Biological Activity and Composition of Metabolites of Potential Agricultural Application from  Streptomyces carpaticus  K-11 RCAM04697 (SCPM-O-B-9993)

Yu. V. Bataeva; Батаева Ю. В.; L. N. Grigoryan; Григорян Л. Н.; A. G. Bogun; Богун А. Г.; A. A. Kislichkina; Кисличкина А. А.; M. E. Platonov; Платонов М. Е.; E. A. Kurashov; Курашов Е. А.; J. V. Krylova; Крылова Ю. В.; A. G. Fedorenko; Федоренко А. Г.; M. P. Andreeva; Андреева М. П.

doi:10.31857/S0026365622600730

Биологическая активность и состав метаболитов штамма Streptomyces carpaticus К-11 RCAM04697 (SCPM-O-B-9993), перспективного для использования в растениеводстве

Авторы: Батаева Ю.В.¹, Григорян Л.Н.¹, Богун А.Г.², Кисличкина А.А.², Платонов М.Е.², Курашов Е.А.³, Крылова Ю.В.⁴, Федоренко А.Г.⁵, Андреева М.П.¹
Учреждения:
1. Астраханский государственный университет им В.Н. Татищева
2. Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии Роспотребнадзора
3. Институт озероведения Российской академии наук, обособленное подразделение СПб ФИЦ РАН
4. Санкт-Петербургский филиал ФГБНУ “Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии” (ГосНИОРХ им. Л.С. Берга)
5. Южный федеральный университет
Выпуск: Том 92, № 3 (2023)
Страницы: 318-328
Раздел: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
URL: https://journals.rcsi.science/0026-3656/article/view/138224
DOI: https://doi.org/10.31857/S0026365622600730
EDN: https://elibrary.ru/FVXVYA
ID: 138224

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Из бурой полупустынной почвы Астраханской области с очень сильной степенью засоления выделен штамм К-11, который на основании анализа последовательности гена 16S рРНК отнесен к виду Streptomyces carpaticus К-11 RCAM04697 (SCPM-O-B-9993). Проведено полногеномное секвенирование штамма. Изучена фитотоксичность, противовирусная, антиоксидантная, антифунгальная, инсектицидная активности штамма. Все экстракты и суспензия штамма S. carpaticus RCAM04697 обладали фитостимулирующей активностью. Противовирусные свойства проявлялись в сдерживании развития и распространения вирусных возбудителей в лабораторных условиях: вируса мозаики томата (ВМТо) (Tomato mosaic virus, ToMV) – 26.3%, вируса мозаики огурца (ВОМ) (Cucumber mosaic virus, CMV) – 33.8%, Y-вируса картофеля (YВК) (Potato Y potyvirus, PVY) – 51.3%, Х-вируса картофеля (ХВК) (Potato Х potyvirus, PVХ) – 41.3%. Наибольшую антиоксидантную активность проявили суспензия – 88.8% и водно-спиртовый экстракт (20 : 80) – 76.0% штамма S. carpaticus RCAM04697. Штамм в различной степени ингибировал рост фитопатогена Fusarium sporotrichioides. Инсектицидная активность в отношении Aphis fabae через 6 ч обработки составила 100% в вариантах с обработкой суспензией, водно-спиртовым (80 : 20, 50 : 50), метанольным и гексановым экстрактами. В составе метаболитов штамма S. carpaticus RCAM04697 обнаружены флавоноиды, алкалоиды, гликозиды, органические кислоты (изолимонная, уксусная, фумаровая, молочная, пировиноградная, яблочная), спирты, альдегиды, углеводороды, эфиры, серосодержащие соединения и другие группы низкомолекулярных органических соединений.

Ключевые слова

стрептомицеты, Streptomyces, актинобактерии, антиоксидантная активность, антифунгальная активность, противовирусная активность, метаболиты, экстракт, масс-спектрометрия

Список литературы

Анисимова О.С. Streptomyces loidensis и Streptomyces herbaricolor: биологическое обоснование использования вторичных метаболитов для создания новых инсектоакарицидных биопрепаратов. Автореферат дис. … канд. биол. наук, 24.07.2008. Санкт-Петербург: Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений, 2008. 19 с.
Батаева Ю.В., Григорян Л.Н., Курашов Е.А., Крылова Ю.В., Федорова Е.В., Явид Е.Я., Ходонович В.В., Яковлева Л.В. Изучение метаболитов Streptomyces carpaticus RCAM04697 для создания экологически безопасных средств защиты растений // Теоретическая и прикладная экология. 2021. № 3. С. 172‒178. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2021-3-172-178
Бурцева С.А., Пойрас Н.А., Бырса М.Н., Пойрас Л.Н. Эффект предпосевной обработки семян томатов метаболитами стрептомицетов почв Молдовы // Материалы II Всеросс. научно-практ. конф. с межд. участием “Биоразнообразие и рациональное использование природных ресурсов”. Махачкала, 2014. С. 213–216.
Гаузе Г.Ф., Преображенская Т.П., Свешникова М.А., Терехова Л.П., Максимова Т.С. Определитель актиномицетов. Роды Streptomyces, Streptoverticilium, Chainia. М.: Наука, 1983. 248 с.
Григорян Л.Н., Батаева Ю.В., Шляхов В.А. Влияние штамма бактерий Streptomyces carpaticus RCAM04697 на фитостимуляцию, фитовирусы томата и насекомых-вредителей в лабораторных условиях // Естественные и технические науки. 2020. № 6(144). С. 58‒61.
Домрачева Л.И., Скугорева С.Г., Стариков П.А., Горностаева Е.А., Ашихмина Т.Я. Микробы-антагонисты против фитопатогенных бактерий и грибов (обзор) // Теоретическая и прикладная экология. 2022. № 2. С. 6‒14.
Domracheva L.I., Skugoreva S.G., Starikov P.A., Gornostaeva E.A., Ashikhmina T.Ya. Microbes-antagonists against of phytopathogenic bacteria and fungi (review) // Theoretical and Applied Ecology. 2022. № 2. P. 6‒14. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-2-006-014
Егорова А.М., Тарчевский И.А. Праймин-сигнальная функция антибиотиков, продуцируемых стрептомицетами // Экобиотех. 2019. Т. 2. № 4. С. 504‒509. https://doi.org/10.31163/2618-964X-2019-2-4-504-509
Методы общей бактериологии / Под ред. Герхардт Ф.М. М.: Мир, 1984. Т. 1‒3.
Патент РФ № 2156301. 2000. Штамм актиномицета Streptomyces avermitilis ССМ 4697 – продуцент авермектинов.
Патент РФ № 2226214. 2004. Штамм актиномицета Streptomyces chrysomallus Р-21 для получения биопрепарата полифункционального действия.
Патент РФ № 2243259. 2002. Штамм актиномицета Streptomyces hygroscopicus subsp. ЦКМ В-4561, обладающий фунгицидными, бактерицидными и инсектицидными свойствами.
Патент РФ № 2695157. 2019. Штамм Streptomyces carpaticus для защиты от насекомых-вредителей, грибных, вирусных болезней и стимуляции роста томатов.
Поляк Ю.М., Сухаревич В.И. Выделение почвенных стрептомицетов – продуцентов комплексных антибиотиков // Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Ю.А. Овчинникова. 2017. Т. 13. С. 18–24.
Рыжкова Е.П., Данилова И.В., Шамрайчук И.Л., Кураков А.В., Нетрусов А.И. Антифунгальная активность штамма Propionibacterium freudenreichiiи представителей рода Lactobacillus // Микология и фитопатология. 2018. Т. 52. С. 144‒149.
Ryzhkova E.P., Danilova I.V., Shamraichuk I.L., Kurakov A.V., Netrusov A.I. Antifungal activity of Propionibacterium freudenreichii and several Lactobacillus species // Mycology and Phytopathology. 2018. V. 52. P. 144‒149.
Толкачева Н.В., Комаровская-Порохнявец Е.З., Новиков В.П. Биологическая активность стероидных гликозидов, выделенных из луковиц Allium cyrillii ten. (Alliaceae) // Фармация и фармакология. 2014. № 6(7). С. 29‒32.
Tolkachova N.V., Komarovskaya-Porokhnyavets E.Z., Novikov V.P. Biological activity of steroid glycosides from bulbs of Allium cyrillii ten. (Alliaceae) // Pharmacy and Pharmacology. 2014. № 6(7). P. 29‒32. https://doi.org/10.19163/2307-9266-2014-2-6(7)-29-32
Чулуун Б., Сапармырадов А., Алимова Ф.К., Миндубаев А.З. Сравнение показателей фитотоксичности, фунгицидной и бактерицидной активности стрептомицетов из различных местообитаний // Бутлеровские сообщения. 2014. Т. 38. № 6. С. 147‒152.
Широких И.Г., Бакулина А.В., Назарова Я.И., Широких А.А., Козлова Л.М. Влияние Streptomyces castelarensis А4 на заболеваемость и урожайность зерновых культур полевого севооборота // Микология и фитопатология. 2020. Т. 54. С. 59‒66.
Shirokikh I.G., Bakulina A.V., Nazarova Ya.I., Shirokikh A.A., Kozlova L.M. The influence of Streptomyces castelarensis A4 on the incidence and yield of grain crops of field crop rotation // Mycology and Phytopathology. 2020. V. 54. P. 59‒66. https://doi.org/10.31857/S0026364820010080
Cho J.Y., Kim M.S. Antibacterial benzaldehydes produced by seaweed-derived Streptomyces atrovirens PK288-21 // Fisheries Science. 2012. V. 78. P. 1065–1073. https://doi.org/10.1007/s12562-012-0531-3
Cushnie T., Cushnie B., Lamb A.J. Alkaloids: An overview of their antibacterial, antibiotic-enhancing and antivirulence activities // Int. J. Antimicrob. Agents. 2014. V. 44. P. 377‒386. https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2014.06.001
Grigoryan L.N., Bataeva Y.V., Andreeva E.D., Zakar’yaeva D.Kh., Turaeva Z.O., Antonova S.V. Study of the component structure of the metabolites of bacteria Nocardiopsis umidischolae in the search for eco-friendly plant protection agents // Russ. J. Gen. Chem. 2020. V. 90. P. 2531–2541. https://doi.org/10.1134/S1070363220130010
Karak P. Biological activities of flavonoids: an overview // Int. J. Pharm. Sci. Res. 2019. V. 10. P. 1567‒1574. https://doi.org/10.13040/IJPSR.0975-8232.10(4).1567-74
Karrouchi K., Radi S., Ramli Y., Taoufik J., Mabkhot Y.N., Al-aizari F.A. Synthesis and pharmacological activities of pyrazole derivatives // Molecules. 2018. V. 23. Art. 134. P. 1‒85. https://doi.org/10.3390/molecules23010134
Korkmaz M.O., Erturk D. Gurel insecticidal activity of some strains of streptomycetes isolated from the soil against larvae and adults of the Colorado potato beetle (Leptinotarsa decemlineata) // Turkey: Bitki Koruma Bul. 2015. V. 55. P. 73–84. https://doi.org/10.3923/jm.2017.218.228
Kurashov E.A., Fedorova E.V., Krylova J.V., Mitrukova G.G. Assessment of the potential biological activity of low molecular weight metabolites of freshwater macrophytes with QSAR // Scientifica. 2016. V. 2016. Art. 1205680. https://doi.org/10.1155/2016/1205680
Manucharova N.A., Trosheva E.V., Kol’tsova E.M., Demkina E.V., Karaevskaya E.V., Rivkina E.M., Mardanov A.V., El’-Registan G.I. Characterization of the structure of the prokaryotic complex of antarctic permafrost by molecular genetic techniques // Microbiology (Moscow). 2016. V. 85. P. 102‒108. https://doi.org/10.7868/S0026365616010055
Pacios-Michelena S., Aguilar González C.N., Alvarez-Perez O.B., Rodriguez-Herrera R., Chávez-González M., Arredondo Valdés R., Ascacio Valdés J.A., Govea Salas M., Ilyina A. Application of Streptomyces antimicrobial compounds for the control of phytopathogens // Front. Sustain. Food Syst. 2021. V. 5. Art. 696518. https://doi.org/10.3389/fsufs.2021.696518
Pylro V.S., Dias A.C.F., Andreote C.C.F., Andreote F.D., Mello D.E., Varani A., Figueiredo D.E., Ribeiro I.A., Kitano I.T., Almeida D.E., Bernardo E.R. Draft genomic sequences of Streptomyces misionensis ACT66 and Streptomyces albidoflavus act77, bacteria with potential application for phytopathogen biocontrol // Microbiol. Resour. Announc. 2019. V. 8. № 36. P. 118‒125. https://doi.org/10.1128/MRA.00949-19
Remya S., Sivaraman G.K., Joseph T.C., Parmar E., Sreelakshmi K.R., Mohan C.O., Ravishankar C.N. Influence of corn starch based bio-active edible coating containing fumaric acid on the lipid quality and microbial shelf life of silver pomfret fish steaks stored at 4°C // J. Food Sci. Technol. 2022. V. 59. P. 3387‒3398. https://doi.org/10.1007/s13197-021-05322-y
Řezanka T., Spížek Přikrylová J., Prell A., Dembitsky V.M. Five new derivatives of nonactic and homo-nonactic acids from Streptomyces globisporus // Tetrahedron. 2004. V. 60. P. 4781–4787. https://doi.org/10.1016/J.TET.2004.04.006
Zinn M.-K., Bockmühl D. Did granny know best? Evaluating the antibacterial, antifungal and antiviral efficacy of acetic acid for home care procedures // BMC Microbiology. 2020. V. 20. Art. 265. P. 1‒9.