Внеклеточные метаболиты Acinetobacter calcoaceticus К-4 ИМВ В-7241, Rhodococcus erythropolis ИМВ Ас-5017 и Nocardia vaccinii K-8 как препараты для биоконтроля над фитопатогенными бактериями

Размещено на http://www.allbest.ru/

Национальный университет пищевых технологий

Институт микробиологии и вирусологии НАН Украины

ВНЕКЛЕТОЧНЫЕ МЕТАБОЛИТЫ ACINETOBACTER CALCOACETICUS ИМВ В-7241, RHODOCOCCUS ERYTHROPOLIS ИМВ Ac-5017 И NOCARDIA VACCINII K-8 КАК ПРЕПАРАТЫ ДЛЯ БИОКОНТРОЛЯ НАД ФИТОПАТОГЕННЫМИ БАКТЕРИЯМИ

А.Д. Конон, А.П. Софилканич, К.А. Покора,

К.В. Чеботарева, Т.П. Пирог, Г.А. Иутинская

г. Киев

Необходимость разработки современных препаратов с антимикробными свойствами обусловлена увеличением патогенных микроорганизмов, резистентных к известным биоцидам. Микробные поверхностно-активные вещества (ПАВ) рассматриваются многими исследователями как альтернатива синтетическим антимикробным агентам [1]. В литературе имеются данные об ингибировании фитопатогенных грибов препаратами гликолипидных микробных ПАВ и липопептидов [1]. Однако актуальной проблемой на сегодняшний день остается борьба с бактериозами сельскохозяйственных растений, которая рассматривается как существенный вклад в решение глобальных продовольственных проблем. Использование средств биологического контроля над фитопатогенами является важным условием устойчивого развития агроэкосистем [2].

Ранее из загрязненных нефтью образцов почвы нами были выделены нефтеокислящие бактерии, идентифицированные как Acinetobacter calcoaceticus К-4 (ИМВ В-7241), Rhodococcus erythropolis ЭК-1 (ИМВ Ас-5017), Nocardia vaccinii K-8 и установлена способность данных штаммов синтезировать ПАВ на различных субстратах. В предыдущих исследованиях было показано антимикробное действие препаратов ПАВ R. erythropolis ИМВ Ac-5017 и A. calcoaceticus ИМВ В-7241 по отношению к некоторым бактериям и дрожжам [3]. Отметим, что в работе [3] использовали неочищенные препараты ПАВ в виде стерильного супернатанта культуральной жидкости. Из литературы известно, что антимикробные свойства микробных ПАВ зависят от способа их выделения и степени очистки [4], поэтому целью данной работы было исследование антимикробных свойств ПАВ A. calcoaceticus ИМВ В-7241, R. erythropolis ИМВ Ас-5017 и N. vaccinii K-8 различной степени очистки по отношению к некоторым фитопатогенным бактериям.

В работе использовали следующие фитопатогенные бактерии (возбудители болезней зерновых, бобовых, цветочных растений, томатов и древесных культур): Pectobacterium carotovorum УКМ В-1095, Pseudomonas syringae УКМ В-1027, Pseudomonas syringae pv. atrofaciens УКМ В-1015, Pseudomonas syringae pv. coronafaciens - УКМ В-1154, Xanthomonas campеstris pv. campestris УКМ В-1049, Pseudomonas corrugatе 9070, Pseudomonas savastanoi pv. glycinea 8571, Xanthomonas translucens pv. translucens 7696, Xantomonas vesicatoria 7790. Штаммы фитопатогенных бактерий были любезно предоставлены сотрудниками отдела фитопатогенных бактерий Института микробиологии и вирусологии им. Д.К. Заболотного НАН Украины.

Выделение поверхностно-активных веществ из супернатанта культуральной жидкости, содержащего ПАВ (препарат 1), осуществляли экстракцией смесью Фолча (хлороформ?метанол 2:1) и получали препарат 2. Оставшаяся после экстракции ПАВ водная фаза, не обладающая поверхностно-активными свойствами, условно названа нами препарат 3. Концентрация поверхностно-активных веществ в препаратах 1 и 2 R. erythropolis ИМВ Ac-5017 составляла 0,4 мг/мл, A. сalcoaceticus ИМВ В-7241 - 0,15 мг/мл. фитопатоген микроорганизм антимикробный биоцид

Эксперименты показали, что как для штамма ИМВ Ac-5017, так и ИМВ В-7241 наибольшее ингибирующее действие на фитопатогенные бактерии оказывал препарат 2 - раствор ПАВ (снижение выживания клеток до 0-33 %). Показано, что препарат ПАВ A. calcoaceticus ИМВ В-7241 с концентрацией 0,15 мг/мл обладал более сильным антимикробным действием, чем препарат R. erythropolis ИМВ Ac-5017 более высокой концентрации (0.4 мг/мл). Такое явление можно объяснить различным химическим составом исследованных ПАВ. Так, в составе ПАВ штамма ИМВ В-7241 обнаружены аминолипиды [3], которые, как известно, характеризуются достаточно сильным антимикробным действием [4].

Препарат 1 штамма ИМВ В-7241 проявлял эффективное антимикробное действие только по отношению к X. vesicatoria 7790 и P. syringae УКМ В-1027, выживание которых через 2 ч экспозиции составляло 0 и 18-19 % соответственно. Препарат 1 штамма ИМВ Ас-5017 оказался не таким эффективным и в лучшем случае в его присутствии наблюдали гибель 20 % клеток Pseudomonas corrugatе 9070.

Интересно, что после обработки суспензии практически всех исследуемых тест-культур (P. syringae 8511, X. vesicatoria 7790, P. corrugata 9070, P. syringae pv. coronafaciens 9129) препаратом 3 A. calcoaceticus ИМВ В-7241 наблюдали увеличение количества клеток даже на порядки. Аналогичным было действие препарата 3 R. erythropolis ИМВ Ac-5017 на P. syringae 8511 и X. vesicatoria 7790. Наблюдаемое увеличение количества клеток после обработки препаратом 3 может быть объяснено тем, что штаммы ИМВ В-7241 и ИМВ Ac-5017, кроме ПАВ, синтезируют ряд других биологически активных веществ, в том числе стимулирующих рост микроорганизмов.

Совершенно другие закономерности наблюдали при действии внеклеточных метаболитов N. vaccinii K-8 (концентрация ПАВ в препаратах 1 и 2 - 0,85 мг/мл) на представителей родов Xanthomonas и Pseudomonas. Во-первых, антимикробное действие установлено для всех исследуемых препаратов 1-3 N. vaccinii K-8. Во-вторых, обработка препаратами 1-3 штамма К-8 сопровождалась гибелью значительного количества клеток (80 % и выше). В-третьих, наиболее сильным антимикробным действием обладал препарат 3 (выживание до 3 % максимум, как установлено для Р. syringae УКМ В-1027, для остальных - 100 % гибель через 2 ч экспозиции). В-четвертых, из исследованных препаратов ПАВ всех штаммов препарат 2 N. vaccinii К-8 оказался наиболее эффективным, что может быть объяснено более высокой концентрацией содержащихся в нем ПАВ по сравнению с аналогичными препаратами A. calcoaceticus ИМВ В-7241 и R. erythropolis ИМВ Ac-5017. В связи с этим на следующем этапе исследовали влияние на фитопатогенные бактерии препаратов ПАВ N. vaccinii K-8 более низкой концентрации. Показано, что независимо от снижения концентрации ПАВ до 0,042-0,85 мг/мл в препарате 2 оставался эффективным против X. vesicatoria 7790 и P. corrugate 9070.

Таким образом, в результате проведенной работы установлено, что препараты ПАВ N. vaccinii K-8, A. calcoaceticus ИМВ В-7241 и R. erythropolis ИМВ Ac-5017 обладают антимикробными свойствами по отношению к ряду фитопатогенных бактерий. Эффективность исследуемых препаратов зависит от степени их очистки, времени экспозиции и концентрации ПАВ. Полученные результаты являются перспективными для разработки экологически безопасных биопрепаратов для сельского хозяйства.

Литература

1. Kalyani R. Recent potential usage of surfactant from microbial origin in pharmaceutical and biomedical arena: a perspective / R. Kalyani, M. Bishwambhar, V. Suneetha // International research journal of pharmacy. 2011. V. 2, № 8. P. 11-15.

2. Xu X.M. Combined use of biocontrol agents to manage plant diseases in theory and practice / X.M. Xu, P. Jeffries, M. Pautasso, M.J. Jeger // Phytopathology. 2011. V. 101, № 9. Р. 1024?1031.

3. Пирог Т.П. Антимикробное действие поверхностно-активных веществ Acinetobacter calcoaceticus K-4 и Rhodococcus erythropolis EK-1 / Т.П. Пирог, А.Д. Конон, А.П. Софилканич, А.Б. Скочко // Микробиол. журнал. 2011. Т.73, № 3. С. 14-20.

4. Das P. Antimicrobial potential of a lipopeptide biosurfactant derived from a marine Bacillus circulans / P. Das, S. Mukherjee, R. Sen // J. Appl. Microbiol. 2008. V. 104, № 6. P. 1675-1684.

Размещено на Allbest.ru