Эффективность ассоциации молочнокислых бактерий с дрожжами в отношении фитопатогенных мицелиальных грибов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Эффективность ассоциации молочнокислых бактерий с дрожжами в отношении фитопатогенных мицелиальных грибов

В.С. Ржевская, Л.М. Теплицкая, Е.Ф. Семенова

Защита растений от болезней определяет стабильность сельскохозяйственного производства. Нерациональное применение агрономических приемов привело к формированию устойчивых рас возбудителей болезней, уменьшению численности практически всех эколого-трофических групп микроорганизмов и снижению биологической активности почв. Вследствие подавления автохтонной полезной микрофлоры увеличилась численность фитопатогенных видов, процесс саморегуляции и самоочищения почвы нарушен [5].

Известно, что в основе высокой антагонистической активности молочнокислых бактерий лежит генетически детерминированная способность к продукции антимикробных веществ, что позволяет им конкурировать с другими продуцентами антибиотиков. Молочнокислые бактерии, находясь в симбиотических отношениях между собой или с другими группами микроорганизмов, образуют ассоциации, которые могут обладать новыми и уникальными свойствами, в частности, антифунгальными.

Целью нашей работы является сравнение антагонистической активности молочнокислых бактерий, составленной их них и дрожжей Pichia accidentalis F7/20 микробной ассоциации по отношению к фитопатогенным микромицетам. Объектами исследования служили чистые культуры молочнокислых гомоферментативных стрептобактерий рода Lactobacillus (L.casei В 2/20 и L. plantarum В 1/20), молочнокислого гомоферментативного стрептококка Lactococcus lactis В 3/20 и их ассоциативная культура с дрожжами Pichia accidentalis F7/20. В качестве тест-культур использовали выделенные из почвы изоляты следующих видов фитопатогенных грибов: Fusarium moniliforme, F. sulphureum, Alternaria alternatа, Stachybotrys alternans. Изучение антагонистической активности по отношению к микромицетам проводили методом агаровых блоков с отсроченным антагонизмом [1], при температуре 24 °С. Зоны отсутствия (подавления или ингибирования) роста тест-культуры рассматривали как проявление фунгицидного действия, а отклонения в развитии мицелия (задержка развития) по сравнению с контролем свидетельствовала о фунгистатическом действии [1]. Химический анализ биологически активных соединений в культуральной жидкости микробной ассоциации был проведен в Испытательном центре по контролю качества пищевой продукции "Магарач" методами высокоэффективной жидкостной хроматографии и газовой хроматографии.

Результаты проведенного нами исследования показали, что по отношению к F. moniliforme штаммы L. plantarum В 1/20 и L. casei В 2/20 не обладают антагонистической активностью (рис. 1, табл. 1). Штамм L. lactis В 3/20 (рис. 1в) вызывал ингибирование роста фитопатогенного гриба в зоне до 13±0,2 мм. Ассоциация микроорганизмов образовывала зону подавления 25±0,5 мм (рис. 1г). В контрольном варианте по всей чашки Петри наблюдался рост мицелия, вплоть до блока (1д).

Таблица 1 Антагонистическая активность молочнокислых бактерий и микробной ассоциации по отношению к Fusarium moniliforme

Таким образом, изучаемая ассоциация микроорганизмов по отношению к F. moniliforme обладает фунгицидной активностью, обусловленной преимущественно метаболитами L. lactis В 3/20 (табл. 5), и не оказывает микостатического эффекта.

Штаммы L. casei В 2/20 и L. plantarum В 1/20 по отношению к F. sulphureum обладали антагонистической активностью и образовывали зону подавления роста микромицета 20±2,5 мм и 13±1 мм соответственно. Штамм L. lactis 3/20 подавлял рост F. sulphureum в зоне 18±1 мм. В контрольном варианте по всей чашки Петри наблюдался рост мицелия, в том числе и на блоке (2д).

Таблица 2Антагонистическая активность молочнокислых бактерий и микробной ассоциации по отношению к Fusarium sulphureum

Микробная ассоциация по сравнению с культурами молочнокислых бактерий образовывала наибольшую зону подавления роста F. sulphureum - 28±1,5 мм. Следовательно, фунгицидная активность микробной ассоциации превышает таковую у монокультур молочнокислых бактерий. Таким образом, микробная ассоциация в условиях проведенного эксперимента обладала высокой фунгицидной активностью (>20 мм) по отношению к фитопатогенному грибу F. sulphureum, и не оказывала на него микостатического эффекта.

Рост гриба Alternaria alternata штаммы L. casei В 2/20 и L. lactis В 3/20 подавляли в зоне 15±2 и 16±2 мм, соответственно (рис. 3а,б), нарушений в развитии гриба не отмечено (табл. 3). Штамм L. plantarum В 1/20 не оказывал влияния ни на рост, ни на развитие гриба. Микробная ассоциация образовывала зону отсутствия роста A. alternata 18±1 мм (рис. 3в). В контрольной чашке Петри вся агаровая пластинка была покрыта спороносящим мицелием.

Таблица 3 Антагонистическая активность молочнокислых бактерий и микробной ассоциации по отношению к Alternaria alternata

Таким образом, микробная ассоциация обладала фунгицидной активностью по отношению к Alternaria alternata и не оказывала микостатического эффекта.

Рост S. alternans штаммы L. casei В 2/20 и L. plantarum В 1/20 подавляли в круге диаметром 25±1 мм и 26±2 мм, соответственно (рис. 4 а,б). В зонах 25±1 - 75±2 и 26±2 - 39±1 мм отмечен недостаточно выраженный рост грязно-белого неспорулирующего мицелия. В оставшейся части чашки Петри отмечен темный мицелий, находящийся на стадии образования органов спороношения. Штамм L. lactis В 3/20 образовывал зону задержки роста микромицета диаметром 26±1 мм. На остальной части чашки Петри наблюдался рост грязно-белого стерильного мицелия. Микробная ассоциация подавляла рост S. alternans в зоне 28±1 мм. В зоне 28±1 - 65±2,5 мм наблюдался рост стерильного грязно-белого мицелия. В зоне 65±2,5 - 90 мм отмечен рост низкого темного мицелия с образующимися органами спороношения. В контрольном варианте по всей поверхности чашки Петри наблюдали рост спорулирующего мицелия.

Таблица 4. Антагонистическая активность молочнокислых бактерий и микробной ассоциации по отношению к Stachybotrys alternans

Микробная ассоциация по отношению к S. alternans обладает высокой фунгицидной активностью - 28±1 мм, превышающей таковую у монокультур молочнокислых бактерий, а также проявляет фунгистатическую активность.

Проведенные исследования показали, что штаммы молочнокислых бактерий обладают различной антагонистической активностью по отношению к фитопатогенным микромицетам, которая проявляется в виде фунгицидного и фунгистатического эффекта. Так, L. casei В 2/20 проявлял низкую фунгицидную активность (зона задержки роста менее 20 мм) по отношению к A. alternata, высокую активность (зона задержки роста более 20 мм) в отношении F. sulphureum и S. Alternans, не обладал антагонистической активностью по отношению к F. moniliforme.

Штамм L. plantarum В 1/20 обладал высокой антагонистической активностью в отношении S. Alternans, не подавлял рост A. alternata, F. moniliforme, по отношению к F. sulphureum фунгицидная активность была менее 20 мм.

Штамм L. lactis В 3/20 проявлял низкую фунгицидную активность в отношении F. moniliforme, F. sulphureum и A. alternata, высокую фунгицидную активность в отношении S. alternans.

Микробная ассоциация проявила слабую фунгицидную активность в отношении A. alternata. А по отношению к F. moniliforme, F. sulphureum, S. alternans микробная ассоциация показала высокую фунгицидную активность (>20 мм). Фунгистатическую активность монокультуры молочнокислых бактерий и микробная ассоциация проявили в отношении Stachybotrys alternans.

Результаты проведенных исследований показали, что фунгицидная активность микробной ассоциации превышает таковую у монокультур молочнокислых бактерий. Так, в отношении F. moniliforme L. casei В 2/20 и L. plantarum В 1/20 не проявляли антагонистической активности. При этом зоны отсутствия роста при воздействии составили L. lactis В 3/20 - 17 мм, а консорциума - 25 мм. Такая же закономерность отмечена при действии микробной ассоциации на такие микромицеты, как A. alternata, F. sulphureum.

Биохимический анализ культуральной жидкости микробной ассоциации показал содержание разнообразных метаболитов, обладающих антибактериальным и антимикотическим действием (табл. 5). Дрожжи P. accidentalis, входящие в состав микробной ассоциации, выделяют спирты, что усиливает антибиотическое действие органических кислот - основных метаболитов лактобактерий [4]. Синергетическое действие спиртов и органических кислот приводит к более высокой антагонистической активности микробной ассоциации по сравнению с монокультурами молочнокислых бактерий.

Таблица 5. Противомикробные вещества, обнаруженные в культуральной жидкости микробной ассоциации

Помимо антибиотических свойств метаболитов микробной ассоциации, продукты обмена веществ молочнокислых бактерий и дрожжей стимулируют развитие друг друга. Так, молочнокислые бактерии выделяют органические кислоты, которые создают кислую среду, благоприятную для развития дрожжей. Кроме того, органические кислоты служат источником углеродного питания дрожжевых клеток. В свою очередь, дрожжи стимулируют рост молочнокислых бактерий, устраняя избыток молочной кислоты и обогащая субстрат витаминами. Отмирающие клетки дрожжей содержат много белков, являющихся хорошим источником азота для бактерий [3].

Таким образом, увеличение зоны подавления тест - организма ассоциацией микроорганизмов по сравнению с действием монокультур, свидетельствует о том, что взаимоотношения микроорганизмов образованной ассоциации можно охарактеризовать как синергизм. Явление синергизма, позволяющее молочнокислым бактериям и дрожжам успешно конкурировать с микромицетами за источники питания в естественной среде обитания, позволяет использовать его при разработке микробиологических препаратов, направленных на защиту растений от фитопатогенных микроорганизмов.

Выводы

молочнокислый бактерия мицелиальный гриб

1. Выявлена фунгицидная и фунгистатическая активность монокультур молочнокислых бактерий и микробной ассоциации по отношению к фитопатогенным грибам.

2. Показано, что эффективность подавления фитопатогенов выше у микробной ассоциации, по сравнению с монокультурами лактобактерий.

3. Определено наличие в культуральной жидкости веществ, обладающих антибактериальными и антимикотическими свойствами: сквален, диметилфумарат, каприновая кислота, молочная кислота.

Литература

1. Зенова, Г.М. Практикум по биологии почв / Г.М. Зенова, А.Л. Степанов, А.А. Лихачев, Н.А. Манучарова. М.: Изд-во МГУ, 2002. - 120 с.

2. Куприянов, А.А. Перемещение бактерий из экскрементов животных в почву и сопряженные с ней местообитания / А.А. Куприянов, Н.Н. Куненкова, А.Х.К. Ван Бругген, А.М. Семенов // Почвоведение, 2009. - № 11. - С. 1354-1361.

3. Лысак, В.В. Микробиология: учебное пособие / В.В. Лысак. Минск: БГУ, 2007. - 426 с.

4. Ратникова, И.А. Биологические основы создания пробиотиков направленного действия для медицины, сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности / Автореф. дисс. на соиск. учен. степ. докт. биол. наук. Алматы, 2010. -- 43 с.

5. Solomon, E. B. Transmission of Escherichia coli O157:H7 from contaminated manure and irrigation water to lettuce plant tissue and its subsequent internalization / E. B. Solomon, S. Yaron, K.R. Matthews // Appl. Environ. Microbiol., 2002. - Vol. 68. - P. 397-400.

Размещено на Allbest.ru