Антагоністична активність бактерій роду Bacillus, виділених із поверхні гранул мінеральних добрив

Автор(и)

  • Л.А. Шевченко Інститут сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН; Національний університет “Чернігівська політехніка”, Україна https://orcid.org/0000-0002-2637-1999
  • Т.С. Сасіна Інститут сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН, Україна https://orcid.org/0000-0003-4021-9202

DOI:

https://doi.org/10.33730/2310-4678.1.2025.324367

Ключові слова:

антагонізм, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus cereus, фітопатогенні мікроміцети

Анотація

Досліджено характер антагоністичної взаємодії бактерій Bacillus amyloliquefaciens B-22, B. amyloliquefaciens subsp. plantarum 5/13 та B. сereus 3/7, попередньо виділених із поверхні гранул мінеральних добрив, і фітопатогенних мікроміцетів, а також установлено ступінь пригнічення розвитку міцелію грибів у лабораторних умовах. Антагоністичні властивості бактеріальних штамів визначали методом подвійних зустрічних культур. Інгібувальну активність мікробної культури оцінювали за відсотком пригнічення тест-культури при сумісному культивуванні з антагоністами. Найбільший інгібувальний вплив проти збудника альтернаріозу мали штами B. amyloliquefaciens subsp. plantarum 5/13 та B. amyloliquefaciens B-22. Ріст міцелію F. culmorum 50716, F. moniliforme 156 та F. oxysporum 311 найбільше обмежував штам B. amyloliquefaciens B-22 (68,5%, 85,5% та 62,9% відповідно). Серед досліджуваних культур бактерій штам 5/13 на 71,1% пригнічував розвиток F. solani EK 1. Проти фітопатогену N. oryzae 5000 досліджувані штами B. amyloliquefaciens subsp. plantarum 5/13 та B. amyloliquefaciens B-22 показали високий рівень інгібувальної активності — 96,6 та 83,7% відповідно. Проти фітопатогену N. oryzae 3000 показники інгібування були дещо нижчими. B. cereus 3/7 незначною мірою пригнічував ріст фітопатогенних грибів роду Nigrospora — 27,7% (N. oryzae 5000) та 31,6% (N. oryzae 3000). За результатами дослідження антагоністичної активності бактерій B. amyloliquefaciens B-22, B. amyloliquefaciens subsp. plantarum 5/13 та B. cereus 3/7, виділених із поверхні гранул мінеральних добрив, встановлено, що штами В-22 та 3/7 проявляють досить високу фунгістатичну дію до фітопатогенних тест-культур. B. cereus 3/7 є найменш ефективним у пригніченні росту фітопатогенних мікроміцетів.

Посилання

Antoniak, H.L. (2013). Ecology of fungi. Lviv: LNU.

Volkohon, V.V. (Ed.). (2010). Experimental soil microbiology. K.: Agrarian Science.

Melentyev, A.I. (2007). Aerobic spore-forming bacteria Bacillus Cohn in agroecosystems. Moscow: Nauka.

Roy, A.A., & Harkevych, O.S. (2015). Mycolytic activity of phosphate-mobilising soil bacteria of the genus Bacillus Cohn. Microbiology and biotechnology, 1, 66–76.

Abbas, A., Khan, S.U., Khan, W.U., Saleh, T.A., Khan, M., Ullah, S., Ali, A., & Ikram, M. (2019). Antagonist effects of strains of Bacillus spp. against Rhizoctonia solani for their protection against several plant diseases: Alternatives to chemical pesticides. Comptes Rendus. Biologies, 342 (5–6), 124–135. doi: https://doi.org/10.1016/j.crvi.2019.05.002

Ahmad, Z., Wu, J., Chen, L., & Dong, W. (2017). Isolated Bacillus subtilis strain 330-2 and its antagonistic genes identified by the removing PCR. Sci. Rep., 7, 1–13.

Backhouse, D., & Stewart, A. (1989). Interactions between Bacillus species and sclerotia of Sclerotium cepivorum. Soil Biol. and Biochem., 21 (1), 173–176.

Benitez, L.B., Velho, R.V., Lisboa, M.P., Medina, L.F., & Brandelli, A. (2010). Isolation and characterization of antifungal peptides produced by Bacillus amyloliquefaciens LBM5006. J. of Microbiol., 48 (6), 791–797. doi: https://doi.org/10.1007/s12275-010-0164-0

Bojanowski, A., Avis, T.J., Pelletier, S., & Tweddell, R.J. (2013). Management of potato dry rot. Postharvest Biol. Technol., 84, 99–109. doi: https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2013.04.008

Bressan, W., & Figueiredo, J.E.F. (2010). Chitinolytic Bacillus spp. isolates antagonistic to Fusarium moniliforme in maize. Journal of Plant Pathology, 92 (2), 343–347.

Chaiharn, M., & Chunhaleuchanon, S., Kozo, A., & Lumyong S. (2008). Screening of rhizobacteria for their plant growth promoting activities. KMITL Sci. Tech. J., 8, 18–23.

Delgado, J.A., Schwarz, P.B., Gillespie, J., Rivera-Varas, V.V., & Secor, G.A. (2010). Trichothecene mycotoxins associated with potato dry rot caused by Fusarium graminearum. Phytopathology, 100 (3), 290–296. doi: https://doi.org/10.1094/PHYTO-100-3-0290.

Dighton, J. (2003). Fungi in Ecosystem processes. New York-Basel: Marcel Dekker Inc.

Dunlap, C.A., Browman, M.J., & Schisler, D.A. (2013). Genomic analysis and secondary metabolite production in Bacillus аmyloliquefaciens AS 43.3: A biocontrol antagonist of Fusarium head blight. Biological Control, 64 (2), 166–175. doi: https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2012.11.002

El-Aassar, S., Ghanem, K., Sabrys, A., & Ghanem, N. (1992). Purification and characterization of chitinases produced by Bacillus аmyloliquefaciens. Bioseparation, 3 (1), 37–46. doi: https://doi.org/10.1021/jf010885d

Ellner, F.M. (2002). Mycotoxins in potato tubers infected by Fusarium sambucinum. Mycotoxin Res, 18, 57–61. doi: https://doi.org/10.1007/bf02946697

Emmert, E.A.B., & Handelsman, J. (1999). Biocontrol of plant disease: a (Gram-) positive perspective. FEMS Microbiol, 171, 1–9. doi: https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.1999.tb13405.x

Ganie, S.A., Ghani, M.Y., Nissar, Q., Jabeen, N., Anjum, Q., Ahanger, F. A., & Ayaz, A. (2013). Status and symptomatology of early blight (Alternaria solani) of potato (Solanum tuberosum L.) in Kashmir valley. African Journal of Agricultural Research, 8 (41), 5104–5115. doi: https://doi.org/10.5897/AJAR2013.7338

Gruber, S., & Seidl-Seiboth, V. (2012). Self versus non-self: fungal cell wall degradation in Trichoderma. Microbiol, 158, 26–34. doi: https://doi.org/10.1099/mic.0.052613-0

Gupta, C.P., Kumar, B., Dubey, R.C., & Maheshwari, D.K. (2006). Chitinase mediated destructive antagonistic potential of Pseudomonas aeruginosa GRC against Sclerotinia sclerotiorum causing charcoal rot of peanut. Bio. Control, 51, 821–835. doi: https://doi.org/10.1007/s10526-006-9000-1

Herrmann, M., Zocher, R., & Haese, A. (1996). Enniatin production by Fusarium strains and its effect on potato tuber tissue. AEM, 62, 393–398. doi: https://doi.org/10.1128/aem.62.2.393-398.1996

Heydari, A., & Pessarakli, M.A. (2010). Review on Biological Control of Fungal Plant Pathogens Using Microbial Antagonists. Journal of Biological Sciences, 10, 273–290. doi: https://doi.org/10.3923/jbs.2010.273.290

Ji, S.H., Paul, N.C., Deng, J.X., Kim, Y.S., Yun, B.-S., & Yu, S.H. (2013). Biocontrol Activity of Bacillus amyloliquefaciens CNU114001 against Fungal Plant Diseases. Mycobiology, 41: 4, 234–242. doi: https://doi.org/10.5941/MYCO.2013.41.4.234

Louis, B., Waikhom, S.D., Singh, W.M., Talukdar, N.C., & Roy, P. (2014). Diversity of Ascomycetes at the potato interface: new devastating fungal pathogens posing threat to potato farming. Plant Pathology Journal, 13 (1), 18–27. doi: https://doi.org/10.3923/ppj.2014.18.27

Mamaghani, N.A., Masiello, M., Somma, S., Moretti, A., Saremi, H., Haidukowski, M., & Altomare, C. (2024). Endophytic Alternaria and Fusarium species associated to potato plants (Solanum tuberosum L.) in Iran and their capability to produce regulated and emerging mycotoxins. Heliyon, 10 (e26385), 18. doi: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e26385

Marak, M.C.N., & Kayang, H. (2018). Isolation and identification of endophytic fungi associated with Solanum tuberosum L. оf south-west Garo Hills, Meghalaya. IJAAST, 5 (1), 58–65.

Medeot, D.B., Fernandez, M., Morales, G.M., & Jofré, E. (2020). Fengycins From Bacillus amyloliquefaciens MEP218 Exhibit Antibacterial Activity by Producing Alterations on the Cell Surface of the Pathogens Xanthomonas axonopodis pv. vesicatoria and Pseudomonas aeruginosa PA01. Front. Microbiol, 10 (3107), 1–12. doi: https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.03107

Pal, K.K., & McSpadden, G.B. (2006). Biological Control of Plant Pathogens. The Plant Health Instructor, 2, 1117–1142. doi: https://doi.org/10.1094/PHI-A-2006-1117-02

Park, J., Kim, S., Jo, M., An, S., Kim, Y., Yoon, J., & Kim, Y. (2024). Isolation and Identification of Alternaria alternata from Potato Plants Affected by Leaf Spot Disease in Korea: Selection of Effective Fungicides. J. of Fungi, 10, 53. doi: https://doi.org/10.3390/jof10010053

Park, K., Ahn, I.-P., & Kim, C.-H. (2001). Systemic resistance and expression of the pathogenesis-related genes mediated by the plant growth-promoting rhizobacterium Bacillus amyloliquefaciens EXTN-1 against anthracnose disease in cucumber. Mycobiology, 29 (1), 48–53.

Pinto, V.E.F., & Patriarca, A. (2017). Alternaria species and their associated mycotoxins. Mycotoxigenic Fungi. Methods in Molecular Biology. New York: Humana Press, 13–32. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4939-6707-0_2

Pleban, S., Chernin, L., & Chet, I. (1997). Chitinolytic activity of an endophytic strain of Bacillus cereus. Appl. Microbiol, 25, 284–288. doi: https://doi.org/10.1046/j.1472-765x.1997.00224.x

Podile, A.R., & Prakash, A.P. (1996). Lysis and biological control of Aspergillus niger by Bacillus subtilis AF 1. Canadian Journal of Microbiology, 42 (6), 533–538. doi: https://doi.org/10.1139/m96-072

Qi, G., Zhu, F., Du, P., Yang, X., Qiu, D., Yu, Z., Chen, J., & Zhao, X. (2010). Lipopeptide induces apoptosis in fungal cells by a mitochondria-dependent pathway. Peptides, 31 (11), 1978–1986. doi: https://doi.org/10.1016/j.peptides.2010.08.003

Raaijmakers, J.M., Vlami, M., & Souza, J.T. (2002). Antibiotic production by bacterial biocontrol agents. Antonie Van Leeuwenhoek, 81, 537–547.

Saharan, G.S., Mehta, N., & Meena, P.D. (2016). Alternaria Diseases of Crucifers: Biology, Ecology and Disease Management. Springer Singapore. doi: https://doi.org/10.1007/978-981-10-0021-8.

Shafi, J., Tian, H., & Ji, M. (2017). Bacillus species as versatile weapons for plant pathogens: a review. Biotechnology & Biotechnological Equipment, 31 (3), 446–459. doi: https://doi.org/10.1080/13102818.2017.1286950

Silo-Suh, L.A., Lethbridge, B.J., Raffel, S.J., He, H., Clardy, J., & Handelsman, J. (1994). Biological activities of two fungistatic antibiotics produced by Bacillus cereus UW85. Appl. Environ. Microbiol, 60, 2023–2030.

Wang, J., Liu, J., & Wang, X. (2004). Application of electrospray ionization mass spectrometry in rapid typing of fengycin homologues produced by Bacillus subtilis. Lett. Appl. Microbiol, 39 (1), 98–102. doi: https://doi.org/10.1111/j.1472-765X.2004.01547.x

Yuldashova, Z.Z., Sodikov, B.S., & Khamiraev, U.K. (2023). Alternaria disease of potato and its control (review). EPRA International Journal of Research & Development (IJRD), 8 (5), 168–172. doi: https://doi.org/10.36713/epra13285

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-02-24

Номер

№ 1 (2025)

Розділ

Статті

Ліцензія

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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).