<<<  Назад

2021 год, № 92

УДК: 579.64:632.9
ГРНТИ: 68.03.07

ПОТЕНЦИАЛ БАКТЕРИЙ BACILLUS VELEZENSIS ДЛЯ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ ОТ ИНФИЦИРОВАНИЯ ГРИБНЫМИ ФИТОПАТОГЕНАМИ

Способность бактерий рода Bacillus продуцировать множество вторичных метаболитов различной химической природы обуславливает их супрессивные качества по отношению к широкому списку фитопатогенов. Циклические липопептиды ризобактерий представляют собой многофункциональные вторичные метаболиты, участвующие в процессах развития, таких как подвижность и образование биопленок, в биоконтроле, основанном не только на антимикробной активности, но и способности выступать в качестве элиситоров устойчивости растений. Из супернатанта жидкой культуры и клеточных структур бактерий двух штаммов B. velezensis BZR 336g и BZR 517, перспективных для разработки биопрепарата, выделены биологически активные метаболиты, которые обладают антигрибными свойствами, а также могут выступать в роли элиситоров системной устойчивости растений. Методом восходящей тонкослойной хроматографии, которая была модифицирована авторами, проведена очистка бактериальных метаболитов. Выделенные в ходе эксперимента метаболиты анализировали с помощью ультрафиолета. Анализ антигрибной активности авторы проводили методом биоавтографии (также модифицированным авторами) с использованием двух тест-культур фитопатогенных грибов. Использование трех антигрибных липопептидов (сурфактин, итурин А, фенгицин фирмы Sigma-Aldrich) позволило определить структуру выделенных метаболитов. Это дало возможность, сопоставив полученные результаты с работой исследователей данного вопроса, получить предположения относительно механизма действия исследуемых штаммов: штаммы бактерий B. velezensis BZR 336g и BZR 517 можно рассматривать в качестве продуцентов биопрепаратов, осуществляющих биологический контроль болезней растений как путем непосредственного ингибирования патогена, так и за счет индукции растительных механизмов защиты. Способность бактерий штаммов B. velezensis BZR 336g и BZR 517 продуцировать три семейства липопептидов, включая фенгицины, сурфактины и итурины, каждое из которых состоит из нескольких гомологов и проявляет различные антимикробные характеристики, увеличивает их антигрибной потенциал за счет проявления синергетического эффекта липопептидов.
Ключевые слова: Бактерии, фитопатогенные грибы, хроматография, биоавтография, сурфактин, итурин, фенгицин.
DOI: 10.21515/1999-1703-92-127-135

Литература:

1. Ongena, M. Surfactin and fengycin lipopeptides of Bacillus subtilis as elicitors of induced systemic resistance in plants / M. Ongena // Enviromental microbiology. - 2007. - Vol. 9. - P.1084-1090. Doi: 10.1111/j.1462-2920.2006.01202.
2. Fazle, Rabbee M. Antimicrobial activities of lipopeptides and polyketides of Bacillus velezensis for agricultural applications / M. Fazle Rabbee // Molecules (Basel, Switzerland). - 2020. - Vol.25. - P. 4973. Doi: 10.3390/molecules 25214973.
3. Teixeira, G. M. Genomic insights into the antifungal activity and plant growth-promoting ability in Bacillus velezensis CMRP 4490 / G. M. Teixeira // Frontiers in microbiology. - 2021. - Vol. 11. - P. 618. Doi: 10.3389/fmicb. 2020.618415.
4. Farace, G. Cyclic lipopeptides from Bacillus subtilis activate distinct patterns of defence responses in grapevine / G. Farace // Molecular Plant Pathology. 2015. Vol. 16. P.177-187. doi:10.1111/mpp.12170.
5. Fan, H. Y. Biocontrol of bacterial fruit blotch by Bacillus subtilis 9407 via surfactin-mediated antibacterial activity and colonization / H. Y. Fan // Frontiers in microbiology. - 2017. - Vol. 8. - P. 1973. Doi: 10.3389/fmicb.2017.01973.
6. Lirong, Y. Isolation and identification of Bacillus subtilis strain YB-05 and its antifungal substances showing antagonism against Gaeumannomyces graminis var. tritici / Y. Lirong // Biological control. - 2015. - Vol. 85. - P. 52-58. Doi:10.1016/j.biocontrol.2014.12.010.
7. Ines, M. Lipopeptide surfactants: production, recovery and pore forming capacity / M. Ines // Peptides. - 2015. - Vol. 71. - P. 100-112. Doi: 10.1016/j.peptides.2015.07.006.
8. Боронин, А. М. Ризосферные бактерии рода Pseudomonas, способствующие росту и развитию растений / А. М Боронин // Соросовский образовательный журнал. - 1998. - № 10. - С. 25-31.
9. Ongena, M. Involvement of fengycintype lipopeptides in the multifaceted biocontrol potential of Bacillus subtilis / M. Ongena // Applied Microbiology and Biotechnology. - 2005. - Vol. 69. - P. 29-38. Doi: 10.1007/s00253-005-1940-3.
10. Timmusk, S. Paenibacilluspolymyxainvades plant roots and forms biofilms / S. Timmusk // Applied and Environmental Microbiology. - 2005. - Vol. 71. - P. 7292-7300. Doi: 10.1128/AEM.71.11.7292-7300.2005.
11. Ongena, M. Bacillus subtilis M4 decreases plant susceptibility towards fungal pathogens by increasing host resistance associatedwith differential gene expression / M. Ongena // Applied Microbiology and Biotechnology. - 2005. - Vol. 67. - P. 692-698. Doi: 10.1007/s00253-004-1741-0.
12. Cawoy, H. Plant defense stimulation by natural isolates of Bacillus depends on efficient surfactin production / H. Cawoy // Molecular Plant-Microbe Interactions. - 2014. - Vol. 27. - P. 87-100. Doi: 10.1094/MPMI-09-13-0262-R.
13. Deleu, M. Effect of fengycin, a lipopeptide produced by Bacillus subtilis, on model biomembranes / M. Deleu // Biophysical Journal. - 2008. - Vol. 94. - P. 2667-2679.
14. Chandler, S. Role of cyclic lipopeptides produced by Bacillus subtilis in mounting induced immunity in rice (Oryza sativa L.) / S. Chandler // Physiological and Molecular Plant. - 2015. - Vol. 91. - P. 20-30.
15. Falardeau, J. Ecological and mechanistic insights into the direct and indirect antimicrobial properties of Bacillus subtilis lipopeptides on plant pathogens / J. Falardeau // Journal of Chemical Ecology. 2013. - Vol. 39. - P. 869-878. Doi: 10.1007/s10886-013-0319-7.
16. Сидорова, Т. М. Биологически активные метаболиты Bacillus subtilis и их роль в контроле фитопатогенных микроорганизмов (обзор) / Т. М. Сидорова, А. М. Асатурова, А. И. Хомяк // Сельскохозяйственная биология. - 2018. - № 53. - С. 29-37. Doi: 10.15389/agrobiology. 2019.1.178rus.
17. Максимов, И. В. Перспективы применения бактерий-продуцентов липопептидов для защиты растений (обзор) / И. В. Максимов, Б. П. Сингх, Е. А. Черепанова, Г. Ф. Бурханова, Р. М. Хайруллин // Прикладная биохимия и микробиология. - 2020. - № 56. - С. 19-34. Doi: 10.31857/S0555109920010134.

Авторы:

1. Сидорова Татьяна Михайловна, канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник, ФГБНУ «Федеральный научный центр биологической защиты растений».
2. Аллахвердян Валерия Вазгеновна, мл. науч. сотрудник, аспирант, ФГБНУ «Федеральный научный центр биологической защиты растений».
3. Асатурова Анжела Михайловна, канд. биол. наук, зав. лабораторией, ФГБНУ «Федеральный научный центр биологической защиты растений».
4. Дубяга Валентина Михайловна, мл. науч. сотрудник, ФГБНУ «Федеральный научный центр биологической защиты растений».