Anatomical features of conductive tissues of soybeans that prevent the penetration of pathogenic agents of bacterial blight into seeds | Анатомические особенности проводящих тканей растений сои, препятствующих проникновению возбудителей семядольного бактериоза в семена

English. The ways of penetration of pathogenic bacteria from the infected vegetative parts of plants into soybean seeds remain practically unexplored. It is widely believed that soybean seeds are infected through the vascular system from already infected areas of the vegetative plant parts. The aim of the present research was to study the possibility of bacterial blight pathogen penetration into soybean seeds through the conductive tissues of plants. The studies were carried out in 2019–2021 in the V.S. Pustovoit All-Russian Research Institute of Oil Crops on plants and seeds of soybean 'Vilana' variety. It was found that the size of stomatal slots in soybean leaves is 8–12 micrometers. This ensures free penetration of bacteria with a diameter of 1.3–1.7 micrometers into the leaf mesophyll. The pore sizes of the sieve plates of the phloem range from 0.4–0.7 to 0.8–1.6 micrometers, depending on plant age. The largest pores of the phloem sieve plates are comparable to the diameters of pathogenic bacteria. However, a large number of transverse sieve plates located in the vessels of the phloem every 0.05–0.1 mm will filter and partially retain bacteria in each sieve tube along the path of cell sap in the phloem. Therefore, the pathogenic bacteria passing through the entire phloem from leaves infected with bacteriosis up to pods is physically unlikely. In pods, the vascular system ends in the area of attachment of the placenta to the seed hilum. In the hilum, there are no conductive tissues, and the further flow of water and nutrients into the seed is carried out diffusely through the plasmodesma of cell walls. It was found that the anatomical structure of the soybean phloem prevents the free movement of pathogenic bacteria along the conductive system directly into the inner tissues of the seeds. Therefore, the hypothesis of soybean seed infection with bacterial blight pathogens through the conducting system of the plant should be considered untenable.

Russian. Пути проникновения патогенных бактерий с поражённых вегетативных частей растений в семена сои остаются практически не изученными, однако широко распространено мнение, что семена сои заражаются через сосудистую систему от уже поражённых участков вегетативных частей. Изучали возможность проникновения возбудителей семядольного бактериоза в семена сои через проводящие ткани растений. Исследования проводили в 2019–2021 гг. во ВНИИ масличных культур на растениях и семенах сои сорта Вилана. Установлено, что размеры устьичных щелей у листьев сои составляют 8–12 мкм. Это обеспечивает свободное проникновение бактерий диаметром 1,3–1,7 мкм в мезофилл листа. Размеры пор ситовидных пластинок флоэмы составляют от 0,4–0,7 до 0,8–1,6 мкм в зависимости от возраста растений. Самые крупные поры ситовидных пластинок флоэмы сравнимы с диаметрами патогенных бактерий. Однако большое количество ситовидных пластинок, расположенных во флоэме через каждые 0,05–0,1 мм, будут фильтровать и частично задерживать бактерии в каждой ситовидной трубке по ходу водотока во флоэме. Поэтому свободное перемещение патогенных бактерий через всю флоэму, от поражённых бактериозом листьев до бобов, физически маловероятно. В бобах сосудистая система заканчивается в зоне прикрепления семяножек к рубчикам семян. В рубчике семени проводящие ткани отсутствуют, а дальнейшее поступление воды и питательных веществ в семя осуществляется диффузно через плазмодесмы стенок клеток. Установлено, что анатомическое строение флоэмы сои препятствует свободному передвижению патогенных бактерий по проводящей системе непосредственно во внутренние ткани семян. Поэтому гипотезу инфицирования семян сои возбудителями семядольного бактериоза через проводящую систему растения следует признать несостоятельной.