Изучение метаболитов новых перспективных штаммов бактерий‐антагонистов рода Bacillus для повышения эффективности биопрепаратов фунгицидного действия на их основе

Цель. Изучить метаболомный профиль перспективных для разработки биофунгицидов штаммов бактерий рода Bacillus с использованием методов тонкослойной хроматографии (ТСХ), биоавтографии и высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс‐спектрометрией (ВЭЖХ‐МС).

Материалы и методы. Объекты исследования – штаммы бактерий рода Bacillus. Из жидкой культуры выделяли экзометаболиты и анализировали их метаболомный профиль методами ТСХ, биоавтографии и ВЭЖХ‐МС.

Результаты. Методом биоавтографии с тест‐культурой гриба F. oxysporum var. orthoceras BZR F6 идентифицированы метаболиты штаммов бактерий рода Bacillus сурфактин, итурин и фенгицин. Количественный анализ с применением ВЭЖХ‐МС анализа позволяет констатировать, что штаммы B. velenzensis BZR 336g и B. amyloliquefaciens BZR 277 продуцируют больше сурфактина, чем другие. Обнаружено повышенное содержание липопептидов итуриновой природы у штаммов B. velezensis BZR 517 и B. velenzensis BZR 336g. По способности продуцировать фенгицины штаммы B. velezensis BZR 517 и B. velenzensis BZR 336g, опережают другие штаммы.

Заключение. Исследования с использованием двух аналитических методов позволяют обнаружить, что штаммы продуцируют все три антигрибных липопептида. Это важно, поскольку метаболиты способны не только подавлять фитопатогенные грибы, но и усиливать антигрибной эффект за счет синергизма. Полученные результаты позволяют констатировать о возможности использования всех четырех штаммов в качестве продуцентов эффективных биофунгицидов.

1. Harwood C.R., Mouillon J.‐M., Pohl S., Arnau J. Secondary metabolite production and the safety of industrially important members of the Bacillus subtilis group // FEMS Microbiology Reviews. 2018. V. 42. P. 721–738. https://doi.org/10.1093/femsre/fuy028

2. Cидорова Т.М., Асатурова А.М., Хомяк А.И. Биологически активные метаболиты Bacillus subtilis и их роль в контроле фитопагенных микроорганизмов (обзор) // Сельскохозяйственная биология. 2018. Т. 53. N 1. С. 29–37. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2018.1.29rus

3. Максимов И.И., Сингх Б.П., Черепанова Е.А., Бурханова Г.Ф., Хайруллин Р.М. Перспективы применения бактерий – продуцентов липопептидов для защиты растений (обзор) // Прикладная биохимия и микробиология. 2020. Т. 56. N 1. С. 19–34. https://doi.org/10.31857/S0555109920010134

4. Fira D., Dimkić I., Berić T., Lozo J., Stanković S. Biological control of plant pathogens by Bacillus species // Journal of biotechnology. 2018. Т. 285. P. 44–55. DOI: 10.3389/fmicb.2017.00925

5. 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. V. 8. P. 92–105. DOI: 10.3389/fmicb.2017.00925

6. Асатурова А.М., Дубяга В.М. Штамм бактерий Bacillus subtilis для получения биопрепарата против фитопатогенных грибов. Пат. 2553518 РФ № RU2013151377/10A заявл. 20.11.2013; опубл. 20.06.2015.

7. УНУ «Технологическая линия для получения микробиологических средств защиты растений нового поколения». URL: https://ckp‐rf.ru/catalog/usu/671367/ (дата обращения: 15.02.2023)

8. Нетрусов Ф.И. Практикум по микробиологии. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 608 с.

9. Сидорова Т.М., Асатурова А.М., Хомяк А.И., Томашевич Н.С. Выделение и характеристика антигрибных метаболитов штаммов Bacillus subtilis BZR 336g и Bacillus subtilis BZR 517 модифицированным методом биоавтографии // Сельскохозяйственная биология. 2019. Т. 54. С. 178–185. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2019.1.178rus

10. Hosh A., Cimpoiu C. Evaluation of various biological activities of natural compounds by TLC/HPTLC // Journal of Liquid Chromatography & Related Technologies. 2020. V. 43. Р. 305–318. https://doi.org/10.1080/10826076.2020.1725548

11. Yanshole V.V., Yanshole L.V., Snytnikova O.A., Tsentalovich Y.P. Quantitative metabolomic analysis of changes in the lens and aqueous humor under development of age‐related nuclear cataract // Metabolomics. 2019. V. 15. Article number: 29. https://doi.org/10.1007/s11306‐019‐1495‐4

12. Бережная А.В., Евдокимова О.В., Валентович Л.Н., Сверчкова Н.В., Титок М.А., Коломиец Э.И. Молекулярногенетический и функциональный анализ генома бактерий Bacillus velezensis БИМ в‐439д // Прикладная биохимия и микробиология. 2019. Т. 55. N 4. С. 366–377. https://doi.org/10.1134/S05551099190

13. Théatre A., Cano‐Prieto C., Bartolini M., Laurin Y., Deleu M., Niehren J., Fida T., Gerbinet S., Alanjary M., Medema M.H., Léonard A., Lins L., Arabolaza A., Gramajo H., Gross H., Jacques P. The surfactin‐like lipopeptides from Bacillus spp.: natural biodiversity and synthetic biology for a broader application range // Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2021. V. 2. N 9. Article number: 623701. DOI: 10.3389/fbioe.2021.623701

14. Goswami M., Deka S. Biosurfactant production by a rhizosphere bacteria Bacillus altitudinis MS16 and its promising emulsification and antifungal activity // Colloids Surf B Biointerfaces. 2019. V. 178. Р. 285–296. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2019.03.003