<<<  Назад

2022 год, № 99

УДК: 579.64
ГРНТИ: 68.03.07

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ СИНТЕЗА СУРФАКТИНОВ ШТАММОМ B. VELEZENSIS, ПЕРСПЕКТИВНЫМ БИОКОНТРОЛЬНЫМ АГЕНТОМ ДЛЯ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ ОТ ГРИБНЫХ БОЛЕЗНЕЙ

Сурфактин - один из наиболее часто исследуемых биосурфактантов, продуцируемых бактериями рода Bacillus, имеет высокий потенциал коммерческого применения. Изомеры сурфактина представляют собой биосурфактанты циклических липопептидов, состоящих из семи аминокислотных единиц и одной боковой цепи-гидроксильной жирной кислоты с различной длиной цепи из 13-15 атомов углерода. Изомеры сурфактина известны своим многогранным взаимодействием с биологическими системами, которое приводит к ряду физиологических и биохимических взаимодействий. Исследования повышения выхода сурфактина имеют важное значение в микробиологических и биотехнологических исследовательских работах. Целью работы являлось изучение интенсификации общей грибной активности липопептидов группы сурфактинов, синтезируемых биоагентом Bacillus velezensis Ruiz-Garcia, 2005 BZR 517 в следствие добавления в питательную среду микроэлементов и витаминов. B. velezensis BZR 517 - штамм-продуцент антигрибных метаболитов, перспективный агент для создания фунгицидных биопрепаратов для защиты растений от грибных болезней. Культивирование проводилось на питательной среде на основе побочных продуктов промышленной переработки растений с включением источников ионов Zn2+, Mn2+, Co2+ и Fe2+, а также биодобавок - валина, треонина, аскорбиновой кислоты и биотина. Определено, что рост клеток в жидкой культуре существенно стимулирует питательная среда с органическими компонентами (увеличение по отношению к контролю на 321-673%) и биотин в концентрации 0,0025 г/л (увеличение по отношению к контролю на 595%). Интенсификация синтеза антигрибных соединений группы сурфактинов в максимальной степени проявлялась при культивировании на питательной среде с органическими компонентами (увеличение зон ингибирования роста Fusarium oxysporum var. orthoceras App. Et Wr, 1910 BZR F6 на биоавтограммах по отношению к контролю на 500-1800%).
Ключевые слова: Антифунгальная активность, биофунгициды, Bacillus velezensis, биоавтография, антигрибные метаболиты, микроэлементы, витамины, аминокислоты, сурфактин.
DOI: 10.21515/1999-1703-99-91-99

Литература:

1. Асатурова, А. М. Изучение антагонистических и ростстимулирующих свойств штаммов Bacillus subtilis, перспективных для создания эффективных биофунгицидов / А. М. Асатурова, Т. М. Сидорова, Н. С. Томашевич, Н. А. Жевнова, А. И. Хомяк, А. Е. Козицын, В. М. Дубяга, М. Д. Павлова, Н. М. Сидоров, В. В. Аллахвердян // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. - 2020. № 21(3). - С. 263-272. - DOI: 10.30766/2072-9081.2020.21.3.263-272.
2. Нетрусов, А. И. Практикум по микробиологии / А. И. Нетрусов, М. А. Егорова, Л. М. Захарчук и др.; под ред. А. И. Нетрусова. - М. Издательский центр «Академия», 2005. - 608 с.
3. Сидорова, Т. М. Выделение и характеристика антигрибных метаболитов штаммов Bacillus subtilis BZR 336g и Bacillus subtilis BZR 517 модифицированным методом биоавтографии / Т. М. Сидорова, А. М. Асатурова, А. И. Хомяк, Н. С. Томашевич // Сельскохозяйственная биология. - 2019. - Т. 54. - № 1. - С. 178-85. - DOI: 10.15389/agrobiology.2019.1.178rus.
4. Abas, M. R. Production of surfactin from Bacillus subtilis ATCC 21332 by using treated palm oil mill effluent (POME) as fermentation media / M. R. Abas, A. J. A. Kade, M. S. Khalil, A. A. Hamid, M. Hafez, M. Isa // International Conference on Food and Agricultural Sciences. - 2013. - Vol. 55. - No. 17. - P. 87-93. - DOI: 10.7763/IPCBEE.
5. Alonso, S. Impact of foaming on surfactin production by Bacillus subtilis. Implications on the development of integrated in situ foam fractionation removal systems / S. Alonso, P. J. Martin // Biochemical Engineering Journal. - 2016. - Vol. 110. - P. 125-133. - DOI: 10.1016/j.bej. 2016.02.006.
6. Asaturova, A. M. Conditions for the cultivation of new Bacillus bacteria being micro bioproduct producers / A. M. Asaturova, A. I. Homyak, N. S. Tomashevich, M. D. Pavlova, N. A. Zhevnova, V. M. Dubyaga, A. E. Kozitsin, T. M. Sidorova, V. D. Nadykta, V. Ya. Ismailov // Journal of Pure and Applied Microbiology. - 2015. - Vol. 9. - No. 4.
7. Asaturova, A. M. Biological control of important fungal diseases of potato and raspberry by two Bacillus velezensis strains / A. M. Asaturova, M. V. Shternshis, V. Tsvetkova, T. Shpatova, V. Maslennikova, N. Zhevnova, A. Homyak // PeerJ. - 2021. - Vol. 9. - P. e11578. - DOI: 10.7717/ peerj.11578.
8. Bóka, B. Ion trap mass spectrometry of surfactins produced by Bacillus subtilis SZMC 6179J reveals novel fragmentation features of cyclic lipopeptides / B. Bóka, L. Manczinger, A. Kecskeméti, M. Chandrasekaran, S. Kadaikunnan, N. S. Alharbi, C. Vágvölgyi, A. Szekeres // Rapid Communications in Mass Spectrometry. - 2016. - Vol. 30. - No. 13. - P. 1581-1590. - DOI: 10.1002/ rcm.7592.
9. Geissler, M. Lipopeptide biosurfactants from Bacillus species / M. Geissler, K. M. Heravi, M. Henkel, R. Hausmann // Biobased Surfactants. - 2019. - Elsevier 6. - P. 205-240. - DOI: 10.1007/978-3-642-14490-5_3.
10. Gudiña, E. J. Biosurfactant production by Bacillus subtilis using corn steep liquor as culture medium / E. J. Gudiña, E. C. Fernandes, A. I. Rodrigues, J. A. Teixeira, L. R. Rodrigues // Frontiers in Microbiology. - 2015. - Vol. 6. - DOI: 10.3389/fmicb.2015.00059.
11. Huang, X. The positive effects of Mn2+ on nitrogen use and surfactin production by Bacillus subtilis ATCC 21332 / X. Huang, J. Liu, Y. Wang, J. Liu, L. Lu // Biotechnology & Biotechnological Equipment. - 2015. - Vol. 29. - No. 2. - P. 381-389. - DOI: 10.1080/13102818.2015.1006905.
12. Jacques, P. Surfactin and other lipopeptides from Bacillus spp. Biosurfactants: From Genes to Applications: Microbiology Monographs / P. Jacques. - In: G. Soberón-Chávez (ed) Heidelberg: Springer, Berlin, 2011. - P. 57-91.
13. Kecskeméti, A. High-frequency occurrence of surfactin monomethyl isoforms in the ferment broth of a Bacillus subtilis strain revealed by ion trap mass spectrometry / A. Kecskeméti, A. Bartal, B. Bóka, L. Kredics, L. Manczinger, K. Shine, N. S. Alharby, J. M. Khaled, M. Varga, C. Vágvölgyi, A. Szekeres // Molecules. - 2018. - Vol. 23. - No. 9. - P. 2224. - DOI: 10.3390/molecules23092224.
14. Monteiro, S. Enhanced spore production of Bacillus subtilis grown in a chemically defined medium / S. Monteiro, J. Clemente, M. Carrondo, A. Cunha // Advances in Microbiology. - 2014. - Vol. 4. - No. 8. - P. 444-454. - DOI: 10.4236/aim.2014.48049.
15. Nurfarahin, A. H. Culture medium development for microbial-derived surfactants production - An Overview / A. H. Nurfarahin, M. S. Mohamed, L. Y. Phang // Molecules. - 2018. - Vol. 23. - No. 5. - P. 1049. - DOI: 10.3390/molecules23051049.
16. Radchenko, V. V. Draft genome sequence of the plant growth-promoting bacterium Bacillus subtilis strain BZR 517, isolated from winter wheat, now reclassified as Bacillus velezensis strain BZR 517. / V. V. Radchenko, I. Y. Vasilyev, E. V. Ilnitskaya, A. V. Garkovenko, A. M. Asaturova, N. S. Tomashevich, A. E. Kozitsyn, A. V. Milovanov, B. T. Grigoreva, M. V. Shternshis // Microbiology Resource Announcements. - 2021. - Vol. 9. - No. 40. - P. e00853-20. - DOI: 10.1128/MRA. 00853-20.
17. Shternshis, M. Bacillus subtilis strains BZR 336g and BZR 517 for biocontrol of blackcurrant against Septoria leaf spot under unfavorable climate conditions / M. Shternshis, A. Asaturova, Shpatova, N. Zhevnova, A. Homyak // Promising Journal of Plant Pathology. - 2020. - Т. 103. - No. 1. - DOI: 10.1007/s42161-020-00660-w.
18. Tang, J.Complete assignments of 1H and 13C NMR spectral data of nine surfactin isomers /j. Tang, H. Gao, K. Hong, Y. Yu, M. Jiang, H. Lin, W. Ye, X. Yao // Magnetic Resonance in Chemistry. 2007. - Vol. 45. - No. 9. - P. 792-796. - DOI: 10.1002/mrc.2048.
19. Tang, J. Characterization and online detection of surfactin isomers based on HPLC-MSn analyses and their inhibitory effects on the overproduction of nitric oxide and the release of TNF-α and IL-6 in LPS-induced macrophages /j. Tang, F. Zhao, H. Gao, Y. Dai, Z. Yao, K. Hong, J. Li, W. Ye, X. Yao // Marine Drugs. 2010. - No. 8. - P. 2605-2618. - DOI: 10.3390/md8102605.

Авторы:

1. Козицын Александр Евгеньевич, науч. сотрудник, ФГБНУ «Федеральный научный центр биологической защиты растений».
2. Асатурова Анжела Михайловна, канд. биол. наук, вед. науч. сотрудник, ФГБНУ «Федеральный научный центр биологической защиты растений».
3. Сидорова Татьяна Михайловна, канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник, ФГБНУ «Федеральный научный центр биологической защиты растений».
4. Астахов Михаил Михайлович, мл. науч. сотрудник, ФГБНУ «Федеральный научный центр биологической защиты растений».
5. Саенко Ксения Юрьевна, мл. науч. сотрудник, ФГБНУ «Федеральный научный центр биологической защиты растений».