Влияние параметров культивирования бактерий рода Pseudomonas на продуцирование антигрибных экзометаболитов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследования проводили с целью выявления оптимальных параметров культивирования бактерий Pseudomonas chlororaphis BZR 245-F и Pseudomonassp. BZR 523-2, при которых образуется наибольшее количество бактериальных клеток и реализуется высокий потенциал синтеза антигрибных метаболитов, для включения их в последующем в технологический регламент производства биофунгицидов на основе этих бактерий. Схема опыта предусматривала изучение таких параметров культивирования, как температура (+20 °C, +25 °C, +30 °C, + 35 °C) и кислотность (3,0; 6,0; 7,0; 8,0 ед. рН). Величину титра бактериальных клеток определяли по методу Коха. Анализ антигрибных метаболитов проводили методом тонкослойной хроматографии и биоавтографии. О количестве продуцируемых бактериями метаболитов судили по результатам визуальной оценки тонкослойных хроматограмм и зон ингибирования роста тест-культуры гриба на биоавтограммах. Для P. chlororaphis BZR 245-F оптимальные условия, обеспечивающие максимальную продукцию биомассы (4,72×10¹¹ КОЕ/мл) и усиленный синтез антигрибных метаболитов, включая оранжевый пигмент (Rf 0,45) и феназиновые соединения (Rf 0,52), – температура 25 °C и pH 6,0…10,0 (с пиком при pH 6,0 и 8,0), а антигрибная активность наиболее выражена при 25…30 °C. Штамм Pseudomonassp. BZR 523-2 демонстрирует наибольший титр (9,7×10¹¹ КОЕ/мл) и повышенную выработку метаболитов феназина (Rf 0,52) при температуре 25…30 °C и pH 6,0…8,0 ед., а также вырабатывает феназин в значительных количествах при pH 8,0 и 10,0 ед. При этом его общая противогрибная активность хотя и уступает P. chlororaphis BZR 245-F, максимальна при температуре 30 °C. Оба штамма синтезируют различные активные соединения, причем феназиновые структуры вносят основной вклад в их противогрибное действие.

Об авторах

Т. М. Сидорова

Федеральный научный центр биологической защиты растений

Email: 0166505@mail.ru
кандидат биологических наук 350039, Краснодар, п/о 39, Российская Федерация

М. М. Астахов

Федеральный научный центр биологической защиты растений

Email: 0166505@mail.ru
350039, Краснодар, п/о 39, Российская Федерация

А. М. Асатурова

Федеральный научный центр биологической защиты растений

Email: 0166505@mail.ru
кандидат биологических наук 350039, Краснодар, п/о 39, Российская Федерация

Список литературы

  1. Роль бактерий рода Pseudomonas в устойчивом развитии агроэкосистем и защите окружающей среды (обзор) / Т. Ю. Коршунова, М. Д. Бакаева, Е. В. Кузина и др. // Прикладная биохимия и микробиология. 2021. Т. 57. № 3. С. 211–227. doi: 10.31857/S0555109921030089.
  2. Сидорова Т. М., Аллахвердян В. В., Асатурова А. М. Роль бактерий рода Pseudomonas и их метаболитов в биоконтроле фитопатогенных микроорганизмов // Агрохимия. 2023. № 5. С. 94–104. doi: 10.31857/S0002188123950071.
  3. Павлюшин В. А., Новикова И. И., Бойкова И. В. Микробиологическая защита растений в технологиях фитосанитарной оптимизации агроэкосистем: теория и практика (обзор) // Сельскохозяйственная биология. 2020. Т. 55. № 3. С. 421–438. doi: 10.15389/agrobiology.2020.3.421rus.
  4. Plant-associated Bacillus and Pseudomonas antimicrobial activities in plant disease suppression via biological control mechanisms: a review / I. Dimkic, T. Janakiev, M. Petrovic, et al. // Physiological and molecular plant pathology. 2022. Vol. 117. Article 101754. URL: https://www.sciencedirect.com/journal/physiological-and-molecularplant-pathology (дата обращения: 27.01.2025). doi: 10.1016/j.pmpp.2021.101754.
  5. Recent advances in phenazine natural products: biosynthesis and metabolic engineering / W. Huang, Y. Wan, H. Su et al. // Journal of agricultural and food chemistry. 2024. Vol. 72. No. 39. P. 21364–21379. doi: 10.1021/acs.jafc.4c05294.
  6. Enhanced Phenazine-1-Carboxamide Production in Pseudomonas chlororaphis H5 fleQ relA through Fermentation Optimization / J. Cui, W. Wang, H. Hu, et al. // Fermentation. 2022. Vol. 8. No. 4. Article 188. URL: https://www.mdpi.com/2311–5637/8/4/188 (дата обращения: 07.02.2025). doi: 10.3390/fermentation8040188.
  7. Identification of strong quorum sensing and thermoregulated promoter for the biosynthesis of a new metabolite pesticide phenazine-1-carboxamide in Pseudomonas strain PA1201 / Z.-J. Jin, L. Zhou, S. Sun, et al. // ACS Synthetic biology. 2020. Vol. 9. No. 7. P. 1802–1812. doi: 10.1021/acssynbio.0c00161.
  8. Metabolic reconstruction of Pseudomonas chlororaphis ATCC 9446 to understand its metabolic potential as a phenazine-1-carboxamide producing strain / F. Moreno-Avitia, J. Utrilla, F. Bolivar, et al. // Appl Microbiol Biotechnol. 2020. Vol. 104. P. 10119–10132. doi: 10.1007/s00253-020-10913-4.
  9. Biological ability of phenazine-producing strains for the management of fungal plant pathogens: a review / S.-Y. Wang, X.-C. Shi, X. Chen, et al. // Biological control. 2021. Vol. 155. Article 104528. URL: https://www.sciencedirect.com/journal/biologicalcontrol (дата обращения: 10.02.2025). doi: 10.1016/j.biocontrol.2021.104528.
  10. Pseudomonas cyclic lipopeptides suppress the rice blast fungus Magnaporthe oryzae by induced resistance and direct antagonism / O. O. Omoboye, F. E. Oni, H. Batool, et al. // Front. plant sci. 2019. Vol. 10. URL: https://www.frontiersin.org/journals/plantscience/articles/10.3389/fpls.2019.00901/full (дата обращения: 10.04.2025). doi: 10.3389/fpls2019.00901.
  11. Isolation and identification of bioactive substance 1-hydroxyphenazine from Pseudomonas aeruginosa and its antimicrobial activity / T. T. Liu, F. C. Ye, C. P. Pang, et al. // Letters in Applied Microbiology. 2020. Vol. 71. No. 3. P. 303–310. doi: org/10.1111/lam.13332.
  12. Characterization and engineering of Pseudomonas chlororaphis LX 24 with high production of 2-hydroxyphenazine / W.-H. Liu, S.-J. Yue, T.-T. Feng, et al. // Journal of agricultural and food chemistry. 2021. Vol. 69. No. 16. P. 4778–4784. doi: 10.1021/acs.jafc.1c00434.
  13. Isolation and characterization of antifungal metabolites of Bacillus subtilis BZR 336g and Bacillus subtilis BZR 517 strains by a modified bioautography method / T. M. Sidorova, A. M. Asaturova, A. I. Khomyak, et al. // Agricultural Biology. 2019. Vol. 54. P. 178–185. doi: 10.15389/agrobiology.2019.1.178rus.
  14. New Pseudomonas bacterial strains: biological activity and characteristic properties of metabolites / T. M. Sidorova, N. S. Tomashevich, V. V. Allakhverdjan, et al. // Microorganisms. 2023. Vol. 11. No. 8. P. 1493. doi: 10.3390/microorganisms11081943.
  15. Identification of Pseudomonas mosselii BS011 gene clusters required for suppression of rice blast fungus Magnaporthe oryzae / L. Wu, G. Chen, D. Song, et al. // Journal of biotechnology. 2018. Vol. 282. P. 1–9. URL: https://colab.ws/articles/10.1016%2Fj.jbiotec.2018.04.016 (дата обращения: 10.04.2025). doi: 10.1016/j.jbiotec.2018.04.016.
  16. Практикум по микробиологии / А. И. Нетрусов, М. А. Егорова, Л. М. Захарчук и др. М.: Академия, 2005. 608 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).