CC BY
8АНТАГОНИСТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ МИКРООРГАНИЗМОВ РОДА SACCHAROMYCES В ОТНОШЕНИИ ВОЗБУДИТЕЛЯ БАКТЕРИАЛЬНОГО
ОЖОГА ERWINIA AMYLOVORA 1Джакибаева Гульнар, 2Саданов Аманкельды, 3Исмаилова Эльвира, 4Шемшура
Ольга, 5Байдалинов Арслан 1,2,з,4,5ТОО «Научно-производственный центр микробиологии и вирусологии», Алматы,
Казахстан https://doi.org/10.5281/zenodo. 8361981
Аннотация. В статье представлены результаты скрининга дрожжей рода Saccharomyces на антагонистическую активность против возбудителя бактериального ожога Erwinia amylovora. Из 12 исследованных штаммов дрожжей, 9 культур обладали ингибирующей активностью. К ним относятся: Saccharomyces cerevisiae (vini) Апорт 199, Saccharomyces cerevisiae (vini) 2 комплекс №24Д, Saccharomyces cerevisiae (vini) 2 комплекс №18, Saccharomyces cerevisiae (vini) Сливовая 21, Saccharomyces cerevisiae (vini) Мускат (68) 16, Saccharomyces cerevisiae (vini) Рислинг №23, Saccharomyces cerevisiae (vini) 2 комплекс №20, Saccharomyces cerevisiae (vini) Урюк, Saccharomyces cerevisiae (vini) 2 комплекс №19. Зоны подавления роста патогена у них составляли от 17 до 25 мм. Наибольшая антагонистическая активность была у штамма дрожжей Saccharomyces cerevisiae (vini) 2 комплекс №20 на среде Сабуро и Чапека-Докса (25,66±2,08 и 20,33±0,57 мм соответственно), а самые низкие показатели проявила культура дрожжей Saccharomyces cerevisiae (vini) 2 комплекс №24 Д на среде сусло-агар и на среде Чапека-Докса (8,33±0,57 - 9±1(соответственно).
Полученные данные свидетельствуют о том, что исследованные дрожжевые культуры представляют интерес для дальнейшего изучения их как агентов биоконтроля возбудителя бактериального ожога E. аmylovorа.
Ключевые слова: дрожжи, Erwinia amylovora, антагонистическая активность, компонентный состав.
Abstract. The article presents the results of screening of yeast of the genus Saccharomyces for antagonistic activity against the causative agent of bacterial burn Erwinia amylovora. Of the 12 yeast strains studied, 9 cultures had inhibitory activity. These include: Saccharomyces cerevisiae (vini) Aport 199, Saccharomyces cerevisiae (vini) 2 complex №24D , Saccharomyces cerevisiae (vini) 2 complex No. 18, Saccharomyces cerevisiae (vini) Plum 21, Saccharomyces cerevisiae (vini) Muscat (68) 16, Saccharomyces cerevisiae (vini) Riesling №23, Saccharomyces cerevisiae (vini) 2 complex №20, Saccharomyces cerevisiae (vini) Apricot, Saccharomyces cerevisiae (vini) 2 complex №19. Their pathogen growth suppression zones ranged from 17 to 25 mm. The greatest antagonistic activity was in the yeast strain Saccharomyces cerevisiae (vini) 2 complex№20 on Saburo andChapek-Dox medium (25.66±2.08 and20.33±0.57 mm, respectively), and the lowest indicators were shown by the yeast culture Saccharomyces cerevisiae (vini) 2 complex №24 D on the wort-agar medium and on the Chapek-Dox medium (8,33 ± 0,57 - 9 ±1 (respectively). The data obtained indicate that the studied yeast cultures are of interest forfurther study of them as agents of biocontrol of the pathogen bacterial burn of E. amylovora.
Keywords: yeast, Erwinia amylovora, antagonistic activity, component composition.
Бактериальный ожог является одним из наиболее опасных заболеваний плодовых культур. Болезнь вызывает бактерия Erwinia amylovora. В настоящее время данное заболевание зарегистрировано более чем в 50 странах. Наряду с завозом инфицированного материала продвижению заболевания на новые территории способствует распространение бактерии ветром, дождем, птицами, насекомыми. Для Казахстана это заболевание является карантинным, которое может привести к значительной потере урожая и гибели большого количества растений. Учитывая, что бактериальный ожог является актуальной проблемой для многих стран, в которых в течении десятилетий ведется борьба с ним, необходимо учитывать международный опыт борьбы с болезнью.
В настоящее время во всех странах, где выявлен бактериальный ожог, ведется постоянный мониторинг и контроль за проявлением и распространением.
Стратегия борьбы с бактериальным ожогом во многих странах предусматривает интегрированную систему контроля, включающую санитарно-гигиенические мероприятия, препараты на основе меди и агенты биологической борьбы [1 -3]. В мировой практике против бактериального ожога широко используются химические методы борьбы (биофунгициды, антибиотики, в частности стрептомицин, иммуномодуляторы) [4-8].
Использование антагонистических свойств бактерий для ингибирования патогенных микроорганизмов изучались на протяжении многих лет, при этом недостаточно внимания было уделено исследованиям таких свойств у дрожжей [9].
В источниках литературы описывается использование дрожжей в качестве ингибиторов бактерий и грибов. Имеются также сведения, что дрожжи могут являться многообещающими заменителями химических фунгицидов в борьбе с возбудителем Erwinia amylovora.
Использование дрожжей-антагонистов не наносит вреда окружающей среде и безопасно для человека. За последние несколько десятилетий были тщательно изучены механизмы биоконтроля культур дрожжей - антагонистов, такие как конкуренция за питание и пространство, микопаразитизм и индукция устойчивости хозяина. Кроме того, для повышения эффективности биоконтроля была разработана комбинация антагонистических дрожжей с другими агентами или обработками [10 -12].
В Германии исследователи предлагают в качестве агентов биоконтроля живые культуры дрожжей [13].
Целью наших исследований было дать оценку антагонистической активности микроорганизмов рода Saccharomyces, растущих на разных средах против возбудителя бактериального ожога.
Материалы и методы исследований
Объектами исследования служили 12 культур дрожжей рода Saccharomyces. В качестве тест-культуры использовали возбудителя бактериального ожога Erwinia amylovora, выделенного из пораженных плодов яблони сорта Golden Delishes, произрастающего в Панфиловском районе Алматинской области. Антагонистическую активность дрожжей определяли методом лунок [14,15]. Дрожжи выращивали в пробирках на косых средах твердой питательной среды Сабуро, Чапека-Докса и Сусло-агар при температуре 28оС в течение 2 суток. Состав среды Сабуро: пептон - 10 г/л, глюкоза - 40 г/л, агар - 20 г/л. Для ферментации культур в колбочки объемом 100 мл с жидкой средой Сабуро 50 мл вносили выращенные на косяках культуры дрожжей и ставили на качалку на 2 суток
с 180 обр/мин, при температуре 30оС. Состав среды Чапека-Докса: KPO3 - 0,7 г, MgSO4 -0,5 г, K2HPO4- 0,3 г, NaNO3- 2,0 г, KCl -0,5 г, Fe2SO4- 0,001г, сахароза - 30 г, вода водопроводная - 1000 мл.
Состав среды Сусло-агар: солодовый экстракт - 15,0 г, пептон - 0,75 г, мальтоза -12,75 г, декстрин - 2,75 г., глицерин - 2,35 г, HPO4 - 0,4 г, NH4CL - 1,0 г, агар-агар - 20,0 г. Антагонистическую активность определяли следующим образом на поверхность питательной среды сахарозо-пептонный агар (СПА) 0,1 мл тест-культуры рассевали с помощью шпателя, затем делали лунки с помощью блокореза диаметром 10 мм. В лунки вносили по 0,3 мл культуральной жидкости дрожжей и культивировали при 2 8оС в течение 1-2 суток. Об антагонистической активности судили по диаметру зон отсутствия роста патогена, образующихся вокруг лунок. Опыт проводился в трех повторностях. Контролем служила чистая среда СПА.
Для математической обработки результатов использовали стандартные методы нахождения средних значений и их средних ошибок.
Результаты и обсуждение
Исследовалась антагонистическая активность 12 культур дрожжей в отношении E. amylovora. Полученные данные представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Зоны ингибирования роста возбудителя бактериального ожога Егмта ашу1оуога различными видами дрожжей, растущих на разных средах.
№ Наименование культур винных дрожжей Зоны подавления роста, мм
Сабуро Чапека-Докса Сусло-агар
1 Saccharomyces сеге^ае (Ут) Апорт 199 19±1,0 12,33±1,52 11,66±0,58
2 Saccharomyces сеге^ае (Ут) Егерь 1 0 0 0
3 Saccharomyces сеге^ае (Ут) 2 комплекс №24Д 17,66±0,57 9±1 8,33±0,57
4 Saccharomyces сеге^ае (Ут) 2 комплекс №18 18± 1,0 13,66±1,52 12,33±1,52
5 Saccharomyces сеге^ае (Ут) Сливовая 21 20±0 16,33±0,57 14,66±0,57
6 Saccharomyces cerevisiae (Ут) Прикумская 123/3 0 0 0
7 Saccharomyces cereУsiae (Ут) Мускат (68) 16 18,33±0,57 13,33±1,15 11±1
8 Saccharomyces cereУsiae (Ут) Рислинг №23 17,66±0,57 12,33±1,52 10,33±0,57
9 Saccharomyces cereУsiae (Ут) № Ш-7 0 0 0
10 Saccharomyces cereУsiae (Ут) 2 комплекс №20 25,66±2,08 20,33±0,57 16±2
11 Saccharomyces cereУsiae (Ут) Урюк 19,33±1,15 15,33±1,53 12,33±0,57
12 Saccharomyces cereУsiae (Ут) 2 комплекс №19 18,66±1,15 13,66±0,58 9,33±0,58
13 Контроль (среда СПА) 0 0 0
Проведенные исследования свидетельствуют о том, что не все дрожжи подавляют рост тест-культуры Е. ашу1оуога. Из 12 проверенных культур дрожжей, 9 культур обладали ингибирующей активностью. Наибольшая активность отмечена у 1 культуры
Saccharomyces cerevisiae (vini) 2 комплекс №20, растущей на среде Сабуро и Чапека-Докса. Зоны подавления роста тест-культуры составила 25,66±2,08 мм и 20,33±0,57 мм соответственно. Самые низкие показатели антибактериальной активности по отношению к тест-культуре проявила культура дрожжей Saccharomyces cerevisiae (vini) 2 комплекс №24 Д на среде сусло-агар и на среде Чапека-Докса. Зоны подавления роста тест-культуры составила - 8,33±0,57 - 9±1(соответственно).
Остальные штаммы дрожжей также подавляют рост тест-культуры E. amylovora. На среде Чапека- Докса 9 культур показали активность в пределах от 9±1 до15,33±1,53 мм, а на среде сусло-агар от 9,33±0,58 до 14,66±0,57 мм. Культуры Saccharomyces cerevisiae (vini) Егерь 1, Saccharomyces cerevisiae (vini) Прикумская 123/3 и Saccharomyces cerevisiae (vini) № Ш-7 не обладали антагонистической активностью в отношении E. amylovora ни на одной из сред.
Анализ компонентного состава дрожжевой культуры, показавшей наибольшую активность - Saccharomyces cerevisiae (vini) 2 комплекс №20 установил, что у культуры выявлено 13 химических соединений, из которых основное соединение phenylethyl alcohol. Их процентное содержание составляет 43,1% соответственно. Возможно, эти химические вещества являются ингибиторами роста возбудителя бактериального ожога E. amylovora. В будущем, исследования будут направлены на выявления ингибирующего действия отдельно взятых основных веществ.
По результатам исследований можно
сделать выводы, что 9 культур обладали антагонистической активностью, из 12 исследованных. Наиболее высокий эффект против E.amylovora выявлен у Saccharomyces cerevisiae (vini) 2 комплекс №20. Полученные данные свидетельствуют о том, что исследованные дрожжевые культуры представляют интерес для дальнейшего изучения их как перспективных агентов биоконтроля в отношении возбудителя бактериального ожога E. amylovora.
REFERENCES
1. Thomson S.V. Integrated orchard and nursery management for the control of fire blight //Fire blight the disease and its causative agent Erwinia amylovora. -Wallingford, UK:CABI, 2000, 9-36.
2. Steiner P. W. et al. Integrated orchard and nursery management for the control of fire blight// Fire blight: the desease and its causative agent Erwinia amylovora, 2000, 339-358.
3. Саданов А.К., Сулейменова Ж.Б., Исмаилова Э.Т., Шемшура О.Н., Баймаханова Б.Б., Баймаханова Г.Б., Бисько Н.А., Молжигитова А.Е., Тлеубекова Д.А. Бактериальный ожог плодовых культур. Микробиология жэне вирусология, 2023, 1: 1-6.(doi:53729/MV-AS.2023.01.02).
4. Шарма Р, Сингх Д, Сингх Р. Биологический контроль после уборочных заболеваний фруктов и овощей микробными антагонистами: Обзор. Биологический контроль, 2009, 50: 205-221.(doi:10.1016/j.biocontrol. 2009.05.001).
5. Массарт С, Мартинес-Медина М., Джиджакли М.Х. Биологический контроль в эпоху микробиома: проблемы и возможности. Биологический контроль, 2015, 89:98-108. (doi:10/1016/j.biocontrol 2015. 06.003).
6. Bhupendra Koul, Manpriya Chopra, Supriya Lamba.Microorganisms as biocontrol agents for sustainable agriculture. Microbial products for sustainable ecosystem services, 2022, 45-68.(doi:10.106/B 978-0-323-89938-3.00003-7).
7. Izabela Michalak, Jasmina Aliman, Alisa Hadzialulic, Vedrana Komlen.Smart agrochemicals for sustainable agriculture. 2022,185-224.(doi:1016/H978-0-12-817036-6.00006-6).
8. Akhila Pole, Anisha Srivastava at all.Role of microbial biotechnology for strain improvement for agricultural sustainability.Developments in applied microbiology and biotechnology.2022,285-317.(doi:1016/978-0-323-91595-3.00001-x).
9. Xiaokang Zhang, Boqiang Li, Zhanquan Zhang. Antagonistic yeasts: A promising alternative to chemical fungicides for controlling postharvest decay of fruit. J.Fungi(Basel), 2020, 6(3), 158: 1-2.
10. Шарма Р, Сингх Д, Сингх Р. Биологический контроль после уборочных заболеваний фруктов и овощей микробными антагонистами: Обзор. Биологический контроль, 2009, 50: 205-221.(doi:10.1016/j.biocontrol. 2009.05.001).
11. Массарт С, Мартинес-Медина М., Джиджакли М.Х. Биологический контроль в эпоху микробиома: проблемы и возможности. Биологический контроль, 2015, 89: 98-108. (doi:10/1016/j .b iocontrol.2015.06.003).
12. А.П.Дорош, Н.Н.Грегирчак. Исследование терморезистентности и антагонистических свойств дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Живые и биокосные системы , 2015, 1.
13. A. Seibold et al. Yeasts as antagonists against freblight. // EPPO Bull, 2004, 34: 3. 389-390.
14. Аникиев В.В., Лукомская К.А. Руководство к практическим занятиям по микробиологии.- Москва, 1977, 142.
15. Синюшина М.Н., Самсонова М.Н. Руководство к практическим занятиям по медицинской микробиологии. Москва, 1974, 185.
