disturbed areas. A vegetation experiment was conducted using a hydroponic system with seed inoculation followed by iodine treatment of the plants. It was found that strain STF13 exhibited the highest ability to synthesize indole-3-acetic acid and the highest 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase activity. Inoculation of seeds with this strain led to the greatest increases in fresh and dry biomass of 14-day-old seedlings, as well as in their growth vigor index. All studied strains increased the content of chlorophylls and carotenoids by an average of 19% compared to the control. Foliar treatment with iodine significantly increased the content of photosynthetic pigments (by 23% on average) and promoted the accumulation of iodine in microgreens: when using KI, the content of the element increased by 14.3 times, KIO₃ – by 8.8 times. Thus, the combination of inoculating V. radiata seeds with promising Pseudomonas sp. strains (especially STF13 and CTF2) together with foliar iodine application increases the biological value of microgreens, confirming the effectiveness of this approach.

 маш биофортификация ростстимулирующие ризобактерии ростовые параметры фотосинтетические пигменты йодид и йодат калия накопление йода mung bean biofortification plant growth-promoting rhizobacteria growth parameters photosynthetic pigments potassium iodide and potassium iodate iodine accumulation Министерство науки и высшего образования Российской Федерации (FEUZ-2024–0011) The Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (project FEUZ-2024-0011)

Борисова Г.Г., Малева М.Г., Дарказанли М., Собенин А.В., Карпухин М.Ю. Влияние Zn-солюбилизирующих PGP-ризобактерий на рост и содержание биогенных элементов в сеянцах пшеницы озимой в условиях микрокосма // Аграрный вестник Урала. 2024. Т. 24(12). С. 1636-1647. https://doi.org/10.32417/1997-4868-2024-24-12-1636-1647 Borisova, G.G., Maleva, M.G., Darkazanli, M., Sobenin, A.V., & Karpuxin, M.Yu. (2004). Vliyanie Zn-solyubiliziruyushhix PGP-rizobakterij na rost i soderzhanie biogenny`x e`lementov v seyanczax pshenicy ozimoj v usloviyax mikrokosma. Agrarny`j vestnik Urala, 24(12), 1636-1647. (in Russ.). https://doi.org/10.32417/1997-4868-2024-24-12-1636-1647 Голубкина Н.А., Кекина Е.Г., Надежкин С.М. Перспективы обогащения сельскохозяйственных растений йодом и селеном (обзор) // Микроэлементы в медицине. 2015. Т. 16(3). С. 12-19. Golubkina, N.A., Kekina, E.G., & Nadezhkin, S.M. (2015). Perspektivy` obogashheniya sel`skoxozyajstvenny`x rastenij jodom i selenom (obzor). Mikroe`lementy` v medicine, 16(3), 12-19. (in Russ.). ГОСТ 28458-90. Растительные корма. Способ определения йода. Москва: Стандартинформ, 2006. GOST 28458-90. Rastitel`ny`e korma, Sposob opredeleniya joda. Moskva: Standartinform, 2006. (in Russ.). Елисеева Л.Г., Белкин Ю.Д., Симина Д.В., Осман А., Молодкина П.Г., Сантурян Т.А. Новые направления разработки обогащенных пищевых продуктов для здорового питания // Международный научно-исследовательский журнал. 2022. Т. 4(118). С. 50-55. https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.118.4.009 Eliseeva, L.G., Belkin, Yu.D., Simina, D.V., Osman, A., Molodkina, P.G., & Santuryan, T.A. (2022). Novy`e napravleniya razrabotki obogashhenny`x pishhevy`x produktov dlya zdorovogo pitaniya. Mezhdunarodny`j nauchno-issledovatel`skij zhurnal, 4(118), 50-55. (in Russ.). https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.118.4.009 Елисеева Л.Г., Симина Д.В., Сидоренко Ю.И., Токарев П.И., Сантурян Т.А. Разработка подходов биофортификации микрозелени при выращивании в фитотроне городского типа // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2024. Т. 86(4). С. 84-92. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2024-4-84-92 Eliseeva, L.G., Simina, D.V., Sidorenko, Yu.I., Tokarev, P.I., & Santuryan, T.A. (2024). Razrabotka podxodov biofortifikacii mikrozeleni pri vy`rashhivanii v fitotrone gorodskogo tipa. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta inzhenerny`x texnologij, 86(4), 84-92. (in Russ.). https://doi.org/10.20914/2310-1202-2024-4-84-92 Курьянович А.А., Кинчарова М.Н., Титова И.А. Выращивание проростков маша (Vigna radiata l.(R) Wilczek) для пищевых целей // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2021. № 4(56). С. 25-30. https://doi.org/10.18286/1816-4501-2021-4-25-30 Kur`yanovich, A.A., Kincharova, M.N., & Titova, I.A. (2021). Vy`rashhivanie prorostkov masha (Vigna radiata l.(R) Wilczek) dlya pishhevy`x celej. Vestnik Ul`yanovskoj gosudarstvennoj sel`skoxozyajstvennoj akademii, 4(56), 25-30. (in Russ.). https://doi.org/10.18286/1816-4501-2021-4-25-30 Платонова Н.М. Йодный дефицит: современное состояние проблемы // Клиническая и экспериментальная тиреоидология. 2015. Т. 11(1). С. 12-21. https://doi.org/10.14341/ket2015112-21 Platonova, N.M. (2015). Jodny`j deficit: sovremennoe sostoyanie problemy` (2015). Klinicheskaya i e`ksperimental`naya tireoidologiya, 11(1), 12-21. (in Russ.). https://doi.org/ 10.14341/ket2015112-21 Тимофеева А.М., Галямова М.Р., Седых С.Е. Биологическая активность почвенных бактерий, стимулирующих рост растений: фиксация азота, солюбилизация фосфата, синтез сидерофоров. Перспективы разработки микробных консорциумов // Агрохимия. 2024. № 5. С. 85-95. https://doi.org/10.31857/S0002188124050111 Timofeeva, A.M., Galyamova, M.R., & Sedy`x, S.E. (2024). Biologicheskaya aktivnost` pochvenny`x bakterij, stimuliruyushhix rost rastenij: fiksaciya azota, solyubilizaciya fosfata, sintez sideroforov. Perspektivy` razrabotki mikrobny`x konsorciumov. Agroximiya, 5, 85-95. (in Russ.). https://doi.org/10.31857/S0002188124050111 Ciriello M., Formisano L., El-Nakhel C., Zarrelli A., Giordano M., De Pascale S., Kyriacou M., Rouphael Y. Iodine biofortification of four microgreens species and its implications for mineral composition and potential contribution to the recommended dietary intake of iodine // Scientia Horticulturae. 2023. Vol. 320. P. 112229. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2023.112229 Ciriello, M., Formisano, L., El-Nakhel, C., Zarrelli, A., Giordano, M., De Pascale, S., Kyriacou, M., & Rouphael, Y. (2023). Iodine biofortification of four microgreens species and its implications for mineral composition and potential contribution to the recommended dietary intake of iodine. Scientia Horticulturae, 320, 112229. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2023.112229 Consentino B.B., Ciriello M., Sabatino L., Vultaggio L., Baldassano S., Vasto S., Rouphael Y., La Bella S., De Pascale S. Current acquaintance on agronomic biofortification to modulate the yield and functional value of vegetable crops: A review // Horticulturae. 2023. Vol. 9. P. 219. https://doi.org/10.3390/horticulturae9020219 Consentino, B.B., Ciriello, M., Sabatino, L., Vultaggio, L., Baldassano, S., Vasto, S., Rouphael, Y., La Bella, S., & De Pascale, S. (2023). Current acquaintance on agronomic biofortification to modulate the yield and functional value of vegetable crops: A review. Horticulturae, 9, 219. https://doi.org/10.3390/horticulturae9020219 Dhaliwal S.S., Sharma V., Shukla A., Kaur M., Kaur J., Verma V., Singh P., Barek V., Gaber A., Hossain A. Biofortification of mungbean (Vigna radiata L. (Wilczek)) with boron, zinc and iron alters its grain yield and nutrition // Scientific Reports. 2023. Vol. 13. P. 3506. https://doi.org/10.1038/s41598-023-30539-6 Dhaliwal, S.S., Sharma, V., Shukla, A., Kaur, M., Kaur, J., Verma, V., Singh, P., Barek, V., Gaber, A., & Hossain, A. (2023). Biofortification of mungbean (Vigna radiata L. (Wilczek)) with boron, zinc and iron alters its grain yield and nutrition. Scientific Reports, 13, 3506. https://doi.org/10.1038/s41598-023-30539-6 Dobosy P., Nguyen H.T.P., Záray G., Streli C., Ingerle D., Ziegler P., Radtke M., Buzanich A.G., Endrédi A., Fodor F. Effect of iodine species on biofortification of iodine in cabbage plants cultivated in hydroponic cultures // Scientific Reports. 2024. Vol. 14(1). P. 15794. https://doi.org/10.1038/s41598-024-66575-z Dobosy, P., Nguyen, H.T.P., Záray, G., Streli, C., Ingerle, D., Ziegler, P., Radtke, M., Buzanich, A.G., Endrédi, A., & Fodor, F. (2024). Effect of iodine species on biofortification of iodine in cabbage plants cultivated in hydroponic cultures. Scientific Reports, 14(1), 15794. https://doi.org/10.1038/s41598-024-66575-z Golubkina N., Moldovan A., Kekina H., Kharchenko V., Sekara A., Vasileva V., Skrypnik L., Tallarita A., Caruso G. Joint biofortification of plants with selenium and iodine. New field of discoveries // Plants. 2021. Vol. 10. P. 1352. https://doi.org /10.3390/plants10071352 Golubkina, N., Moldovan, A., Kekina, H., Kharchenko, V., Sekara, A., Vasileva, V., Skrypnik, L., Tallarita, A., & Caruso, G. (2021). Joint biofortification of plants with selenium and iodine. New field of discoveries. Plants, 10, 1352. https://doi.org /10.3390/plants10071352 Kiferle C., Martinelli M., Salzano A.M., Gonzali S., Beltrami S., Salvadori P.A., Hora K., Holwerda H.T., Scaloni A., Perata P. Evidences for a nutritional role of iodine in plants // Frontiers in Plant Science. 2021. Vol. 12. P. 671–683. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.616868 Kiferle, C., Martinelli, M., Salzano, A.M., Gonzali, S., Beltrami, S., Salvadori, P.A., Hora, K., Holwerda, H.T., Scaloni, A., & Perata, P. (2021). Evidences for a nutritional role of iodine in plants. Frontiers in Plant Science, 12, 671-683. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.616868 Khan S., Ullah A., Ullah S., Saleem M.H., Okla M.K., Al-Hashimi A., Chen Y., Ali S. Quantifying temperature and osmotic stress impact on seed germination rate and seedling growth of Eruca sativa Mill. via hydrothermal time model // Life. 2022. Vol. 12. P. 400. https://doi.org/10.3390/life12030400 Khan, S., Ullah, A., Ullah, S., Saleem, M.H., Okla, M.K., Al-Hashimi, A., Chen, Y., & Ali, S. (2022) Quantifying temperature and osmotic stress impact on seed germination rate and seedling growth of Eruca sativa Mill. via hydrothermal time model. Life, 12, 400. https://doi.org/10.3390/life12030400 Kumar A., Tripti, Voropaeva O., Maleva M., Panikovskaya K., Borisova G., Rajkumar M., Bruno L.B. Bioaugmentation with copper tolerant endophyte Pseudomonas lurida strain EOO26 for improved plant growth and copper phytoremediation by Helianthus annuus // Chemosphere. 2021. Vol. 266. P. 128983. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128983 Kumar, A., Tripti, Voropaeva, O., Maleva, M., Panikovskaya, K., Borisova, G., Rajkumar, M., & Bruno, L.B. (2021). Bioaugmentation with copper tolerant endophyte Pseudomonas lurida strain EOO26 for improved plant growth and copper phytoremediation by Helianthus annuus. Chemosphere, 266, 128983. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128983 Lichtenthaler H.K. Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic membranes // Methods in Enzymology. 1987. Vol. 148. P. 350-382. https://doi.org/10.1016/0076-6879(87)48036-1 Lichtenthaler, H.K. (1987). Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic membranes. Methods in Enzymology, 148, 350-382. https://doi.org/10.1016/0076-6879(87)48036-1 Maleva M., Borisova G., Tripti, Tugbaeva A., Ahamuefule C., Salata A., Kumar A. Biofortification of pea microgreens through zinc-solubilizing bacteria inoculation with foliar iodine application // Agriculture and Forest. 2024. Vol. 70(2). P. 123-134. https://doi.org/10.17707/AgricultForest.70.2.9 Maleva, M., Borisova, G., Tripti, Tugbaeva, A., Ahamuefule, C., Salata, A., & Kumar, A. (2024). Biofortification of pea microgreens through zinc-solubilizing bacteria inoculation with foliar iodine application. Agriculture and Forest, 70(2), 123-134. https://doi.org/10.17707/AgricultForest.70.2.9 Maleva M., Borisova G., Tugbaeva A., Ilyin V., Kumar A. Synergy of new zinc solubilizing PGPR strain Pseudomonas sp. CTF2 with foliar iodine application enhances growth and biofortification of pea seedlings // Microbiology. 2024. Vol. 93(1). P. S82-S86. https://doi.org/10.1134/S0026261724609333 Maleva, M., Borisova, G., Tugbaeva, A., Ilyin, V., & Kumar, A. (2024). Synergy of new zinc solubilizing PGPR strain Pseudomonas sp. CTF2 with foliar iodine application enhances growth and biofortification of pea seedlings. Microbiology, 93(1), S82-S86. https://doi.org/10.1134/S0026261724609333 Medrano-Macías J., Leija-Martínez P., González-Morales S., Juárez-Maldonado A., Benavides-Mendoza A. Use of iodine to biofortify and promote growth and stress tolerance in crops // Frontiers in Plant Science. 2016. Vol. 7. P. 1146. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.01146 Medrano-Macías, J., Leija-Martínez, P., González-Morales, S., Juárez-Maldonado, A., & Benavides-Mendoza, A. (2016). Use of iodine to biofortify and promote growth and stress tolerance in crops. Frontiers in Plant Science, 7, 1146. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.01146 Şahin Ö. Combined iodine, iron and zinc biofortification of tomato fruit // Journal of the Institute of Science and Technology. 2020. Vol. 10(3). P. 2242-2251. https://doi.org/ 10.21597/jist.691758 Şahin, Ö. (2020). Combined iodine, iron and zinc biofortification of tomato fruit. Journal of the Institute of Science and Technology, 10(3), 2242-2251. https://doi.org/10.21597/jist.691758 Voogt W., Holwerda H.T., Khodabaks R. Biofortification of lettuce (Lactuca sativa L.) with iodine: the effect of iodine form and concentration in the nutrient solution on growth, development and iodine uptake of lettuce grown in water culture // Journal of the Science of Food and Agriculture. 2010. Vol. 90(5). P. 906-913. https://doi.org/10.1002/jsfa.3902 Voogt, W., Holwerda, H.T., & Khodabaks, R. (2010). Biofortification of lettuce (Lactuca sativa L.) with iodine: the effect of iodine form and concentration in the nutrient solution on growth, development and iodine uptake of lettuce grown in water culture (2010). Journal of the Science of Food and Agriculture, 90(5), 906-913. https://doi.org/10.1002/jsfa.3902