Антимікробна активність екзометаболітів Paenibacillus polymyxa, виділених з ендофітного угруповання зерна озимої пшениці
DOI:
https://doi.org/10.31548/dopovidi2022.01.005Ключові слова:
фітопатогени, Paenibacillus polymyxa, ендофіт, екзометаболіти, антимікробна діяАнотація
У попередніх дослідженнях зі складу культурабельного бактеріального ендофітного угруповання зерна пшениці озимої сорту вітчизняної селекції Подолянка з підвищеною стійкістю до збудника базального бактеріозу зернових культур Pseudomonas syringae pv. аtrofaciens було виділено штам Paenibacillus polymyxa Р6 з множинними рістстимулювальними властивостями (здатністю до солюбілізації фосфатів, олігонітротрофії та продукції гетероауксинів) та антагоністичною активністю щодо фітопатогенних псевдомонад. Метою даної роботи було дослідження антимікробної дії екзометаболітів виділеного штаму щодо грамнегативних фітопатогенних мікроорганізмів методом відтермінованого антагонізму за умов культивування бактерії-антагоніста до висіву тест-культур впродовж 72 та 120 год. Як тест-культури використовували мікроорганізми, що зберігаються у колекції Інституту мікробіології і вірусології ім.Д.К.Заболотного НАН України: Ralstonia solanocearum B-1109, Pectobacterium carotovora subsp. carotovora B-1077, Pseudomonas syringae pv. syringae В-1022, Pseudomonas syringae pv. syringae van Hall 1902 B-1027, Pseudomonas syringae pv. atrofaciens B-1011, Pseudomonas syringae pv. atrofaciens B-1013, а також Erwinia amylovora АТСС 15580. Встановлено, що екзометаболіти Paenibacillus polymyxa Р6 чинять додозалежну антимікробну дію щодо всіх досліджених фітопатогенних мікроорганізмів. Найбільш виразний інгібівний ефект зареєстровано щодо Erwinia amylovora АТСС 15580, Pseudomonas syringae pv. syringae В-1022 та Ralstonia solanocearum B-1109: діаметр зони відсутності росту за умов дії екзометаболітів, продукованих впродовж 120 год, складає 25,72 ± 4,0 мм, 22,93 ± 2,0 мм та 20,30 ± 4,0 відповідно. Отримані результати обґрунтовують доцільність подальшого вивчення складу і біологічної активності досліджуваних екзометаболітів у перспективі розробки на їх основі біотехнологічних препаратів.Посилання
Rana, KL, Kour D, Kaur T, Sheikh I, Yadav AN, Kumar V, Suman A, Dhaliwal H S. (2020). Endophytic Microbes from Diverse Wheat Genotypes and Their Potential Biotechnological Applications in Plant Growth Promotion and Nutrient Uptake. Proc. Natl. Acad. Sci., India, Sect. B Biol. Sci., 90, 1-11. https://doi.org/10.1007/s40011-020-01168-0.
Herrera, D., Grossi, C., Zawoznik, M., Groppa, M.D. (2016) Wheat seeds harbour bacterial endophytes with potential as plant growth promoters and biocontrol agents of Fusarium graminearum. Microbiol. Res. 186, 37–43. https://doi.org/10.1016/j.micres.2016.03.00
Shahzad, R.; Khan, A.L.; Bilal, S.; Asaf, S.; Lee, Y.J. (2018).What is there in seeds? Vertically transmitted endophytic resources for sustainable improvement in plant growth. Front. Plant Sci., 9, 24. https://doi.org/10.1016/j.micres.2016.03.00.
Shade, A., Jacques, M.A.; Barret, M. (2017). Ecological patterns of seed microbiome diversity, transmission, and assembly. Curr. Opin. Microbiol. 37, 15–22. https://doi.org/10.1016/j.mib.2017.03.010.
Papik, J., Folkmanova, M., Polivkova-Majorova, M., Suman, J., Uhlik, O. (2020). The invisible life inside plants: Deciphering the riddles of endophytic bacterial diversity. Biotechnology Advances, 44, 107614. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2020.107614.
Karthikeyan, G., Rajendran, L., Sendhilvel, V., Prabakar, K., Raguchander, T. (2021) 22 - Diversity and functions of secondary metabolites secreted by epi-endophytic microbes and their interaction with phytopathogens, Editor(s): Sudisha Jogaiah, Biocontrol Agents and Secondary Metabolites, Woodhead Publishing, 495-517.
Ek-Ramos, M.J., Gomez-Flores, R., Orozco-Flores, A.A., Rodríguez-Padilla, C., González-Ochoa, G., and Tamez-Guerra, P. (2019) Bioactive Products From Plant-Endophytic Gram-Positive Bacteria. Front. Microbiol., 10, 463. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00463.
Deng, Y., Zhu, Y., Wang, P., Zhu, L., Zheng, J., Li, R., et al. (2011). Complete genome sequence of Bacillus subtilis BSn5, an endophytic bacterium of Amorphophallus konjac with antimicrobial activity for the plant pathogen Erwinia carotovora subsp. Carotovora. J. Bacteriol., 193, 2070–2071. https://doi.org/10.1128/JB.00129-11.
Cazorla, F. M., Romero, D., Pérez-García, A., Lugtenberg, B. J. J., Vicente, A. D., and Bloemberg, G. (2007). Isolation and characterization of antagonistic Bacillus subtilis strains from the avocado rhizoplane displaying biocontrol activity. J. Appl. Microbiol., 103, 1950–1959.https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2007.03433.x.
Compant, S., Cambon, M.C., Vacher, C., Mitter, B., Samad, A. & Sessitsch, A. (2020) The plant endosphere world—Bacterial life within plants. Environmental Microbiology, 23, 1812–1829. https://doi.org/10.1111/1462-2920.15240.
Kuźniar, A., Włodarczyk, K., Grządziel, J., Woźniak, M., Furtak, K., Gałązka, A., Dziadczyk, E., Skórzyńska-Polit, E. & Wolińska, A (2020). New Insight into the Composition of Wheat Seed Microbiota. International journal of molecular sciences, 21(13), 4634. https://doi.org/10.3390/ijms21134634.
Pastoshchuk, A., Yumyna, Y., P Zelena, Nudha, V., Yanovska V., Kovalenko, M., Taran, N., Patyka V., Skivka, L. (2021). Beneficial traits of grain-resided endophytic communities in wheat with different sensitivity to Pseudomonas syringae. Regulatory Mechanisms in Biosystems., 12(3), 498-505. https://doi.org/10.15421/022168.
Egorov, I.,S. (2004). Fundamentals of the doctrine of antibiotics: Textbook. 6th ed., Reworked. MSU Publishing House; Science, P.528. (in Ukrainian)
Guzhvinskaya, S. O. (2018). Determination of antagonistic and adhesive properties of lactobacilli and bifidobacterial. Mikrobiol. Z, 80(1),36-44. (in Ukrainian). https://doi.org/10.15407/microbiolj80.01.036.
Eldeen, I.,M.,S.(2014). Isolation of 12 bacterial endophytes from some mangrove plants and determination of antimicrobial properties of the isolates and the plant extracts. International Journal of Phytomedicine, 6(3), 425-432;
Klein JM, Stockwell VO, Minsavage GV, Vallad GE, Goss EM, Jones JB. (2020). Improved deferred antagonism technique for detecting antibiosis. Lett Appl Microbiol, 71(4), 330-336. https://doi.org/10.1094/PHYTO-09-20-0402-R.
Shvets, M.,V. (2017). Enterobacter nimipressuralis-associated bacteria in the pathology of bacterial edema Vetula pendula Roth. Scientific Bulletin of NLTU of Ukraine. 27 (3), 66-70. (in Ukrainian).
Aitken, G. (2004). A New Approach to Conservation: The Importance of the Individual throughWildlife Rehabilitation. London: Routledge, 218 p.
Dudeja, S.,S, Suneja-Madan, P., Paul, M., Maheswari, R., Kothe, E. (2021). Bacterial endophytes: Molecular interactions with their hosts. J Basic Microbiol., 61(6), 475-505. https://doi.org/10.1101/2022.01.04.474905.
Tripathi, V. C., Satish, S., Horam, S., Raj, S., Arockiaraj, J., Pasupuleti, M., et al. (2018). Natural products from polar organisms: structural diversity, bioactivities and potential pharmaceutical applications. Polar Sci., 18, 147–166. https://doi.org/10.1016/j.polar.2018.04.006.
Compant, S., Cambon, M. C., Vacher, C., Mitter, B., Samad, A. & Sessitsch, A. (2020) The plant endosphere world – bacterial life within plants. Environmental Microbiology, 23, 1812–1829. https://doi.org/10.1111/1462-2920.15240.
Jimenez Madrid, A. M., Klass, T., Roman-Reyna, V., Jacobs, J., & Lewis Ivey, M. L. (2021). Draft Genome Sequences of Four Streptomycin-Sensitive Erwinia amylovora Strains Isolated from Commercial Apple Orchards in Ohio. Microbiology resource announcements, 10(50), e0089321. https://doi.org/10.1128/MRA.00893-21.
Dagher, F., Olishevska, S., Philion, V., Zheng, J., & Déziel, E. (2020). Development of a novel biological control agent targeting the phytopathogen Erwinia amylovora. Heliyon, 6(10), e05222. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e05222.
Arab, M., Ahani Azari, A. (2020). Antagonistic potential of rhizospheric and endophytic bacteria against Fire blight, caused by Erwinia amylovora. International Journal of Molecular and Clinical Microbiology, 10(2), 1331-1338.
Paudel, S., Dobhal, S., Alvarez, A. M., & Arif, M. (2020). Taxonomy and Phylogenetic Research on Ralstonia solanacearum Species Complex: A Complex Pathogen with Extraordinary Economic Consequences. Pathogens (Basel, Switzerland), 9(11), 886. https://doi.org/10.3390/pathogens9110886.
Mamphogoro, T.,P, Kamutando, C.N., Maboko, M.M., Aiyegoro, O.A., Babalola, O.O. (2021). Epiphytic Bacteria from Sweet Pepper Antagonistic In Vitro to Ralstonia solanacearum BD 261, a Causative Agent of Bacterial Wilt. Microorganisms, 9(9),1947. https://doi.org/10.3390/microorganisms9091947.
Wang, X., Liang, G. (20214). Control efficacy of an endophytic Bacillus amyloliquefaciens strain BZ6-1 against peanut bacterial Wilt, Ralstonia solanacearum. Biomed Res Int., 2014, 465435. https://doi.org/10.1155/2014/465435.
Wu, H.P., Derilo, R.C., Chen, H.L., Li, T.R., Chan, Y.C., Chuang,Y., Chuang, D.Y. (2021).Injectisome T3SS subunits as potential chaperones in the extracellular export of Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum bacteriocins Carocin S1 and Carocin S3 secreted via flagellar T3SS. BMC Microbiol., 21(1), 345.
Padilla-Gálvez, N., Luengo-Uribe, P., Mancilla, S., Maurin, A., Torres, C., Ruiz, P., France, A., Acuña, I., Urrutia, H. (2021). Antagonistic activity of endophytic actinobacteria from native potatoes (Solanum tuberosum subsp. tuberosum L.) against Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum and Pectobacterium atrosepticum. BMC Microbiol, 21(1), 335. https://doi.org/10.1186/s12866-021-02393-x.
Gutiérrez-Barranquero, J.A., Cazorla, F.M., de Vicente, A. (2019). Pseudomonas syringae pv. syringae Associated With Mango Trees, a Particular Pathogen Within the "Hodgepodge" of the Pseudomonas syringae Complex. Front Plant Sci, 10:570. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00570.
Butsenko, L., M. (2019). Genomodulatory activity of Pseudomonas syringae pv. syrіngae and P. syringae pv. atrofaciens. Bioresources and nature management.11(3-4), 25-31. (in Ukrainian). https://doi.org/10.31548/bio2019.03.003.
Eltokhy, M., A, Saad, B.,T, Eltayeb, W.,N, Yahia, I.,S, Aboshanab, K.,M, Ashour, M.,S.,E. (2021). Exploring the Nature of the Antimicrobial Metabolites Produced by Paenibacillus ehimensis Soil Isolate MZ921932 Using a Metagenomic Nanopore Sequencing Coupled with LC-Mass Analysis. Antibiotics (Basel), 11(1), 12. https://doi.org/10.3390/antibiotics11010012.
Hong, C., E, Kwon, S., Y, Park, J., M. (2016). Biocontrol activity of Paenibacillus polymyxa AC-1 against Pseudomonas syringae and its interaction with Arabidopsis thaliana. Microbiol Res., 185, 13-21. https://doi.org/10.1016/j.micres.2016.01.004
Liu, Y., Wang, R., Cao, Y. et al. (2016). Identification and antagonistic activity of endophytic bacterial strain Paenibacillus sp. 5 L8 isolated from the seeds of maize (Zea mays L., Jingke 968). Ann Microbiol., 66, 653–660. https://doi.org/10.1007/s13213-015-1150-x.
Jeong, H., Choi, S.,K, Ryu, C.,M, Park, S.,H. (2019). Chronicle of a Soil Bacterium: Paenibacillus polymyxa E681 as a Tiny Guardian of Plant and Human Health. Front Microbiol., 10, 467. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00467.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).
