CC BY
36
Оригинальная статья / Original article УДК 579.64: 579.222: 631.95: 632.4 DOI: 10.18470/1992-1098-2022-2-91-101
Перспективные штаммы бактерий рода Bacillus в защите растений от возбудителей фузариоза и контаминации микотоксинами
Валерия В. Аллахвердян, Татьяна М. Сидорова, Анжела М. Асатурова
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр биологической защиты растений», Краснодар, Россия
Контактное лицо
Валерия В. Аллахвердян, аспирант, младший
научный сотрудник ФНЦ биологической защиты
растений; 350039 Россия, Краснодарский край,
г. Краснодар, п/о 39.
Тел. +79648950107
Email lera arm@mail.riu
ORCID https://orcid.org/0000-0002-8679-6139
Формат цитирования
Аллахвердян В.В., Сидорова Т.М., Асатурова А.М. Перспективные штаммы бактерий рода Bacillus в защите растений от возбудителей фузариоза и контаминации микотоксинами // Юг России: экология, развитие. 2022. Т.17, N 2. C 91-101. DOI: 10.18470/l992-1098-2022-2-91-101
Получена 17 марта 2022 г.
Прошла рецензирование 11 апреля 2022 г.
Принята 16 апреля 2022 г.
Резюме
Цель - изучить биоконтрольные свойства штаммов B. velezensis BZR 336g и B. velezensis BZR 517 в отношении возбудителей фузариоза на примере гриба Fusarium graminearum и снижения накопления дезоксиниваленола (ДОН) и зеараленона (ЗЕН) in vitro. Материалы и методы. Изучение токсиногенности штаммов грибов F. graminearum проводили на зерне риса и пшеницы, влияние бактерий штаммов B. velezensis BZR 336g и B. velezensis BZR 517 на рост гриба изучали на зерне пшеницы и методом двойных культур. Опыт по изучению влияния жидкой культуры и супернатанта бактерий проводили на зерне пшеницы, содержание ДОН и ЗЕН в зерне пшеницы анализировали методами ВЭЖХ и иммуноферментного анализа.
Результаты. Обнаружена способность двух штаммов гриба F. graminearum продуцировать высокий уровень микотоксинов, при этом штамм F. graminearum 60318 имел большую скорость роста. Штаммы B. velezensis BZR 336g и B. velezensis BZR 517 продуцировали экзометаболиты липопептидной природы и ингибировали рост гриба штамма F. graminearum 60318. Жидкая культура и супернатант штаммов B. velezensis BZR 336g и B. velezensis BZR 517 в значительной степени подавляли содержание ДОН в зерне пшеницы in vitro, при этом содержание ЗЕН оставалось на уровне контроля. Заключение. Способность двух штаммов бактерий B. velezensis BZR 336g и B. velezensis BZR 517 подавлять рост гриба F. graminearum 60318, а также сдерживать накопление микотоксинов в зерне пшеницы in vitro позволяет утверждать, что увеличение содержания бактерий-антагонистов В. velezensis BZR 336g и В. velezensis BZR 517 в микробиоте пшеницы может способствовать подавлению роста и вредоносности гриба F. graminearum 60318.
Ключевые слова
Fusarium graminearum, Bacillus velezensis, биоконтроль, жидкая культура, супернатант, липопептиды, микотоксины, дезокси-ниваленол, зеараленон.
© 2022 Авторы. Юг России: экология, развитие. Это статья открытого доступа в соответствии с условиями Creative Commons Attribution License, которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.
Promising bacteria strains of the genus Bacillus in plant protection against fusariosis and mycotoxin contamination
Valeriya V. Allakhverdyan, Tatyana M. Sidorova and Anzhela M. Asaturova
Federal Scientific Centre for Biological Plant Protection, Krasnodar, Russia
Principal contact
Valeriya V. Allakhverdyan, post-graduate student,
Junior Researcher, Federal Scientific Centre for
Biological Plant Protection; p/o 39 Krasnodar,
Krasnodar Territory, Russia 350039.
Tel. +79648950107
Email lera arm@mail.riu
ORCID https://orcid.org/0000-0002-8679-6139
How to cite this article
Allakhverdyan V.V., Sidorova T.M., Asaturova A.M. Promising bacteria strains of the genus Bacillus in plant protection against fusariosis and mycotoxin contamination. South of Russia: ecology, development. 2022, vol. 17, no. 2, pp. 91-101. (In Russian) DOI: 10.18470/1992-1098-2022-2-91-101
Received 17 March 2022 Revised 11 April 2022 Accepted 16 April 2022
Abstract
Aim - to study the biocontrol properties of B. velezensis BZR 336g and B. velezensis BZR 517 strains against Fusarium pathogens using the fungus Fusarium graminearum as an example and to reduce the accumulation of deoxynivalenol (DON) and zearalenone (ZEN) in vitro. Materials and Methods. A study of the toxinogenicity of F. graminearum fungal strains was undertaken on rice and wheat grains and the effect of B. velezensis BZR 336g and B. velezensis BZR 517 strains on the growth of the fungus was studied on wheat grains and by the double cultures method. An experiment to study the effect of a liquid culture and supernatant of bacteria was carried out on wheat grains and the content of DON and ZEN in wheat grains was analyzed by HPLC and enzyme immunoassay.
Results. It was found that two strains of the fungus F. graminearum were able to produce a high level of mycotoxins, while the strain F. graminearum 60318 had a higher growth rate. The B. velezensis BZR 336g and B. velezensis BZR 517 strains produced lipopeptide exometabolites and inhibited the growth of the F. graminearum 60318 strain. in vitro, while the content of ZEN remained at the control level. Conclusion. The ability of two strains of bacteria B. velezensis BZR 336g and B. velezensis BZR 517 to suppress the growth of the fungus F. graminearum 60318, as well as to inhibit the accumulation of mycotoxins in wheat grain in vitro, suggests that an increase in the content of antagonist bacteria B. velezensis BZR 336g and B. velezensis BZR 517 in the wheat microbiota can contribute to the suppression of the growth and harm of the fungus F. graminearum 60318.
Key Words
Fusarium graminearum, Bacillus velezensis, biocontrol, liquid culture, supernatant, lipopeptides, mycotoxins, deoxynivalenol, zearalenone.
© 2022 The authors. South of Russia: ecology, development. This is an open access article under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits use, distribution and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
ВВЕДЕНИЕ
Фитопатогенные грибы, принадлежащие к роду Fusarium, являются возбудителями одних из наиболее вредоносных болезней сельскохозяйственных культур во всем мире. Продуцируемые грибом микотоксины играют важную роль в вирулентности, развитии и общем образе жизни грибного патогена. Виды F. graminearum и F. culmorum являются особенно губительными патогенами для мелкозерновых злаков, таких как твердая пшеница, овес, рожь, ячмень и тритикале, влияют на снижение количества и качества урожая, а также являются основной причиной загрязнения микотоксинами, наиболее распространенными из которых являются ДОН, ЗЕН и фумонизины [1; 2].
Микотоксины могут накапливаться в тканях злаков и овощей и становиться опасными для жизни или серьезно нарушать биологические системы человека и животных. Многие токсины, такие как фумонизины и трихотецены, термостабильны и не могут быть дезактивированы при приготовлении пищи. Единственный способ исправить эту ситуацию -предотвратить или ингибировать производство микотоксинов в поле. Из-за рисков для здоровья и экономических потерь, связанных с микотоксинами, продуцируемыми различными видами грибов рода Fusarium, существует острая необходимость в улучшении понимания природы этих фитопатогенов с разных точек зрения и дисциплинарных подходов [3]. Понять, как грибной партнер изменяет свой образ жизни, чтобы ассимилироваться с растением-хозяином, остается сложной задачей. Роль микотоксинов в этом процессе еще полностью не изучена. В качестве мер контроля можно либо предотвратить загрязнение, либо удалить загрязнители. Профилактика может заключаться в химической борьбе или использовании сортов сельскохозяйственных культур, устойчивых к грибным инфекциям и действию микотоксинов. Прилагаются усилия по выведению культур, устойчивых к грибу F. graminearum, но пока безуспешно. Борьба с Fusarium spp., основанная на использовании фунгицидов, стала основной причиной роста феномена резистентности [4]. Удаление микотоксинов затруднено, поскольку большинство таких агентов химически стабильны. Скрининг биотрансформации микотоксинов позволил описать химические изменения, которые влияют на биологическую активность и имеют значение для мониторинга и анализа пищевых продуктов [3]. Биологические методы борьбы предпочтительнее, поскольку она может быть специфической, эффективной, необратимой и экологически безопасной стратегией детоксикации [5].
Сообщалось о способности бактерий осуществлять деградацию микотоксинов, среди которых аэробные бактерии родов Nocardioides, Devosia, а также анаэробные родов Eubacteria, Anaerofilum, Collinsella, Bacillus [2]. Потенциалом для детоксикации ДОН обладают штаммы B. subtilis и B. lichenformis. Изучено взаимодействие между бактерией Pseudomonas piscium из микробиома колоса
пшеницы и патогенным для растений грибом F. graminearum. Секретируемые бактериями метаболиты непосредственно влияют на активность грибных ферментов, что вызывает подавление роста грибов, вирулентности и биосинтеза микотоксинов [6]. Cheng с соавторами получили два штамма Bacillus, детоксицирующих ДОН в пшенице и кукурузе, зараженных Fusarium. В патенте США документально подтверждено, что бактериальный изолят рода Bacillus может преобразовывать ДОН в плесневой кукурузе в менее токсичный продукт деэпоксивомитоксин [7]. Утверждается, что B. subtilis ANSB01G обладает биоразлагаемым эффектом в отношении ЗЕН [8]. Следует отметить отличия, характерные для грамположительных штаммов бактерий,
заключающиеся в их способности деградировать ДОН путем использования его в качестве источника углерода. Штамм бактерий B. subtilis ASAG 216 проявлял способность к деградации ДОН, что может быть связано с внеклеточными белками и ферментами супернатанта [9]. Хорошо известно, что бактерии рода Bacillus производят различные антибиотики и служат биологическим агентом, нацеленным на многие фитопатогены. Из различных противомикробных соединений, продуцируемых Bacillus, циклические липопептиды, включая итурин, фенгицин и сурфактин, эффективно борются с болезнями растений и хорошо изучены. Такие соединения продуцируются различными видами Bacillus - B. subtilis, B. velezensis, B. amyloliquefaciens [10]. Метаболиты, продуцируемые Bacillus spp., также могут влиять на микробное сообщество ризосферы, создавая антагонистическую среду для патогенов, или активировать защитные реакции хозяина [11].
Несмотря на множество публикаций о биологической трансформации микотоксинов микроорганизмами, их практическое применение для детоксикации пищевых продуктов и кормов ограничено [12]. Ранее нами было обнаружено, что штаммы бактерий B. velezensis BZR 336g и B. velezensis BZR 517 при периодическом культивировании продуцируют циклические липопептиды семейств сурфактины, итурины и фенгицины, которые в значительной степени обуславливают антигрибную активность бактерий [13; 14]. Эти молекулы имеют амфифильную природу и действуют, нарушая биологические мембранные структуры. Эффективное совместное производство всех трех семейств является явно выгодным, и неудивительно, что это свойство встречается у наиболее активных изолятов бактерий рода Bacillus, представленных на рынке в качестве агентов биологической борьбы [15].
Нестабильная эффективность биоконтроля в полевых условиях обусловлена недостатком знаний о механизмах биоконтроля, особенно по поводу биодеградации микотоксинов. Борьба с заболеванием и накоплением ДОН и ЗЕН с помощью биоконтроля является залогом для получения растениеводческой продукции, неотягощенной химическими соеди-
нениями и микотоксинами, наносящими значительный вред человеку и животным.
Цель наших исследований - изучить биоконтрольные свойства штаммов B. velezensis BZR 336g и B. velezensis BZR 517 в отношении возбудителей фузариоза на примере гриба Fusarium graminearum и снижения накопления дезокси-ниваленола (ДОН) и зеараленона (ЗЕН) in vitro.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объекты исследований - штаммы бактерий B. velezensis BZR 336g и B. velezensis BZR 517 из биоресурсной коллекции (БРК) Федерального научного центра биологической защиты растений (ФГБНУ ФНЦБЗР) «Государственная коллекция энтомоакарифагов и микроорганизмов». Тест-объекты - грибные штаммы F. graminearum 60318 из «Государственной коллекции микроорганизмов, патогенных для растений и их вредителей» ФГБНУ ВИЗР, и F. oxysporum var. orthoceras BZR - F6 из биоресурсной коллекции (БРК) Федерального научного центра биологической защиты растений (ФГБНУ ФНЦБЗР) «Государственная коллекция энтомоакарифагов и микроорганизмов». Исследования проводились в лаборатории микробиологической защиты растений ФГБНУ ФНЦБЗР с использованием материально-технической базы Уникальной научной установки «Технологическая линия для получения микробиологических средств защиты растений нового поколения» (https://ckp-rf.ru/usu/671367/).
Культивирование бактерий осуществлялось на оптимизированной питательной среде. Жидкая культура на основе штамма бактерий получена в ротационных шейкерах-инкубаторах New Brunswick Scientific Excella E25 в условиях периодического культивирования. Культивирование проводилось в колбах объемом 1000 мл (объем питательной среды 300 мл) при 180 об/мин, +25,0°С и рН 7,0 в течение 48 часов.
Для изучения токсинопродуцирования гриба Fusarium 100 г зерна риса или пшеницы смешивали с 100 мл дистиллированной воды. После дробного автоклавирования в каждую колбу добавляли блоки F. graminearum 59151 и F. graminearum 60318, затем проводили стационарное культивирование в темноте в течение 18 дней при +25°С. По окончании выращивания образцы мицелиально-зерновой биомассы анализировали на содержание микотоксинов методом ВЭЖХ [16].
Бактериальные экзометаболиты выделяли путем экстракции этилацетатом (х.ч.) (2:1 v/v) супернатанта, полученного после центрифугирования жидкой культуры бактерий на центрифуге 5810R при 10 тыс.об./мин в течение 30 мин, на ротационном шейкере New Brunswick Scientific Excella E25 в течение 1 ч. После разделения органической и водной части этилацетат упаривали досуха на ротационном вакуумном испарителе IKA RV10 при температуре 40°С. Сухой остаток растворяли в минимальном количестве этилацетата. Полученный раствор был проанализирован методом восходящей тонкослойной хроматографии (ТСХ) с использованием кизельгелевых ТСХ-пластин (толщина слоя 2 мм) Merck, подвижная фаза: этилацетат-этанол-вода 40:15:15, высота подъема растворителя 12 см. ТСХ-пластины затем были проанализованы под ультрафиолетовым светом при
длине волны 366 нм. Выявление метаболитов с антигрибной активностью проводилось методом биоавтографии [17]. Пластины пропитывались жидкой картофельно-глюкозной средой и суспензией пропагул тест-культуры фитопатогенного гриба F. oxysporum уаг. orthoceras BZR - F6, а затем помещались во влажную камеру при температуре 28°С на 48 ч. Наличие зон ингибирования роста тест-гриба свидетельствовало о присутствии антигрибных метаболитов, а их хроматографическая подвижность, вид и размер позволили дать визуальную оценку их активности. В качестве стандартов антигрибных липопептидов использовались коммерческие реактивы фирмы Sigma-АИпсЬ| сурфактин, итурин А и фенгицин.
Для оценки фунгицидной активности жидкую культуру бактерий вносили в чашку Петри по 1,0 мл, добавляли по 9,0 мл охлажденной до +37,0 - +40,0°С агаризованной оптимизированной питательной среды и после застывания инокулировали поверхность среды тест-культурой гриба F. graminearum 60318. Фунгицидную активность бактериальных штаммов определяли по степени развития тест-культуры в сравнении с контролем при температуре 26,0°С. Контроль - тест-культура гриба F. graminearum 60318, посеянная на агаризованную среду. Учеты проводили на 5, 10, 15 и 20 сутки.
Расчет ингибирования гриба проводили по формуле [18]:
N = (1- (А / В)) х 100% N - ингибирование роста колонии патогена, %; А - диаметр роста гриба в варианте с жидкой культурой бактерий, см;
В - диаметр роста гриба в контроле, см.
Влияние жидких культур бактерий и культуральных супернатантов на продукцию микотоксинов F. graminearum 60318 наблюдали путем культивирования гриба совместно с исследуемым штаммом либо супернатантом бактерий. Для этого 100 г здорового зерна пшеницы смешивали с 10 мл дистиллированной воды, дробно автоклавировали и смешивали с 2 мл жидкой культуры либо супернатанта бактерий и 1 мл суспензии конидий гриба F. graminearum 60318. Для получения суспензии конидий F. graminearum 60318 мицелий инкубировали в среде, содержащей 7,5 г карбоксиметилцеллюлозы, 0,5 г N^N03, 0,5 г КН2РО4, 0,25 г MgSO47H2O и 0,5 г дрожжевого экстракта в 1000 мл дистиллированной воды в течение 7 дней при 25°С при встряхивании со скоростью 150 об/мин [19]. В контрольной колбе жидкую культуру или супернатант бактерий заменяли дистиллированной водой. После инкубации при 25°С в течение 18 дней и высушивания содержимое колб анализировали на содержание ДОН и ЗЕН иммуноферментным методом [20]. Повторность во всех опытах трёхкратная, статистическую обработку данных осуществляли с использованием стандартных компьютерных программ и программы Statistica 13.3.
ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Изучение токсиногенеза и скорости роста штаммов гриба F. graminearum
При оценке способности штаммов гриба F. graminearum продуцировать микотоксины мы использовали в качестве субстрата зерно пшеницы и зерно риса по рекомендациям Кононенко Г.П. с соавторами [21] (рис. 1).
1 2 3
1 - F. graminearum 60318, 2 - F. graminearum 59151, 3 - контроль (чистое зерно) / control (clean grains) Рисунок 1. Изучение токсинообразующего потенциала штаммов грибов рода Fusarium на зерне риса Figure 1. Study of the toxin-forming potential of strains of fungi of the genus Fusarium on rice grains
Обнаружено, что оба исследуемых штамма гриба обладают достаточно высоким потенциалом токсинопродуцирования как в отношении ДОН, так и ЗЕН. Анализ токсинопродуцирования гриба на зерне пшеницы показал на порядок меньшее достоверное содержание ДОН, по сравнению с зерном риса. Количество ЗЕН на зерне пшеницы было примерно на том же уровне, как и на рисе (табл. 1). Таким образом, оба анализируемых штамма гриба F. graminearum продуцировали ДОН и ЗЕН на уровне, достаточном для их использования в опыте по исследованию влияния
жидких культур бактерий на рост и токсинопро-дуцирование гриба.
Между вариантами, отмеченными одинаковыми буквами, при сравнении внутри столбцов нет статистически значимых различий по критерию Дункана при уровне вероятности 95%.
Результаты исследования по определению скорости роста гриба показали, что штамм F. graminearum 60318 превосходит по данному показателю штамм F. graminearum 59151, поэтому он был нами выбран для проведения опытов (рис. 2).
Таблица 1. Токсинообразующая активность штаммов F. graminearum Table 1. Toxin-forming activity of F. graminearum strains
Содержание микотоксинов, мг/кг
Штамм/Субстрат _Content of mycotoxins, mg/kg_
Strain/Substrate _Рис / Rice_Пшеница / Wheat_
_ДОН / DON_ЗЕН / ZEN_ДОН / DON_ЗЕН / ZEN
F. graminearum 60318 280,2c 32,6a 14,0b 39,0a F. graminearum 59151 360,9d 32,4a 48,6d 38,0a Контроль / Control_0,2_0,020b_09_0,020b
о
I
& а
В g 4 о M
Рч "
S 1 S -1
5 10 15 20
Время инкубацции, сутки/Incubation time, days •F. graminearum 60318 « F. graminearum 59151
Рисунок 2. Динамика роста гриба штаммов F. graminearum 60318 и F.graminearum 59151 Figure 2. The growth dynamics of the fungus strains F. graminearum 60318 and F. graminearum 59151
Изучение влияния бактерий штаммов В. velezensis BZR 336g и В. velezensis BZR 517 на рост гриба штамма F. graminearum 60318
Бактерии рода Bacillus обладают большим сельскохозяйственным потенциалом, производя липопептиды, которые обладают высокой активностью против фитопатогенов. Антифунгальная активность проявляется в основном в трех семействах циклических липопептидов: сурфактин, итурин и фенгицин. Многие исследователи подчеркивают способность этих соединений стимулировать защитные механизмы растений и образование биопленок, что является
ключевым фактором успешной колонизации организмов, осуществляющих биоконтроль
фитопатогенов [14].
Способность бактерий штаммов В. velezensis BZR 336g и В. velezensis BZR 517 продуцировать антигрибные липопептиды обнаруживалась нами и ранее [17]. Исследование жидких культур бактерий В. velezensis BZR 336g и В. velezensis BZR 517, применяемых в данном опыте, показало наличие в супернатанте липопептидов, относящихся по своей структуре к сурфактину, итурину и фенгицину или их гомологам (рис. 3).
Surfactin Rf 0,73 -►
Iturin Rf 0,23 -►
Fengycin Rf 0,14 -►
1 2
Рисунок 3. Биоавтограмма метаболитов штаммов В. velezensis BZR 336g (1) и В. velezensis BZR 517 (2) с тест-культурой гриба F. oxysporum var. orthoceras BZR-F6
Figure 3. Bioautogram of metabolites of strains B. velezensis BZR 336g (1) and B. velezensis BZR 517 (2) with a test culture of the fungus F. oxysporum var. orthoceras BZR-F6
Сурфактин может вносить вклад в признаки, необходимые для эффективной колонизации ризосферы, такие как образование биопленки и подвижность клеток. Итурин и фенгицин, продуцируемые бактериями, играет основную роль in vitro в защите от грибного патогена. Мы предполагаем, что биоконтролирующая активность бактерий штаммов В. velezensis BZR 336g и В. velezensis BZR 517 может
являться результатом согласованных действий всех трех липопептидов. Это, вероятно, свидетельствует о высоком уровне антигрибной активности анализируемых бактерий.
Показано, что оба штамма бактерий подавляют рост гриба F. дгат'теагит 60318 как на зерне пшеницы (рис. 4), так и при инкубации на картофельно-глюкозном агаре в двойных культурах (рис. 5).
3
4
1 2
Рисунок 4. Влияние жидкой культуры штаммов В. velezensis BZR 336g и В. velezensis BZR 517 на рост грибов F. graminearum 60318 на зерне пшеницы
1 - контроль (чистое зерно); 2 - гриб F. graminearum 60318 без добавления бактерий;
3 - F. graminearum 60318 + В. velezensis BZR 336g; 4 - F. graminearum 60318 + В. velezensis BZR 517
Figure 4. Effect of liquid culture of B. velezensis BZR 336g and B. velezensis BZR 517
strains on the growth of F. graminearum 60318 fungi on wheat grains
1 - control (clean grains); 2 - fungus F. graminearum 60318 without added bacteria;
3 - F. graminearum 60318 + В. velezensis BZR 336g; 4 - F. graminearum 60318 + В. velezensis BZR 517
12 3
1 - В. velezensis BZR 336g; 2 - В. velezensis BZR 517; 3 - F. graminearum 60318
Рисунок 5. Антигрибная активность бактерий рода Bacillus против штамма F. graminearum 60318 Figure 5. Antifungal activity of bacteria of the genus Bacillus against the strain F. graminearum 60318
При этом обнаружены следующие закономерности в росте F. дгат'теагит 60318: степень ингибирования штаммом В. velezensis BZR 336g к 15-м суткам была максимальной 48,7%, затем этот показатель плавно снижался и к 20-м суткам составлял 46,2% (рис. 6). В
отношении В. velezensis BZR 517 отмечался скачок степени ингибирования на 10-е сутки, этот показатель вырос с -5,7 до 45,0%, затем снизился и к 20-м суткам достиг 42,5%.
« ON ю -
ekl
ёа
га si К ^ и
О
S4 ВД ю я я
Б
Д
50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 -5 -10
10
15
20
Время инкуб про вшия. сутки / Incubation time, days В. velezensis BZR 336g и В. velezensis BZR 517
Рисунок 6. Влияние бактерий штаммов В. velezensis BZR 336g и В. velezensis BZR 517 на рост гриба F. graminearum 60318
Figure 6. Effect of B. velezensis BZR 336g and B. velezensis BZR 517 strains on the growth of the fungus F. graminearum 60318
Таким образом, полученные данные позволяют сделать вывод о высоком антигрибном потенциале бактерий штаммов В. velezensis BZR 336g и В. velezensis BZR 517.
Изучение влияния бактерий штаммов В. velezensis BZR 336д и В. velezensis BZR 517 на токсинопро-дуцирование гриба штамма F. дгат'теагит 60318 Бактерии и грибы представляют собой две основные группы растительного микробиома, их взаимодействия имеют решающее значение для формирования микробных сообществ окружающей среды и оказывают важное влияние на приспособленность, колонизацию или патогенез взаимодействующих партнеров. Взаимодействия и коммуникации между бактериями и грибами могут быть достигнуты посредством антибиоза, сигнальных молекул, модулирования
физико-химической среды, хемотаксиса, совместного метаболизма, секреции белка или даже переноса генов, что приводит к многочисленным биологическим эффектам, которые варьируются от антагонизма до сотрудничества [6]. Связанный с растениями, микробиом служит защитным барьером против вторжения патогенов как прямо, так и косвенно. Однако мало что известно о динамике межмикробного взаимодействия в микробном сообществе. На сегодняшний день известно, что некоторые микроорганизмы из различных источников, таких как почва и растения, обладают способностью подавлять рост и продуцирование микотоксинов грибов рода Fusarium. Сообщается о роли бактерий в биодеградации ДОН, фактора вирулентности гриба F. graminearum, а также ЗЕН, нестероидного эстрогена, вырабатываемого
многими видами Fusarium в злаках и других растениях. Существуют штаммы бактерий, способные трансформировать ДОН в 3-кето-ДОН и 15-ацетил-ДОН, а также ЗЕН в а- и ß-зеараленол. Механизмами, участвующими в контроле фузариоза и продукции ДОН микроорганизмами, являются продукция антибиотиков или конкуренция за питательные вещества [22].
В агроэкосистемах наиболее обширные исследования взаимодействия бактериальных агентов биоконтроля грибов сосредоточены на антибиотиках. Способность бактерий к деградации ДОН может быть связана с внеклеточными метаболитами в супернатанте [23], причем многие исследователи отмечали в своих публикациях решающую роль метаболитов липопептидной природы, особенно сурфактина, итурина и фенгицина, в уровне антигрибной активности бактерий Bacillus [24; 25]. Эти соединения могут влиять также на деконтаминацию продукции растениеводства микотоксинами [14]. Например, бактерии выделяют липопептидные антибиотики, производные феназина и другие антигрибные метаболиты для прямого ингибирования F. graminearum и токсинонакопления. Фенгицин, извлеченный из B. amyloliquefaciens FZB42, играет жизненно важную роль в ингибировании роста гриба F. graminearum, повреждая плазматические мембраны и клеточные стенки и вызывая гибель клеток. Фенгицин влияет на патогенность F. graminearum в растениях, вызывает значительное
снижение вирулентности гриба [26]. Микосубтилин, член семейства итуринов, продуцируемый B. subtilis ATCC6633, контролирует заболевание и накопление микотоксинов, вызванных F. graminearum и F. verticilloides. Итурин А, фенгицин и сурфактин из B. amyloliquefaciens JCK-12 действуют вместе, снижая выход трихотеценов F. graminearum [27]. Биоконтролирующая активность бактерий штамма Bacillus velezensis RC 218, связанная с его способностью продуцировать несколько липопептидов из семейств сурфактина, фенгицина и итурина, снижала проявление болезни и накопление ДОН [22]. Деградация факторов вирулентности патогена бактериями штамма B. licheniformis CK1, которая заключается в расщеплении ЗЕН, является важной стратегией контроля размножения патогена и последующей контаминации микотоксином продуктов растениеводства [28].
Мы провели совместное культивирование полезных бактерий из микробиома корней пшеницы и токсиногенного гриба, чтобы понять роль бактерий в подавлении грибных заболеваний. Тесты антагонистической активности жидких культур и супернатантов бактерий штаммов В. velezensis BZR 336g и В. velezensis BZR 517 подтвердили, что результатом антагонистического влияния на гриб стало то, что бактериальные штаммы ингибируют не только рост гриба F. graminearum 60318, но и продукцию микотоксинов (табл. 2).
Таблица 2. Влияние жидкой культуры и супернатанта бактерий рода Bacillus на накопление микотоксинов, продуцируемых грибом F. graminearum 60318
Table 2. Effect of liquid culture and supernatant of bacteria of the genus Bacillus on the accumulation of mycotoxins produced by the fungus F. graminearum 60318
Жидкая культура Супернатант Контроль
Вариант F.graminearum Liquid culture Supernatant (чистое зерно)
Option 60318 BZR 336g BZR 517 BZR 336g BZR 517 Control (pure grains)
Ср. значение ДОН, мг/кг 8,0b 3,7ab 6,5ab 5,9ab 5,5ab 0a
Average value of DON, mg/kg
% подавления ДОН % DON suppression 0 53,7 18,7 26,2 31,2 -
Ср. значение ЗЕН, мг/кг 32,4a 32,3a 32,9a 30,8a 32,1a 0,10b
Average value of ZEN, mg/kg
% подавления ЗЕН % ZEN suppression
0,3
-1,5
4,9
0,9
0
Обнаружено, что при одновременном культивировании гриба F. дгаттеагит 60318 и бактериальных штаммов В. velezensis BZR 336g и В. velezensis BZR 517 на зерне пшеницы визуальная оценка позволяет выявить ингибирование роста гриба, вероятно, за счет антагонистического влияния бактерий (рис. 4). Показано также подавление способности гриба продуцировать ДОН, особенно бактериями штамма В. velezensis BZR 336g. При этом не отмечается влияния бактерий на накопление ЗЕН. Супернатант жидкой культуры штаммов В. velezensis BZR 336g и В. velezensis BZR 517 также оказывал влияние на накопление ДОН, что, вероятно, является результатом действия бактериальных метаболитов. При этом супернатант бактерий штамма В. velezensis BZR 517 в большей степени снижал содержание ДОН, чем штамма В. velezensis BZR 336g. На содержание ЗЕН сильнее влиял супернатант штамма В. velezensis BZR 336g.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Бактерии рода Bacillus могут быть эффективными в ингибировании патогенов растений, так как они продуцируют множество противомикробных соединений, таких как гидролазы и вторичные метаболиты, что привело к выделению и идентификации большого количества штаммов, потенциально способных биоконтролировать болезни растений. С точки зрения видов Bacillus, продуцирующих противомикробные метаболиты, наиболее плодовитым является B. subtilis, за ним следуют B. amyloliquefaciens и B. velezensis [34]. Способность бактерий В. velezensis BZR 336g и В. velezensis BZR 517 продуцировать антигрибные липопептиды, относящиеся по своей структуре к сурфактину, итурину и фенгицину и их гомологам, может свидетельствовать о высоком уровне антигрибной активности анализируемых бактерий. Обнаружена способность штаммов бактерий
В. velezensis BZR 336g и В. velezensis BZR 517 ингибировать рост гриба F. graminearum 60318, а также снижать содержание микотоксинов, что характеризует высокий потенциал их применения в качестве агентов биоконтроля токсиногенных грибов. Многие авторы отмечают, что бактерии рода Bacillus (например, B. amyloliquefaciens, B. subtilis, B. velezensis и B. vallismortis) обладают эффективной антагонистической активностью и могут применяться для биоконтроля фузариозных грибов [1]. По результатам опыта изучения влияния жидкой культуры бактерий штаммов В. velezensis BZR 336g и В. velezensis BZR 517 на накопление микотоксинов грибом штамма F. graminearum 60318 при культивировании на зерне пшеницы in vitro можно сделать вывод, что наблюдается существенное снижение содержания ДОН при культивировании гриба совместно с бактерией. Это следует отметить особенно для штамма В. velezensis BZR 336g, когда содержание ДОН уменьшается более чем на 50%. Содержание ЗЕН оставалось на уровне контроля (культивирование гриба без бактерий).
Штаммы бактерий Brevibacillus sp., Bacillus pumilus, B. amyloliquefaciens, B. subtilis, Sphingomonas и Streptomyces sp. используются для борьбы с микотоксигенными видами Fusarium. Однако большинство этих штаммов нацелены на F. graminearum, который вызывает фузариоз злаков и продуцирует только ДОН [29]. ДОН представляет собой трихотецен, содержащий 12,13-эпоксидную группу, которая отвечает за его токсичность - ингибирование синтеза белка, и обеспечивает вирулентность гриба [30]. Исследуемые штаммы бактерий В. velezensis BZR 336g и В. velezensis BZR 517, подавляющие содержание ДОН и практически не влияющие на ЗЕН, можно рассматривать в качестве продуцентов эффективных биофунгицидов против F. graminearum.
Таким образом, выявленная способность штаммов бактерий В. velezensis BZR 336g и В. velezensis BZR 517 ингибировать рост гриба F. graminearum 60318, а также снижать содержание ДОН характеризует высокий потенциал их применения в качестве агентов биоконтроля токсиногенных грибов. Полученные результаты свидетельствуют о том, что необходимо провести дополнительные исследования взаимодействий, участвующих в адсорбции и биодеградации микотоксинов. Всестороннее понимание механизмов, лежащих в основе межмикробных взаимодействий в растительном микробиоме, предоставит новые возможности применения бактерий и препаратов на их основе для борьбы с болезнями и обеспечения безопасности пищевых продуктов.
БЛАГОДАРНОСТЬ
1.Исследования выполнены согласно Государственному заданию Министерства науки и высшего образования РФ в рамках НИР по теме № FGRN-2022-0005.
2. Авторы выражают благодарность за предоставленные штаммы F. graminearum 60318 и
F. graminearum 59151 Ганнибал Ф. Б., к.б.н., зав. лаб. микологии и фитопатологии, директор ВИЗР и Гагкаевой Т. Ю., к.б.н., в.н.с. лаб. микологии и фитопатологии ВИЗР. ACKNOWLEDGMENT
1. The research was carried out in accordance with the State task of the Ministry of Science and Higher Education
of the Russian Federation within the framework of research on topic No. FGRN-2022-0005. 2. The authors are grateful for the strains provided of F. graminearum 60318 and F. graminearum 59151 by Dr F.B. Hannibal, Head, Laboratory of Mycology and Phytopathology, Director, All-Russian Institute of Plant Protection and Dr T. Yu. Gagkaeva, Leading Researcher, Laboratory of Mycology and Phytopathology VIZR.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Janik E., Niemcewicz M., Ceremuga M., Stela M., Saluk-Bijak J., Siadkowski A., Bijak M. Molecular aspects of micotoxins - a serious problem for human health // International Journal of Molecular Sciences. 2020. V. 21(2). Article number: 8187 https://doi.org/10.3390/ijms21218187
2. Sato I., Ito M., Ishizaka M., Ikunaga Y., Sato Y., Yoshida S., Koitabashi M., Tsushima S. Thirteen novel deoxynivalenol-degrading bacteria are classified within two genera with distinct degradation mechanisms // FEMS Microbiology Letters. 2012. V. 327(2). P. 110-117. DOI: 10.1111/j.1574-6968.2011.02461.x
3.Bakker M.G., Brown D.W., Kelly A.C., Kim H.S., Kurtzman C.P., Mccormick S.P., O'Donnell K.L., Proctor R.H., Vaughan M.M., Ward T.J. Fusarium mycotoxins: A trans-disciplinary overview // Can. J. Plant Path. 2018. V. 40(2). P. 161-171. DOI:
10.1080/07060661.2018.1433720
4. Chtioui W., Balmas V., Delogu G., Migheli Q., Oufensou S. Bioprospecting phenols as inhibitors of trichothecene-producing Fusarium: sustainable approaches to the management of wheat pathogens // Toxins. 2022. V. 14. Iss. 2. Article number: 72 DOI: 10.3390/toxins14020072
5. Zhu Y., Hassan Y.I., Lepp D., Shao S., Zhou T. Strategies and methodologies for developing microbial detoxification systems to mitigate mycotoxins // Toxins (Basel). 2017. V. 9(4). Article number: 130. DOI: 10.3390/toxins9040130
6. Chen Y., Wang J., Yang N., Wen Z., Sun X., Chai Y., Ma Z. Wheat microbiome bacteria can reduce virulence of a plant pathogenic fungus by altering histone acetylation // Nature communications. 2018. V. 9(1). Article number: 3429. DOI: 10.1038/s41467-018-05683-7
7. Zhou T., Gong J., Yu H., Li X.Z. Bacterial isolate and methods of detoxification of trichothecene mycotoxins. US Patent N 20100239537, 2010.
8.Shen W., Liu Y., Zhan X., Zhan X., Rong X., Zhao L., Ji C., Lei Y., Li F., Chen J., Ma Q. Comparison of ameliorative effects between probiotic and biodegradable Bacillus subtilis on zearalenone toxicosis in gilts // Toxins. 2021. V. 13(12). Article number: 882 DOI: 10.3390/toxins13120882
9. Jia R., Cao L., Liu W., Shen Z. Detoxification of deoxynivalenol by Bacillus subtilis ASAG 216 and characterization the degradation process // Eur Food Res Technol. 2021. V. 247. P. 67-76. DOI: 10.1007/s00217-020-03607-8
10. Lee T., Park D., Kim K., Lim S.M., Yu N.H., Kim S., Kim H.Y., Jang J.Y., Park J.C., Ham H., Lee S., Hong S.K., Kim J.C. Characterization of Bacillus amyloliquefaciens DA12 showing potent antifungal activity against mycotoxigenic Fusarium species // Plant pathology. 2017. V. 33(5). P. 499-507. DOI: 10.5423/ppj.ft.06.2017.0126
11.Zalila-Kolsi I., Ben A., Hacina M., Sameh A., Sellami S., Nasfi Z.,Tounsi S.,Jamoussi K. Antagonist effects of Bacillus spp. strains against Fusarium graminearum for protection of durum wheat (Triticum turgidum L. subsp. durum) // Microbiological research. 2016. V. 19. P. 148-158. DOI: 10.1016/j.micres.2016.06.012
12. Ji C., Fan Y., Zhao L. Review on biological degradation of mycotoxins // Animal nutrition. 2016. V. 2(3). P. 127-133. DOI: 10.1016/j.aninu.2016.07.003
13. Sidorova T.M., Asaturova A.M., Homyak A.I., Shternshis M.V., Tomashevich N.S. Optimization of laboratory cultivation conditions for the synthesis of antifungal metabolites by Bacillus subtilis strains // Saudi journal of biological sciences. 2020. V. 27. Iss. 7. P. 1879-1885. DOI: 10.1016/j.sjbs.2020.05.002
14. Сидорова Т.М., Асатурова А.М., Аллахвердян В.В. Особенности антагонизма бактерий рода Bacillus по отношению к токсиногенным грибам Fusarium при защите
растений от болезни и контаминации микотоксинами (обзор) // Юг России: экология, развитие. 2021. Т. 16. N 4. С. 86-103. DOI: 10.18470/1992-1098-2021-4-86-103
15. Cawoy H., Debois D., Franzil L., De Pauw E., Thonart P., Ongena M. Lipopeptides as main ingredients for inhibition of fungal phytopathogens by Bacillus subtilis/amyloliquefaciens // Microbial biotechnology. 2015. V. 8(2). P. 281-295. DOI: 10.1111/17517915.12238
16. Zhu Y., Hassan Y.I., Lepp D., Shao S., Zhou T. Strategies and methodologies for developing microbial detoxification systems to mitigate mycotoxins // Toxins (Basel). 2017. V. 9(4). Article number: 130. DOI: 10.3390/toxins9040130
17. 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. N 54. C. 178-185. DOI: 10.15389/agrobiology.2019.1.178rus
18. Нетрусов Ф.И. Практикум по микробиологии. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 608 с.
19. Shi K., Yang P., Li J., Wu H., Li K., Guan S. Biocontrol of Fusarium graminearum growth and deoxynivalenol production in wheat grains using bacterial antagonists // International journal of environmental research and public health. 2014. V. 11(1). P. 10941105. DOI: 10.3390/ijerph110101094
20. Кононенко Г.П., Буркин А.А. Фузариотоксины в зерновых кормах // Ветеринарная патология. 2002. N 2. C. 129-132.
21. Кононенко Г.П., Пирязева Е.А., Буркин А.А. Влияние субстрата на биосинтез микотоксинов Fusarium graminearum Schw // Успехи медицинской микологии. 2017. N 17(6). C. 433437.
22. Palazzini J., Roncallo P., Cantoro R., Chiotta M., Yerkovich N., Palacios S., Echenique V., Torres A., Ramirez M., Kariovsky P., Chulze S. Biocontrol of Fusarium graminearum sensu stricto, reduction of deoxynivalenol accumulation and phytohormone induction by two selected antagonists // Toxins. 2018. V. 10(2). Article number: 88. DOI: 10.3390/toxins10020088
23. Taheur F.B., Kouidhi B., Qurashi Y.M., Salah-Abbes J.B., Chaieb K. Review: Biotechnology of mycotoxins detoxification using microorganisms and enzymes // Toxicon. 2019. V. 160. P. 12-22. DOI: 10.1016/j.toxicon.2019.02.001
24. Сидорова Т.М., Асатурова А.М., Хомяк А.И. Биологически активные метаболиты Bacillus subtilis и их роль в контроле фитопатогенных микроорганизмов (обзор) // Сельскохозяйственная биология. 2018. N 53(1). C. 29-37. DOI: 10.15389/agrobiology. 2018.1.29rus
25. Cao Y., Pi H., Chandrangsu P., Li Y., Wang Y., Zhou H., Xiong H., Helmann J. D., Cai, Y. Antagonism of two plant-growth promoting Bacillus velezensis isolates against Ralstonia solanacearum and Fusarium oxysporum // Scientific reports. 2018. V. 8(1). Article number: 4360. DOI: 10.1038/s41598-018-22782-z
26. Hanif A., Zhang F., Li P., Li C., Xu Y., Zubair M., Zhang M., Jia D., Zhao X., Liang J., Majid T., Yan J., Farzand A., Wu H., Gu Q,, Gao X. Fengycin produced by Bacillus amyloliquefaciens FZB42 inhibits Fusarium graminearum growth and mycotoxins biosynthesis // Toxins. 2019. V. 11(5). Article number: 295. DOI: 10.3390/toxins11050295
27. Yu C., Liu X., Zhang X., Zhang M., Gu Y., Ali Q., Mohamed M.S.R., Xu J., Shi J., Gao X., Wu H., Gu Q Mycosubtilin produced by Bacillus subtilis ATCC6633 inhibits growth and mycotoxin biosynthesis of Fusarium graminearum and Fusarium verticillioides // Toxins. 2021. V. 13(11). Article number: 791. DOI: 10.3390/toxins13110791
28. Khan N., Maymon M., Hirsch A.M. Combating Fusarium infection using Bacillus-based antimicrobials // Microorganisms. 2017. V. 5(4). Article number: 75. DOI: 10.3390/microorganisms5040075
29. Lee T.,Dami Park D., Kim K., Lim S.M., Yu N.H., Kim S., Kim H.-Y., Kyu Seok Jung1, Jang J.Y., Park J.-C., Ham H., Lee S., Hong S.K., J.-C. Characterization of Bacillus amyloliquefaciens DA12 showing potent antifungal activity against mycotoxigenic Fusarium species // Plant pathology. 2017. V. 33(5). P. 499-507. DOI: 10.5423/PPJ.FT.06.2017.0126
30. Vanhoutte I., De Mets L., De Boevre M., Uka V., Di Mavungu J.D., De Saeger S., De Gelder L., Audenaert K. Microbial detoxification of deoxynivalenol (DON), assessed via a Lemna minor L. bioassay, through biotransformation to 3-epi-DON and 3-epi-DOM-1 // Toxins. 2017. V. 9(2). Article number: 63. DOI: 10.3390/toxins9020063
REFERENCES
1.Janik E., Niemcewicz M., Ceremuga M., Stela M., Saluk-Bijak J., Siadkowski A., Bijak M. Molecular aspects of micotoxins - a serious problem for human health. Int. j. mol. sci., 2020, vol. 21, iss. 2, article number: 8187. DOI: 10.3390/ijms21218187
2. Sato I., Ito M., Ishizaka M., Ikunaga Y., Sato Y., Yoshida S., Koitabashi M., Tsushima S. Thirteen novel deoxynivalenol-degrading bacteria are classified within two genera with distinct degradation mechanisms. FEMS Microbiology Letters, 2012, vol. 327(2), pp. 110-117. DOI: 10.1111/j.1574-6968.2011.02461.x
3.Bakker M.G., Brown D.W., Kelly A.C., Kim H.S., Kurtzman C.P., Mccormick S.P., O'Donnell K.L., Proctor R.H., Vaughan M.M., Ward T.J. Fusarium mycotoxins: A trans-disciplinary overview. Can. J. Plant Path., 2018, vol. 40(2), pp. 161-171. DOI: 10.1080/07060661.2018.1433720
4. Chtioui W., Balmas V., Delogu G., Migheli Q., Oufensou S. Bioprospecting phenols as inhibitors of trichothecene-producing Fusarium: sustainable approaches to the management of wheat pathogens. Toxins, 2022, vol. 14(2), article number: 72. DOI: 10.3390/toxins14020072
5. Zhu Y., Hassan Y.I., Lepp D., Shao S., Zhou T. Strategies and methodologies for developing microbial detoxification systems to mitigate mycotoxins. Toxins (Basel), 2017, vol. 9(4), article number: 130. https://doi.org/10.3390/toxins9040130
6. Chen Y., Wang J., Yang N., Wen Z., Sun X., Chai Y., Ma Z. Wheat microbiome bacteria can reduce virulence of a plant pathogenic fungus by altering histone acetylation. Nature communications, 2018, vol. 9(1), article number: 3429. DOI: 10.1038/s41467-018-05683-7
7. Zhou T., Gong J., Yu H., Li X.Z. Bacterial isolate and methods of detoxification of trichothecene mycotoxins. US Patent no. 20100239537, 2010.
8.Shen W., Liu Y., Zhan X., Zhan X., Rong X., Zhao L., Ji C., Lei Y., Li F., Chen J., Ma Q. Comparison of ameliorative effects between probiotic and biodegradable Bacillus subtilis on zearalenone toxicosis in gilts. Toxins, 2021, vol. 13(12), article number: 882. DOI: 10.3390/toxins13120882
9. Jia R., Cao L., Liu W., Shen Z. Detoxification of deoxynivalenol by Bacillus subtilis ASAG 216 and characterization the degradation process. Eur Food Res Technol, 2021, vol. 247, pp. 67-76. DOI: 10.1007/s00217-020-03607-8
10. Lee T., Park D., Kim K., Lim S.M., Yu N.H., Kim S., Kim H.Y., Jang J.Y., Park J.C., Ham H., Lee S., Hong S.K., Kim J.C. Characterization of Bacillus amyloliquefaciens DA12 showing potent antifungal activity against mycotoxigenic Fusarium species. Plant pathology, 2017, vol. 33(5), pp. 499-507. DOI: 10.5423/ppj.ft.06.2017.0126
11.Zalila-Kolsi I., Ben A., Hacina M., Sameh A., Sellami S., Nasfi Z.,Tounsi S.,Jamoussi K. Antagonist effects of Bacillus spp. strains against Fusarium graminearum for protection of durum wheat (Triticum turgidum L. subsp. durum). Microbiological research, 2016, vol. 192, pp. 148-158. DOI: 10.1016/j.micres.2016.06.012
12. Ji C., Fan Y., Zhao L. Review on biological degradation of mycotoxins. Animal nutrition, 2016, vol. 2(3), pp. 127-133. DOI: 10.1016/j.aninu.2016.07.003
13. Sidorova T.M., Asaturova A.M., Homyak A.I., Shternshis M.V., Tomashevich N.S. Optimization of laboratory cultivation conditions for the synthesis of antifungal metabolites by Bacillus subtilis strains. Saudi journal of biological sciences, 2020, vol. 27, iss. 7, pp. 1879-1885. DOI: 10.1016/j.sjbs.2020.05.002
14. Sidorova T.M., Asaturova A.M., Allahverdyan V.V. Peculiarities of antagonism of bacteria of the genus Bacillus against toxinogenic fungi Fusarium in protecting plants from disease and contamination with mycotoxins (review). South of Russia: ecology, development, 2021, vol. 16, no. 4, pp. 86-103. (In Russian) DOI: 10.18470/1992-1098-2021-4-86-103
15. Cawoy H., Debois D., Franzil L., De Pauw E., Thonart P., Ongena M. Lipopeptides as main ingredients for inhibition of fungal phytopathogens by Bacillus subtilis/amyloliquefaciens. Microbial biotechnology, 2015, vol. 8(2), pp. 281-295. DOI: 10.1111/17517915.12238
16. Zhu Y., Hassan Y.I., Lepp D., Shao S., Zhou T. Strategies and methodologies for developing microbial detoxification systems to mitigate mycotoxins. Toxins (Basel), 2017, vol. 9(4), article number: 130. DOI: 10.3390/toxins9040130
17. Sidorova T.M., Asaturova A.M., Khomyak A.I., Tomashevich N.S. Isolation and characterization of antifungal metabolites of Bacillus subtilis BZR 336g and Bacillus subtilis BZR 517 strains by a modified bioautography method. Agricultural Biology, 2019, vol. 54, no. 1, pp. 178-185. (In Russian) DOI: 10.15389/agrobiology.2019.1.178rus
18. Netrusov F.I. Praktikum po mikrobiologii [Praktikum po mikrobiologii]. Moscow, Akademiya Publ., 2005, 608 p. (In Russian)
19. Shi K., Yang P., Li J., Wu H., Li K., Guan S. Biocontrol of Fusarium graminearum growth and deoxynivalenol production in wheat grains using bacterial antagonists. International journal of environmental research and public health, 2014, vol. 11(1), pp. 1094-1105. DOI: 10.3390/ijerph110101094
20. Kononenko G.P., Burkin A.A. Fusariotoxins in grain feed. Veterinarnaya patologiya [Veterinary pathology]. 2002, no. 2, pp. 129-132. (In Russian)
21. Kononenko G.P., Piryazeva Ye.A., Burkin A.A. Substrate effect on mycotoxin biosynthesis Fusarium graminearum Schw. Uspekhi meditsinskoy mikologii [Advances in medical mycology]. 2017, no. 17(6), pp. 433-437 (In Russian)
22. Palazzini J., Roncallo P., Cantoro R., Chiotta M., Yerkovich N., Palacios S., Echenique V., Torres A., Ramirez M., Kariovsky P., Chulze S. Biocontrol of Fusarium graminearum sensu stricto, reduction of deoxynivalenol accumulation and phytohormone induction by two selected antagonists. Toxins, 2018, vol. 10(2), article number: 88. DOI: 10.3390/toxins10020088
23. Taheur F.B., Kouidhi B., Qurashi Y.M., Salah-Abbès J.B., Chaieb K. Review: Biotechnology of mycotoxins detoxification using microorganisms and enzymes. Toxicon, 2019, vol. 160, pp. 12-22. DOI: 10.1016/j.toxicon.2019.02.001
24. Sidorova T.M., Asaturova A.M., Khomyak A.I. Biologically active metabolites of Bacillus subtilis and their role in the control of phytopathogenic microorganisms (review). Agricultural Biology, 2018, no. 53(1), pp. 29-37. DOI:
10.15389/agrobiology. 2018.1.29rus
25. Cao Y., Pi H., Chandrangsu P., Li Y., Wang Y., Zhou H., Xiong H., Helmann J.D., Cai Y. Antagonism of two plant-growth promoting Bacillus velezensis isolates against Ralstonia solanacearum and Fusarium oxysporum. Scientific reports, 2018, vol. 8(1), article number: 4360. DOI: 10.1038/s41598-018-22782-z
26. Hanif A., Zhang F., Li P., Li C., Xu Y., Zubair M., Zhang M., Jia D., Zhao X., Liang J., Majid T., Yan J., Farzand A., Wu H., Gu Q., Gao X. Fengycin produced by Bacillus amyloliquefaciens FZB42 inhibits Fusarium graminearum growth and mycotoxins biosynthesis. Toxins, 2019, vol. 11(5), article number: 295. DOI: 10.3390/toxins11050295
27. Yu C., Liu X., Zhang X., Zhang M., Gu Y., Ali Q., Mohamed M.S.R., Xu J., Shi J., Gao X., Wu H., Gu Q. Mycosubtilin produced by Bacillus subtilis ATCC6633 inhibits growth and mycotoxin biosynthesis of Fusarium graminearum and Fusarium verticillioides. Toxins, 2021, vol. 13(11), article number: 791. DOI: 10.3390/toxins13110791
28. Khan N., Maymon M., Hirsch A.M. Combating Fusarium infection using Bacillus-based antimicrobials. Microorganisms, 2017, vol. 5(4), article number: 75. DOI: 10.3390/microorganisms5040075
29. Lee T.,Dami Park D., Kim K., Lim S.M., Yu N.H., Kim S., Kim H.-Y., Kyu Seok Jung1, Jang J.Y., Park J.-C., Ham H., Lee S., Hong S.K., J.-C. Characterization of Bacillus amyloliquefaciens DA12 showing potent antifungal activity against mycotoxigenic Fusarium species. Plant pathology, 2017, vol. 33(5), pp. 499-507. DOI: 10.5423/PPJ.FT.06.2017.0126
30. Vanhoutte I., De Mets L., De Boevre M., Uka V., Di Mavungu J.D., De Saeger S., De Gelder L., Audenaert K. Microbial detoxification of deoxynivalenol (DON), assessed via a Lemna minor L. bioassay, through biotransformation to 3-epi-DON and 3-epi-DOM-1. Toxins, 2017, vol. 9(2), article number: 63. DOI: 10.3390/toxins9020063
КРИТЕРИИ АВТОРСТВА
Татьяна М. Сидорова разработала концепцию статьи, собрала данные по биологической эффективности бактерий рода Bacillus против грибов рода Fusarium. Анжела М. Асатурова руководила процессом сбора и упорядочения материала, проверкой данных. Валерия В. Аллахвердян проводила опыты по влиянию бактерий рода Bacillus на токсиногенные грибы рода Fusarium. Все авторы в равной степени участвовали в написании рукописи, и несут ответственность при обнаружении плагиата, самоплагиата или других неэтических проблем.
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
AUTHOR CONTRIBUTIONS
Tatyana M. Sidorova collected the data on the biological effectiveness of Bacillus bacteria against Fusarium fungi. Anzhela M. Asaturova developed the concept of the article, supervised the process of collecting and organizing the material and checked the data. Valeriya V. Allakhverdyan conducted experiments on the effect of bacteria of the genus Bacillus on toxinogenic fungi of the genus Fusarium. All authors are equally participated in the writing of the manuscript and are responsible for plagiarism, self-plagiarism and other ethical transgressions.
NO CONFLICT-OF-INTEREST DECLARATION
The authors declare no conflict of interest.
ORCID
Валерия В. Аллахвердян / Valeriya V. Allakhverdyan https://orcid.org/0000-0002-8679-6139 Татьяна М. Сидорова / Tatyana M. Sidorova https://orcid.org/0000-0003-4281-5278 Анжела М. Асатурова / Anzhela M. Asaturova https://orcid.org/0000-0002-0060-1995
