Известия Саратовского университета. Новая серия.

Серия Химия. Биология. Экология

ISSN 1816-9775 (Print)
ISSN 2541-8971 (Online)

Для цитирования:

Басалаева Д. Л., Роденко К. А., Никельшпарг М. И., Евстигнеева С. С., Голубев Д. М., Глинская Е. В. Оценка способности бактерий Bacillus velezensis к продукции циклических липопептидов и характеристика их ростстимулирующих и биоремедиационных свойств // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025. Т. 25, вып. 2. С. 184-194. DOI: 10.18500/1816-9775-2025-25-2-184-194, EDN: NBNQIP

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 355)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Биология
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
[632.9:579.852.11]+579.64
DOI: 
10.18500/1816-9775-2025-25-2-184-194
EDN: 
NBNQIP

Оценка способности бактерий Bacillus velezensis к продукции циклических липопептидов и характеристика их ростстимулирующих и биоремедиационных свойств

Авторы: 
Басалаева Дарья Леонидовна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Роденко Ксения Андреевна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Никельшпарг Матвей Ильич, МАОУ «Гимназия № 3»
Евстигнеева Стелла Сергеевна, Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов – обособленное структурное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра “Саратовский научный центр Российской академии наук” (ИБФРМ РАН)
Голубев Дмитрий Михайлович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Глинская Елена Владимировна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Аннотация: 

В последние годы сельское хозяйство столкнулось с проблемой поиска перспективных препаратов, эффективных в борьбе с болезнями растений, альтернативных синтетическим пестицидам, которые могут оказывать негативное воздействие как на живые организмы, так и на окружающую среду в целом. Для решения этой проблемы изучается возможность использования биологических методов защиты сельскохозяйственных культур. В частности, особое внимание уделяется поиску новых штаммов бактерий – естественных антагонистов патогенных микроорганизмов, которые можно было бы использовать вместо синтетических химикатов. Целью настоящего исследования являлась оценка способности бактерий Bacillus velezensis HR13 к продукции вторичных метаболитов, обладающих антагонистическими и ростстимулирующими свойствами. Проведена характеристика циклических липопептидов, выявленных в культуральной жидкости бактерий, методом времяпролетной масс-спектрометрии с матрично-активированной лазерной десорбцией/ионизацией (MALDI-ToF MS). Показано положительное влияние бактерий B. velezensis HR13 на морфометрические показатели проростков растений при инокуляции исследуемым штаммом в концентрации 106 –107  м. к./мл. Определена способность бактерий B. velezensis HR13 к использованию в качестве единственного источника углерода представителей такихгрупп действующих веществ синтетических фунгицидов, как триазолы и фенилпирролы в различных концентрациях. 

Ключевые слова: 
Bacillus velezensis
вторичные метаболиты
циклические липопептиды
ростстимуляция растений
Список источников: 
  1. Breuer U. Book review: Brock mikrobiologie. By M. T. Madigan, J. M. Martinko, J. Parker (founded by T. D. Brock) // Acta Biotechnologica. 2001. № 4 (21). P. 369–370. https://doi.org/10.1002/1521-3846(200111)21:43.3CO;2-Z  
  2. Schneider T., Müller A., Miess H., Gross H. Cyclic lipopeptides as antibacterial agents – potent antibiotic activity mediated by intriguing mode of actions // International Journal of Medical Microbiology. 2014. № 304, part 1. P. 37–43. https://doi.org/10.1016/j.ijmm.2013.08.009  
  3. Ruis-Garsia C., Be'jar V. Bacillus velezensis sp. Nov., a surfactant-produsing bacterium isolated from the river Velez in Malaga, Southern Spain // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2005. № 55. part 1. P. 191–195. https://doi.org/10.1099/ijs.0.63310-0  
  4. Pat. US-2018020676-A1 USA. 2014. Bacillus velezensis rti301 compositions and methods of use for benefiting plant growth and treating plant disease / S. Taghavi, D. van der Lelie, J. Lee, A. Devine. Priority December 29, 2014.  
  5. Лазарев С. А., Михайлова Н. А. Ферментативные свойства пробиотических штаммов бактерий рода Bacillus // Актуальная биотехнология. 2019. № 3 (30). С. 404–406.  
  6. Иркитова А. Н., Каган Я. Р., Соколова Г. Г. Сравнительный анализ методов определения антагонистической активности молочнокислых бактерий // Известия Алтайского государственного универститета. 2012. № 3, часть 1 (75). С. 41–44.  
  7. Chen L., Chong X. Y., Zhang Y. Y., Lv Y. Y., Hu Y. S. Genome shuffling of Bacillus velezensis for enhanced surfactin production and variation analysis // Curr. Microbiol. 2020. № 77, part 1. P. 71–78. https://doi.org/10.1007/s00284-019-01807-4  
  8. Басалаева Д. Л., Никельшпарг М. И., Евстигнеева С. С., Глинская Е. В. Антагонистическая активность бактерий Bacillus velezensis // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2022. Т. 22, вып. 1. С. 57–63. https://doi.org/10.18500/1816-9775-2022-22-1-57-63  
  9. Мелентьев А. И., Курченко В. П., Кузьмина Л. Ю. Циклические липопептиды – перспективный биотехнологический продукт // Перспективы и проблемы развития биотехнологии в рамках единого экономического пространства стран Содружества : материалы междунар. науч-практ. конф. (Минск-Нарочь, 25–28 мая 2005 г.). Минск : РИВШ, 2005. С. 140–141.  
  10. Смирнова Ю. В., Гамоненко О. В. Влияние Bacillus subtilis на рост горчицы сарепской // Проблемы и перспективы изучения естественных и антропогенных источников экосистем Урала и прилегающих районов : материалы IX Всерос. науч-практ. конф. (Стерлитамак, 25 мая 2019 г.). Стерлитамак : Издательство Башкирского государственного университета, 2019. С. 121–124.  
  11. Яковлева О. В. Аэробные спорообразующие бактерии рода Bacillus Cohn – продуценты поверхностно-активных веществ : дис. … канд. биол. наук. Уфа, 2004. 117 с.  
  12. Hathout Y., Ho Y. P., Ryzhov V., Demirev P., Fenselau C. Kurstakins: A new class of Lipopeptides isolated from Bacillus thuringiensis // Journal of Natural Products. 2000. № 63. P. 1492–1496. https://doi.org/10.1021/np000169q  
  13. Li X., Zhang Y., Wei Z., Guan Z., Cai Y., Liao X. Antifungal activity of isolated Bacillus amyloliquefaciens SYBC H47 for the biocontrol of peach gummosis // PloS ONE. 2016. № 11. P. 1–22. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0162125  
  14. Zhi Y., Wu Q., Xu Y. Genome and transcriptome analysis of surfactin biosynthesis in Bacillus amyloliquefaciens MT45 // Scientific Reports. 2017. № 7. P. 1–13. https://doi.org/10.1038/srep40976  
  15. de Faria A. F., Stéfani D., Vaz B. G., Silva Í. S., Garcia J. S., Eberlin M. N., Grossman M. J., Alves O. L., Durrant L. R. Purification and structural characterization of fengycin homologues produced by Bacillus subtilis LSFM-05 grown on raw glycerol // Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. 2011. № 38. P. 863–871. https://doi.org/10.1007/s10295-011-0980-1  
  16. Dimkić I.,Stanković S., Nišavić M., Petković M., Ristivojević P., Fira D., Berić T. The profile and antimicrobial activity of Bacillus lipopeptide extracts of five potential biocontrol strains // Frontiers in Microbiology. 2017. № 8. P. 925–936. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.00925  
  17. Lu K., Jin Q., Lin Y., Lu W., Li S., Zhou C., Jin J., Jiang Q., Ling L., Xiao M. Cell-free fermentation broth of Bacillus velezensis strain S3-1 improves Pak Choi nutritional quality and changes the bacterial community structure of the rhizosphere soil // Frontiers in Microbiology. 2020. № 11. P. 2043–2056. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.02043  
  18. Wang C., Zhao D., Qi G., Mao Z., Hu X., Du B., Liu K., Ding Y. Effects of Bacillus velezensis FKM10 for promoting the growth of Malus hupehensis Rehd. and inhibiting Fusarium verticillioides // Frontiers in Microbiology. 2020. № 10. P. 2889–2904. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02889  
  19. Hashem A., Tabassum B., Allah E. F. A. Bacillus subtilis: A plant-growth promoting rhizobacterium that also impacts biotic stress // Saudi Journal of Biological Sciences. 2019. Vol. 26. P. 1291–1297. https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2019.05.004  
  20. Kumar A., Singh S., Mukherjee A.,Rastogi R. P., Verma J. P. Salt-tolerant plant growth-promoting Bacillus pumilus strain JPVS11 to enhance plant growth attributes of rice and improve soil health under salinity stress // Microbiol. Res. 2021. Vol. 242. Art. 126616. https://doi.org/10.1016/j.micres.2020  
  21. Kazerooni E. A., Maharachchikumbura S. S. N., Adhikari A., Al-Sadi A. M., Kang S. M., Kim L. R., Lee I. J. Rhizospheric Bacillus amyloliquefaciens protect Capsicum annuum cv. Geumsugangsan from multiple abiotic stress via multifarious plant growth-promoting attributes // Frontiers in Plant Science. 2021. Vol. 12. P. 669–693. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.669693  
  22. Syed Nabi R. B., Shahzad R., Tayade R., Shahid M., Hussain A., Ali M. W., Yun B. W. Evaluation potential of PGPR to protect tomato against Fusarium wilt and promote plant growth // Peer. J. 2021. Vol. 16. P. 1–20. https://doi.org/10.7717/peerj.11194  
  23. Awan S. A., Ilyas N., Khan I., Raza M. A., Rehman A. U., Rizwan M., Rastogi A., Tariq R., Brestic M. Bacillus siamensis reduces cadmium accumulation and improves growth and antioxidant defense system in two wheat (Triticum aestivum L.) varieties // Plants (Basel). 2020. Vol. 9. P. 878–891. https://doi.org/10.3390/plants9070878  
  24. Roy T., Bandopadhyay A., Paul C., Majumdar S., Das N. Role of plasmid in pesticide degradation and metal tolerance in two plant growth–promoting rhizobacteria Bacillus cereus (NCIM 5557) and Bacillus safensis (NCIM 5558) // Current Microbiology. 2022. Vol. 79, № 4. P. 106–112. https://doi.org/10.1007/s00284-022-02793-w  
  25. Podbielska M., Kus-Liśkiewicz M., Jagusztyn B., Piechowicz B., Sadło S., Słowik-Borowiec M., Twarużek M., Szpyrka E. Influence of Bacillus subtilis and Trichoderma harzianum on penthiopyrad degradation under laboratory and field studies // Molecules. 2020. Vol. 25, № 6. P. 1421–1436. https://doi.org/10.3390/molecules25061421  
  26. Zhao J., Chi Y., Xu Y., Jia D., Yao K. Co-metabolic degradation of β-cypermetrim and 3-phenoxybenzoic acid by co–culture of Bacillus licheniformis B-1 and Aspergillus oryzae M-4 // PLoS ONE. 2016. Vol. 11, № 11. P. 1–14. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0166796  
  27. Chen S., Deng Y., Chang C., Lee J., Cheng Y., Cui Z., Zhou J., He F., Hu M., Zhang L. H. Pathway and kinetics of cyhalothrin biodegradation by Bacillus thuringiensis strain ZS-19 // Scientific Reports. 2015. Vol. 5. P. 84–87. https://doi.org/10.1038/srep08784  
  28. Jakinala P., Lingampally N., Kyama A., Hameeda B. Enhancement of atrazine biodegradation by marine isolate Bacillus velezensis MHNK1 in presence of surfactin lipopeptide // Ecotoxicologe and Enviromental Safety. 2019. Vol. 182. P. 372–378. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2019.109372
Поступила в редакцию: 
20.07.2024
Принята к публикации: 
01.04.2025
Опубликована: 
30.06.2025
Краткое содержание:
скачать
(загрузок: 223)