ОЦІНКА АНТАГОНІСТИЧНОЇ АКТИВНОСТІ БАЦИЛ ЩОДО ФІТОПАТОГЕННИХ МІКРООРГАНІЗМІВ
DOI:
https://doi.org/10.18524/2307-4663.2025.1(63).327097Ключові слова:
антагоністична активність, бацили, фітопатогенні мікроорганізмиАнотація
Біологічний контроль фітопатогенів з використанням непатогенних представників бактерій, зокрема бацил, як основи біопрепаратів, є альтернативою хімічним пестицидам і реалізує напрям, пов'язаний з екологізацією агровиробництва.
Мета. Оцінити антагоністичний потенціал бацил, виділених із різних природних джерел, щодо фітопатогенних мікроорганізмів.
Методи. Антагоністичну активність 5-и ґрунтових штамів бацил (Bacillus spp. 6, 9, 13, 21, 50) та 6-и штамів, виділених із глибоководних донних осадів Чорного моря (Bacillus subtilis ONU 559, ONU 1125, Bacillus pumilus ONU 554, Bacillus velezensis ONU 553, Paenibacillus larvae ONU 1077, Priestia megaterium ONU 1085), проти колекційних і виділених із уражених злакових рослин фітопатогенних мікроорганізмів досліджено методом блоків.
Результати. Під впливом бацил розміри зон відсутності росту колекційних штамів фітопатогенних бактерій коливалися від 16,5±0,2 мм до 21,3±0,2 мм, виділених із рослин – у межах 15,4±0,2 мм – 18,2±0,2 мм; для фітопатогенних грибів визначено у межах 15,6±0,2 мм – 27,7±0,3 мм (для колекційних штамів) і 14,0±0,1 мм – 23,4±0,2 мм (для виділених із рослин). Майже до усіх штамів фітопатогенних бактерій бацили проявили антагоністичну активність середнього ступеню, у 8,3% випадків штами, виділені із донних осадів, проявили активність високого ступеню до окремих колекційних штамів бактерій. Антагоністами середнього ступеню щодо колекційних і виділених із уражених рослин грибів виявилися 65,0% і 85,0%, відповідно, ґрунтових штамів бацил. Штами морських бацил проявили більший антагоністичний ефект проти грибів: 45,8% були високо активними до колекційних штамів і 33,3% – високо активними до виділених грибів.
Висновки. Штами бацил, виділені із різних природних джерел, пригнічували ріст колекційних і виділених із уражених рослин фітопатогенних мікроорганізмів. Ступінь антагоністичної активності бацил оцінено як «середній» і «високий» у залежності від штаму патогену. Найкращий антагоністичний ефект виявив штам B. subtilis ONU 1125 із глибоководних донних осадів Чорного моря, що дає змогу рекомендувати його для подальших досліджень щодо з’ясування можливості розробки препарату для боротьби зі збудниками захворювань рослин.
Посилання
Honchar AM. Вacillus subtilis: kharakterystyka biolohichnykh vlastyvostei ta osoblyvosti mikrobno-roslynnoi vzaiemodii v ryzosferi pshenytsi ozymoi: dys. … doktora filosofii: 201 Ahronomiia (20 Ahrarni nauky ta prodovols tvo). Kyiv, 2023; 215 p. [in Ukrainian].
Strashnova IV, Potapenko KS, Korotaeva NV, Lisyutin GV, Metelitsyna IP. Antagonistic activity of the Black Sea streptomycetes isolated from the fouling of shell rock and mussels. Miсrobiology and biotechnology. 2022;3(56):6–23. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.18524/2307-4663.2022.3(56).268585
Shtenikov MD, Zinchenko OY, Boldyreva VV. Аntagonistic activity of marine bacteria of Bacillus, Priestia and Paenibacillus gener of different thermotypes. Miсrobiology and Biotechnology. 2022;55(2):50–65. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.18524/2307-4663.2022.2(55).261778
Ajuna HB, Lim H-I, Moon J-H, Won S-J, Choub V et al. The prospect of hydrolytic enzymes from Bacillus species in the biological control of pests and diseases in forest and fruit tree production. Int. J. Mol. Sci. 2023;24:1–25. https://doi.org/10.3390/ijms242316889
Ajuna HB, Lim H-I, Moon J-H, Won S-J, Choub V et al. The prospect of antimicrobial peptides from Bacillus species with biological control potential against insect pests and diseases of economic importance in agriculture, forestry and fruit tree production. Biotechnology and Biotechnological equipment. 2024;38(1):1–31. https://doi.org/10.1080/13102818.2024.2312
Blanco CX, Cundon C, Bonino MP, Sanin MS, Bentancor A. The complex and changing genus Bacillus: a diverse bacterial powerhouse for many applications. Bacteria. 2024;3:256–270. https://doi.org/10.3390/bacteria3030017
Butt H, Bastas KK. Biochemical and molecular effectiveness of Bacillus spp. in disease suppression of horticultural crops (chapter 15) // Sustainable Horticulture. Microbial Inoculants and Stress Interaction Developments in Applied Microbiology and Biotechnology. 2022;461–494. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-91861-9.00010-0
Caulier S, Nannan C, Gillis A, Licciardi F, Bragard C, Mahillon J. Overview of the antimicrobial compounds produced by members of the Bacillus subtilis group. Front. Microbiol. 2019;10:1–19. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00302
Chen X, Li X, Zhang G, Wang C, Li C. Application of synthetic biology to the biosynthesis of polyketides. Synthetic Biology and Engineering. 2024;2(3):10012. https://doi.org/10.35534/sbe.2024.10012
Comba-González NB, Chaves-Moreno D, Santamaría-Vanegas J, Montoya-Castaño D. A pan-genomic assessment: delving into the genome of the marine epiphyte Bacillus altitudinis strain 19_A and other very close Bacillus strains from multiple environments. Heliyon. 2024;10(7):e27820. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e27820
Fira D, Dimkić I, Berić T, Lozo J, Stanković S. Biological control of plant pathogens by Bacillus species. Journal of Biotechnology. 2018;285(10):44–55. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2018.07.044
Grahovac J, Pajčin I, Vlajkov V. Bacillus VOCs in the context of biological control. Antibiotics. 2023;12:1–40. https://doi.org/10.3390/antibiotics12030581
Hazarika DJ, Goswami G, Gautom T, Parveen A, Das P, Barooah M, Chandra R. Lipopeptide mediated biocontrol activity of endophytic Bacillus subtilis against fungal phytopathogens. BMC Microbiol. 2019;19:1–13. https://doi.org/10.1186/s12866-019-1440-8
Luo L, Zhao C, Wang E, Raza A, Yin C. Bacillus amyloliquefaciens as an excellent agent for biofertilizer and biocontrol in agriculture: an overview for its mechanisms. Microbiological Research. 2022;259:127016. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-91861-9.00010-0
Ma ZW, Zhang SY, Zhang SH, Wu GY, Shao Y et al. Isolation and characterization of a new cyclic lipopeptide surfactin from a marine-derived Bacillus velezensis SH-B74. J. Antibiot. 2020;73:863–886. https://doi.org/10.1038/s41429-020-0347-9
Mahapatra S, Yadav R, Ramakrishna W. Bacillus subtilis impact on plant growth, soil health and environment. Journal of Applied Microbiology. 2022;132:3543–3562. https://doi.org/10.1111/jam.15480
Maldonado-Ruiz K, Pedroza-Islas R, Pedraza-Segura L. Blue biotechnology: marine bacteria bioproducts. Microorganisms. 2024;12:1–23. https://doi.org/10.3390/microorganisms12040697
Miljaković D, Marinković J, Balešević-Tubić S. The significance of Bacillus spp. in disease suppression and growth promotion of field and vegetable crops. Microorganisms. 2020;8:1–19. https://doi.org/10.3390/microorganisms8071037
Ntushelo K, Ledwaba LK, Rauwane ME, Adebo OA, Njobeh PB. The mode of action of Bacillus species against Fusarium graminearum, tools for investigation, and future prospects. Toxins (Basel). 2019;11(10):1–14. https://doi.org/10.3390/toxins11100606
Rabbee MF, Baek K-H. Detection of antagonistic compounds synthesized by Bacillus velezensis against Xanthomonas citri subsp. citri by metabolome and RNA sequencing. Microorganisms. 2023;11(6):1–12. https://doi.org/10.3390/microorganisms11061523
Rathod K, Rana S, Dhandhukia P, Thakker JN. Marine Bacillus as a potent biocontrol agent against Fusarium oxysporum f. sp. сiceris. Plant Stress. 2023;10(4):100289. https://doi.org/10.1016/j.stress.2023.100289
Ruiz VV, Gamboa GGT, Rodriguez VED, Cota PFI, Santoyo G, de los Santos-Villalobos S. Lipopeptides produced by biological control agents of the genus Bacillus: a review of analytical tools used for their study. Rev. Mex. Cienc. Agríc. 2020;11:419–432. https://doi.org/10.29312/remexca.v11i2.2191
Salazar B, Ortiz A, Keswani C, Minkina T, Mandzhieva S et al. Bacillus spp. as bio-factories for antifungal secondary metabolites: innovation beyond whole organism formulations. Microb. Ecol. 2023;86(1):1–24. https://doi.org/10.1007/s00248-022-02044-2
Shen Y, Yang H, Lin Z, Chu L, Pan X et al. Screening of compound-formulated Bacillus and its effect on plant growth promotion. Front. Plant Sci. 2023;14:1174583. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1174583
Shtenikov MD, Ostapchuk AM, Ivanytsia VO. Antagonistic activity of endosporeforming bacteria of deep water the Black Sea sediments. Miсrobiology and Biotechnology. 2018;43(3):82–89. https://doi.org/10.18524/2307-4663.2018.3(43).142582
Strashnova IV, Andriuschenko OV. Аntimicrobial activity of soil bacilli against phytopathogenic microorganisms isolated from affected cereal plants. Microbiology and Biotechnology. 2023;58(2):6–16. https://doi.org/10.18524/2307-4663.2023.2(58).286959
Su Y, Liu C, Fang H, Zhang D. Bacillus subtilis: a universal cell factory for industry, agriculture, biomaterials, and medicine. Microb. Cell Factories. 2020;19:1–12. https://doi.org/10.1186/s12934-020-01436-8
Valenzuela RV, Gándara-Ledezma A, Villarreal-Delgado MF, VillaRodríguez ED, Parra-Cota FI et al. Regulation, biosynthesis, and extraction of Bacillus-derived lipopeptides and its implications in biological control of phytopathogens. Stresses. 2024;4:107–132. https://doi.org/10.3390/stresses4010007
Villarreal-Delgado MF, Villa-Rodríguez ED, Cira-Chávez LA, Estrada-Alvarado MI, Parra-Cota FI, Santos-Villalobos S de Los. The genus Bacillus as a biological control agent and its implications in the agricultural biosecurity. Rev. mex. fitopatol. 2018;36(1):95–130. https://doi.org/10.1016/j.btre.2024.e00852
Wang Q, Zhang K, Yu L, Lin Q, Zhou W. Volatile organic compounds produced by Bacillus sp. strain R2 inhibit Aspergillus flavus growth in vitro and in unhulled rice. Foods. 2024;13:1–14. https://doi.org/10.3390/foods13182898
Wu QH, Throckmorton K, Maity M, Chevrette MG, Braun DR et al. Bacillibactins E and F from a Marine Sponge-Associated Bacillus sp. J. Nat. Prod. 2021;84(1):136–141. https://doi.org/10.1021/acs.jnatprod.0c01170
Xiao S, Chen N, Chai Z, Zhou M, Xiao C et al. Secondary metabolites from marine-derived Bacillus: a comprehensive review of origins, structures, and bioactivities. Mar. Drugs. 2022;20:1–31. https://doi.org/10.3390/md20090567
Yi Y-J, Yin Y-N, Yang Y-A, Liang Y-Q, Shan Y-T et al. Antagonistic activity and mechanism of Bacillus subtilis XZ16-1 suppression of wheat powdery mildew and growth promotion of wheat. Biological Control and Microbial Ecology. 2022;112:2476–2485. https://doi.org/10.1094/PHYTO-04-22-0118-R
Zhang N, Wang Z, Shao J, Xu Z, Liu Y et al. Biocontrol mechanisms of Bacillus: improving the efficiency of green agriculture: minireview. Microbial Biotechnology. 2023;16:2250–2263. https://doi.org/10.1111/1751-7915.14348
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 О. В. Андрющенко, І. В. Страшнова, Т. В. Іваниця, Г. В. Ямборко, М. Б. Галкін, Г. В. Лісютін
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор передає журналу (університету) на безоплатній основі невиключні права на використання статті (на весь строк дії авторського права починаючи з моменту публікації, розміщення статті на веб-сторінці журналу, в репозитарії відкритого доступу) без одержання прибутку; на відтворення статті чи її частин в електронній формі (включаючи цифрову); виготовлення ії електронних копій для постійного архівного зберігання; виготовлення електронних копій статті для некомерційного розповсюдження; внесення статті до бази даних репозитарію; надання електронних копій статті в доступі мережі інтернет.
Автор гарантує, що у статті не використовувалися статті або авторські права, які належать третім особам; гарантує, що на момент розміщення статті на веб-сторінці, в репозитарії ОНУ лише йому належать виключні майнові права на статтю, що розміщується; майнові права на статтю ні повністю, ні в частині нікому не передано (не відчуджено), майнові права на статтю ні повністю, ні в частині не є предметом застави, судового спору або претензій з боку третіх осіб.
Автор зберігає за собою право використовувати самостійно чи передавати права на використання статті третім особам.
Автор надає журналу право на використання статті такими способами:
переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати її за погодженням з автором; перекладати статтю у випадку, коли стаття викладена мовою іншою, ніж мова, якою передбачена публікація у виданні. Якщо журнал виявить бажання використовувати статтю іншими способами: перекладати, розміщувати повністю або частково у мережі інтернет, публікувати статтю в інших, в тому числі іноземних виданнях, включати статтю як складову частину до інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, умови оформлюються додатковою угодою.
Автор підтверджує, що він є автором (співавтором) цієї статті; авторські права на дану статтю не передані іншому видавцю; дана стаття не була раніше опублікована у будь-якому іншому виданні до публікації її журналом.
Публікація праць в Журналі здійснюється на некомерційній основі. Комісійна плата за оформлення статті не стягується.
