О Громико - Антагоністичні властивості актиноміцетів прикореневої зони маслини - страница 1

Страницы:
1  2 

ISSN 0206-5657. Вісник Львівського університету. Серія біологічна. 2012. Випуск 59. С. 209-215 Visnyk of the Lviv University. Series BIology. 2012. Issue 59. P. 209-215

МІКРОБІОЛОГІЯ

УДК 579.873:631.461

АНТАГОНІСТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ АКТИНОМІЦЕТІВ ПРИКОРЕНЕВОЇ ЗОНИ МАСЛИНИ ЄВРОПЕЙСЬКОЇ OLEA EUROPAEA L.

О. Громико

Львівський національний університет імені Івана Франка вул. Грушевського, 4, Львів 79005, Україна e-mail: o_gromyko@franko.lviv.ua

З прикореневої зони маслини європейської Olea europaea L., яка росте в Нікіт-ському ботанічному саду, виділено 129 штамів актиноміцетів. Досліджено їхні анта­гоністичні властивості проти грампозитивних бактерій Bacillus subtilis ATCC 31324, Sarcina lutea ATCC 4698, Staphylococcus aureus ATCC 25923, грамнегативних бактерій Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 (F-51), фітопато-генних бактерій Erwinia amylovora Mi2, P. syringae Mi1, P. piri Mi9, P. corrugatа 3'M, дріжджів Candida famata VKM Y9, а також грибів Aspergillus awamori NF142. Деякі штами актиноміцетів мали широкий спектр антибактерійних і фунгіцидних активнос­тей, окремі ґрунтові ізоляти специфічно пригнічували ріст P. syringae Mi1 чи Candida famata VKM Y9. Доведена перспективність виділення та вивчення актиноміцетів із біотопів Кримського півострова, які мають здатність пригнічувати ріст фітопатоген-них організмів і збудників захворювань людського організму.

Ключові слова: актиноміцети, фітопатогенні бактерії, антагоністичні властивості.

Актиноміцети є постійним компонентом ґрунтових і ризосферних угруповань [2, 6, 7, 9]. Поряд з іншими ризосферними мікроорганізмами вони відіграють важливу роль у розвитку рослин, беручи участь у забезпеченні їх елементами живлення, фітогормонами, вітамінами й іншими факторами росту [5, 12, 13, 16, 18, 20]. Актиноміцети є антагоніста­ми щодо широко спектру патогенних мікроорганізмів [1]. Це зумовлено їхньою здатністю синтезувати вторинні метаболіти антибіотичної природи. Близько 70% відомих на сьогод­ні антибіотиків синтезують актиноміцети, серед яких 75% використовують у медицині та 60% у сільському господарстві [17, 23].

В останні два десятиліття активно досліджували комбінаторний біосинтез антибіо­тиків, створено цілий спектр напівсинтетичних сполук. Однак цей напрям не дав бажаного ефекту. Тому вчені повернулися до пошуку нових природних сполук із перевірених часом джерел - актиноміцетів [8, 21]. На сьогодні вже відкрито ряд нових антибіотиків, таких як манумбіцини A-D [10], целастраміцини A-B [19], какадуміцини [11], деметилновобіоцини [14] та ін. Викладені факти вказують на велике прикладне значення пошуку нових природ­них антибіотиків у розробці ефективних медичних препаратів, а також у створенні сучасних біологічних методів захисту сільськогосподарських рослин і лісів від фітопатогенів. На цьо­му ґрунтується наш інтерес до виділення й аналізу актиноміцетів із різних екотопів України. Доведено, що з просуванням на південь у комплексі ґрунтових мікроорганізмів зростає част­ка актиноміцетів і їхнє різноманіття [22, 15]. Тому ми зосередилися на вивченні актиноміцет-них комплексів південного узбережжя Кримського півострова [4]. У цій роботі представлено дослідження антагоністичних властивостей актиноміцетів, виділених із прикореневої зони маслини європейської Olea europaea L., яка росте в Нікітському ботанічному саду.

© Громико О., 2012

Матеріали та методи

Зразки ґрунту з коренями маслини європейської Olea europaea L. транспортували у стерильних пергаментних пакетах і зберігали при 4°С не більше 48 год.

Наважку коренів із ґрунтом, який не струшувався, поміщали в колбу зі 100 мл сте­рильної водопровідної води і струшували на качалці при 100 об/хв упродовж 15 хв. Корені виймали стерильним пінцетом, а з розчину робили 10-кратні розведення і висівали на чашки Петрі з вівсяним середовищем (ВС) такого складу (г/л): мелене вівсяне зерно - 40, агар - 18, рН 7,5.

Первинну ідентифікацію актиноміцетів здійснювали за морфологічно-культуральними властивостями на середовищі Гаузе 1 [3]. В експериментах із досліджен­ня антибіотичних властивостей виділених актиноміцетів використали такі тест-культури: Bacillus subtilis ATCC 31324, Sarcina lutea ATCC 4698, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 (F-51), фітопатогенних бактерій Erwinia amylovora Mi2, P. syringae Mi1, P. piri Mi9, P. corrugatа 3'M, Candida fa­mata VKM Y9, Aspergillus awamori NF142. Бактерії вирощували на L-агарі [3], дріжджі - на середовищі Бенета [3], гриби - на середовищі Чапека [3].

Вивчення антимікробних властивостей ґрунтових ізолятів здійснювали таким чи­ном: ізоляти висівали уколом по 6 шт. на чашку Петрі з ВС, на 7-му добу росту заливали 0,7% L-агаром [3], який містив 109 клітин/мл тест-культур. Після інкубування тест-культур у термостаті при 28°С (бактерії - 24 год, дріжджі - 24-48 год і гриби - 48-72 год) вимі­рювали діаметр колоній, утворених актиноміцетами, та діаметр зон затримки росту тест-культур. За відношенням діаметра зон пригнічення до діаметра колоній визначали антибіо­тичну активність досліджуваних актиноміцетів, яку позначали як індекс активності (ІА).

Результати і їхнє обговорення

З прикореневої зони маслини європейської Olea europaea L. виділено 129 культур актиноміцетів. З метою оцінки антибіотичної активності виділених культур ми використа­ли грампозитивні бактерії B. subtilis ATCC 31324, S. lutea ATCC 4698, S.aureus ATCC 25923 та грамнегативні бактерії E. coli ATCC 25922, P. aeruginosa ATCC 27853 (F-51) (рис. 1).

Рис. 1. Пригнічення розвитку бактерій актиноміцетами з прикореневої зони Olea europaea L. За віссю абсцис - ІА. За віссю ординат - кількість ізолятів, %.

Близько половини досліджених ізолятів тією чи іншою мірою пригнічували ріст B. subtilis ATCC 31324, S. lutea ATCC 4698. ІА більшості з них коливався в межах від 1,0 до 3,9. Окремі штами мали ІА 4,0-6,9 - 4,6% ізолятів, активних проти S. lutea і 8,0 - проти B. subtilis. Виділено також 0,8% штамів, активних проти цих тест-культур з ІА 7,0-9,9, а також 1,6% штамів з ІА більше 10,0 відносно B. subtilis. Подібний розподіл штамів за активністю спостерігали щодо S. aureus ATCC 25923. Проти E. coli ATCC 25922 активність виявляло 14% ізолятів, більшість із яких (10,9%) мали ІА 1,0-3,9 і лише 3,1% були активними на рів­ні ІА 4,0-6,9. У той же час серед виділених штамів актиноміцетів лише один ізолят виявляв активність проти P. aeruginosa ATCC 27853 (F-51) з ІА 4,7.

Досліджуючи антагоністичні властивості виділених штамів актиноміцетів проти фітопатогенної мікрофлори, як тест-культури використали грамнегативні палички родів Pseudomonas і Erwinia (рис. 2). Чутливість трьох видів псевдомонад, які є збудниками різ­них захворювань рослин, була різною. Зокрема, близько половини штамів актиноміцетів пригнічували ріст P. syringae Mi1 - збудника бурого слизовиділення, обмороження, по­шкодження плодів та плямистість листків плодових і декоративних рослин, а також P. piri Mi9 - збудника бактерійного опіку груші. Антимікробна активність більшості з них коли­валася в межах ІА 1,0-3,9. У той же час 4,7% ізолятів у відношенні P. syringae Mi1 мали ІА 4,0-6,9, а 2,3% штамів пригнічували ріст P. piri Mi9 на рівні ІА 7,0-9,9.

100

90­80­70­60 50 40 30 20

10 0

Рис. 2. Антагоністичні властивості штамів актиноміцетів із прикореневої зони Olea europaea L. щодо фітопатогенних бактерій. За віссю абсцис - ІА. За віссю ординат - кількість ізолятів, %.

Найстійкішим до дії актиноміцетних метаболітів серед досліджених фітопатоген­них бактерій виявився збудник серцевинного некрозу стебел томатів P. corrugata 3'M. Роз­виток цих бактерій пригнічувало тільки 3,1% штамів актиноміцетів з ІА 1,0-3,9.

Фунгіцидна активність виділених штамів актиноміцетів була різною (рис. 3). На­приклад, ріст дріжджового гриба C. famata VKM Y9 пригнічувало трохи більше 40% ак­тиноміцетів, а їхній ІА коливався від 1,0-3,9 у 40,3% до 4,0-6,9 у 2,4% штамів. Водночас активність проти плісеневого гриба A. awamori NF142 виявляло лише 0,8% штамів.

Досліджені культури актиноміцетів різнились як за рівнем антимікробної активнос­ті, так і за спектром тест-культур, ріст яких вони пригнічували (див. таблицю). Трохи біль­ше 15% штамів не пригнічували розвиток жодної з використаних тест-культур.

Рис. 3. Фунгіцидна активність штамів актиноміцетів із прикореневої зони Olea europaea L. За віссю абсцис - ІА. За віссю ординат - кількість ізолятів, %.

Деякі штами специфічно пригнічували ріст лише одного з використаних видів мі­кроорганізмів. Зокрема, штам 20-107 виявляв антагоністичні властивості тільки проти P. piri Mi9. Також ми виділили 3 ізоляти, які пригнічували ріст лише P. syringae Mil, та один штам, активний проти C. famata VKM Y9. Деякі штами пригнічували ріст лише фіто-патогенів, які спричинюють захворювання надземних частин рослин. Зокрема, штам 20-60 пригнічував розвиток P. piri Mi9 і P. syringae Mil, а штам 20-66 - P. syringae Mil і E. amy-lovora Mi2. Інші ж штами, такі як 20-128, 20-144 і 20-204, пригнічували більшість із ви­користаних тест-культур, причому мали одні з найвищих значень ІА.

Представлені результати вивчення антагоністичних властивостей актиноміцетів, які населяють ризосферу рослин південного узбережжя Кримського півострова, є продовженням наших досліджень, опублікованих у 2009 р. [4]. Як і в попередній роботі, ми виявили, що виділені ізоляти мали широкий спектр антагоністичних властивостей щодо грампозитивних і грамнегативних бактерій, а також грибів.

Індекс активності окремих штамів актиноміцетів із прикореневої зони Olea europaea L.

Тест-культура

Номер штаму

 

20-107

20-60

20-66

20-128

20-144

20-204

E. coli ATCC 25922

0

0

0

6,7±0,6

4,7±0,3

5,0±0,5

P. aeruginosa ATCC 27853

0

0

0

4,7±0,4

0

0

St. aureus ATCC 25923

0

0

0

9,7±0,8

7,2±0,7

11,5±1,0

S. lutea ATCC 4698

0

0

0

10,2±0,9

6,6±0,5

9,8±0,9

B. subtilis ATCC 31324

0

0

0

7,0±0,7

4,7±0,4

6,4±0,6

C. famata VKM Y9

0

0

0

3,8±0,4

4,0±0,4

5,0±0,5

A. awamori NF142

0

0

0

0

0

0

P. corrugatа 3'M

0

0

0

0

2,7±0,3

0

P.piri Mi9

3,0±0,3

1,1±0,1

0

9,1±0,8

9,0±0,8

9,8±0,9

P. syringae Mi1

0

1,3±0,1

1,2±0,1

6,3±0,6

4,0±0,4

3,8±0,3

E. amylovora Mi2

0

0

1,3±0,1

10,8±1,0

8,6±0,8

9,5±0,9

0. Гоомико

Однак серед штамів, описаних у цій роботі, ми не виділили жодного, який би при­гнічував розвиток A. awamori NF142. При цьому близько 12% штамів актиноміцетів, ви­ділених із ризосфери ялівця високого, пригнічували ріст цього гриба [4]. У той же час 3,1% актиноміцетів, виділених із прикореневої зони Olea europaea L., були антагоністами P. corrugatа 3'M, а серед ізолятів, описаних у попередній роботі, жоден не пригнічував роз­виток цього фітопатогена. Такі відмінності вказують на специфічність мікрофлори ризо­сфери різних видів рослин, зокрема біорізноманіття актиноміцетів. Отримані дані підтвер­джують необхідність подальших досліджень біорізноманіття актиноміцетів, які населяють різні екотопи південного берега Кримського півострова.

Автор висловлює щиру подяку директору Ялтинського навчально-наукового центру біології і екології субтропічних рослин та ландшафтознавства, д-ру біол. наук., професору

1. В. Митрофановій за допомогу у зборі зразків.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Бурцева С. А., Сирбу Т. Ф., Сланина Т. Ф. Антагонистические свойства новых штам­мов микроорганизмов, выделенных из почв Молдовы // Мікробіологія і біотехнологія. 2007. № 1. С. 40-45.

2. Валагурова Е. В., Козырицкая В. Е., Путинская Г. А. Актиномицеты рода Streptomyces // К.: Наук. думка, 2003. 645 с.

3. Гаузе Г. Ф., Преображенская Т. П., СвешниковаМ. А. и др. Определитель актиномице-тов. Роды Streptomyces. М: Наука, 1983. 245 с.

4. Громико О. М. Фунгіцидна й антибактерійна активність актиноміцетів, виділених із ризосфери ялівця високого Juniperus excelsa Bieb. // Вісн. Львів. ун-ту. Сер. біол. 2010. Вип. 53. С.156-160.

5. Звягинцев Д. Г., Добровольская Т. Г., Лысак Л. В. Растения как центры формирования бактериальных сообществ // Журн. общ. биологии. 1993. Т. 54. № 2. С. 183-199.

6. Звягинцев Д. Г., Зенова Г. М. Экология актиномицетов. М.: Геос, 2001. 257 с.

7. Полянская Л. М., Звягинцев Д. Г. Содержание и структура микробной биомассы как показатель экологического состояния почв // Почвоведение. 2005. № 6. С. 706-714.

8. Baltz R. Renaissance in antibacterial discovery from actinomycetes // Current Opinion in Pharmacol. 2008. Vol. 8. P. 557-563.

9. Benizri E., Baudoin E., GuckertA. Root colonization by inoculated plant growth-promoting rhizobacteria // Biocontrol Sci Technol. 2001. Vol. 11. P. 557-574.

10. Castillo U. F., Strobel G. A., Ford E. J. et al. Munumbicins, wide-spectrum antibiotics pro­duced by Streptomyces sp. NRRL 30562, endophytic on Kennedia nigriscans // Microbiol.

2002. Vol. 148. P. 2675-2685.

11. Castillo U., Harper J. K., Strobel G. A. et al. Kakadumycins, novel antibiotics from Strep­tomyces sp. NRRL 30566, an endophyte of Grevillea pteridifolia // FEMS Microbiol. Lett.

2003. Vol. 234. P. 183-190.

12. Compant S., Duffy B., Nowak J. Use of plant growth-promoting bacteria for biocontrol of plant diseases: principles, mechanisms of action, and future prospects // Appl. Environ. Mi­crobiol. 2005. Vol. 71. P. 4951-4959.

Страницы:
1  2 


Похожие статьи

О Громико - Антагоністичні властивості актиноміцетів прикореневої зони маслини

О Громико - Фунгіцидна й антибактерійна активність актиноміцетів виділених із ризосфери ялівця високого juniperus excelsa bieb