doi: 10.15389/agrobiology.2018.1.96rus

УДК 579.64:579.873.71:579.264:615.332

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Республики Казахстан (проект № 0358/ГФ4).

 

АНТИФУНГАЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ ПРОТИВ ПАТОГЕНОВ ЗЕРНОВЫХ
КУЛЬТУР И ИЗУЧЕНИЕ АНТИБИОТИКА ШТАММА Streptomyces sp. К-541, ВЫДЕЛЕННОГО ИЗ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ЭКОСИСТЕМ КАЗАХСТАНА

Л.П. ТРЕНОЖНИКОВА, А.С. БАЛГИМБАЕВА, Г.Д. УЛТАНБЕКОВА,
Р.Ш. ГАЛИМБАЕВА

Необходимое свойство биопрепаратов — сохранение биологической активности в изменяющихся природных условиях, в почвах разного физико-химического состава, с разной степенью плодородия и значениями рН. Актиномицеты из экстремальных мест обитания способны вырабатывать биологически активные вещества не только в нейтральных условиях, но также в соленой, щелочной и кислой среде, чем определяется их значимость в составе биопрепаратов, разрабатываемых для растениеводства. Нашей целью было исследование антагонистических свойств штамма Streptomyces sp. К-541, выделенного из экстремальных экосистем в Казахстане, против грибных патогенов зерновых культур в разных экологических условиях и групповая идентификация полученного антибиотика. Штамм К-541 выращивали в нейтральных и альтернативных условиях (25,0 г/л NaCl, рН 7,2; 2,5 г/л Na2CO3, рН 8,0). Антифунгальные свойства определяли методом агаровых блоков в отношении возбудителей основных грибных заболеваний пшеницы и риса: фузариоза — Fusarium solani (Mart.) Sacc., F. oxysporum Schlecht., F. heterosporum Nees, F. sporotrichiella Sherb., пирикуляриоза — Piricularia oryzae Cavara, альтернариоза — Alternaria triticina Prasada & Prabhu, A. alternate (Fr.) Keissl., биполяриоза — Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoemaker, аспергиллеза — Aspergillus niger van Tieghem. После культивирования штамма К-541 на трех вариантах глюкозо-дрожжевого агара вырезали блоки растущей культуры буром (диаметр 7 мм), переносили их на чашки Петри, предварительно засеянные тест-культурами фитопатогенных грибов, и культивировали при 25 °С. Об антагонистической активности судили по диаметру зоны лизиса грибных тест-культур, которую измеряли через 72 ч культивирования. Антифунгальные свойства штамма при совместном культивировании с фитопатогенными грибами исследовали на агаре Чапека-Докса (рН 7,0) при внесении 2,0 % NaCl (рН 7,0) и 0,2 % Na2CO3 (рН 8,0). Результаты учитывали на 10-е сут культивирования при 25 °С, измеряя диаметр колоний фитопатогенных грибов. Биосинтез антибиотика А-541 осуществляли на круговой качалке (180-200 об/мин) при температуре 28 °С в течение 120 ч. Антибиотик извлекали экстракцией органическими растворителями и изучали с использованием тонкослойной хроматографии и спектрофотометрии. Проведенные исследования показали, что штамм К-541 может быть перспективным агентом для биоконтроля грибных инфекций у зерновых культур, так как обладает высокой антифунгальной активностью. В отношении грибов рода Fusarium она проявлялась формированием зоны лизиса диаметром 30-45 мм в нейтральных условиях, 40-48 мм — при засолении, 20-33 мм в щелочных условиях; в отношении грибов рода Alternaria — соответственно 32-35, 36-37, 20-22 мм; рода Bipolaris — 36-38, 38-40, 30 мм; рода Piricularia — 40, 56, 50 мм. Показана возможность использования штамма для интродукции в почвенные биоценозы с целью биоконтроля грибных патогенов зерновых культур. При совместном культивировании штамма К-541 и фитопатогенных грибов диаметр колоний грибов уменьшался в 1,8-2,7 раза. Высокая степень ингибирования роста фитопатогенных грибов наблюдалась также в условиях засоления и в щелочной среде. Антибиотик, образуемый штаммом К-541, отнесен к группе полиенов, подгруппе гексаенов. Таким образом, штамм К-541 признан перспективным для разработки нового биопрепарата с фунгицидным действием в отношении возбудителей грибных инфекций зерновых культур в разных экологических условиях.

Ключевые слова: экстремофильный стрептомицет, антибиотик, антифунгальная активность, фитопатогенные грибы, фузариоз, пирикуляриоз, альтернариоз, биполяриоз, аспергиллез, Fusarium solani, F. oxysporum, F. heterosporum, F. sporotrichiella, Piricularia oryzae, Alternaria triticina, A. alternata, Bipolaris sorokiniana, Aspergillus niger, зерновые культуры.

 

Полный текст

 

 

ANTIFUNGAL ACTIVITY AGAINST PATHOGENS OF CEREALS
AND CHARACTERIZATION OF ANTIBIOTICS OF Streptomyces
sp. STRAIN K-541 ISOLATED FROM EXTREME ECOSYSTEMS
IN KAZAKHSTAN

L.P. Trenozhnikova, A.S. Balgimbaeva, G.D. Ultanbekova,
R.SH. Galimbaeva

The general requirement for biologicals is that they must be insensitive to climate change and soil conditions, including soil physicochemical composition, fertility levels, and pH values. Actinomycetes isolated from extreme habitats are able to produce biologically active substances not only under neutral conditions but also in saline, alkaline and acidic environments, which determines their importance in the biopreparations, being developed for plant protection. This study is the first to report the Streptomyces sp. strain K-541 antibiosis against the causative agents of several cereal fungal infections under various environmental conditions and the identification of the antibiotic produced. Streptomyces sp. strain K-541 isolated from extreme ecosystems of Kazakhstan was cultured under neutral (pH 7.0) and alternative growth conditions at 25.0 g/l NaCl (pH 7.2) or 2.5 g/l Na2CO3 (pH 8.0). Antifungal activity was determined in agar block diffusion experiments and under paired co-incubation with phytopathogenic fungi Fusarium solani (Mart.) Sacc., F. oxysporum Schlecht., F. heterosporum Nees, F. sporotrichiella Sherb., Piricularia oryzae Cavara, Alternaria triticina Prasada & Prabhu, A. alternate (Fr.) Keissl., Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoemaker, and Aspergillus niger van Tieghem. For antibiotic A-541 production, the strain was cultured on an orbital shaker (180-200 rpm) for 120 hours at 28 °С. The antibiotic was extracted with organic solvents and analyzed using thin layer chromatography and spectrophotometry. The studies have shown high antifungal activity of K-541 against all the phytopathogens examined. After 72 hour incubation at 25 °С the growth inhibition zones were 20-56 mm in diameter depending on growth conditions which simulated different ecological niches. In co-culturing the strain K-541 and the phytopathogenic fungi, the fungal colonies decreased 1.8-2.7 times in diameter indicating the possibility of K-541 introduction into soil biocenoses for biocontrol of cereal fungal pathogens. High inhibition of growth was also observed under saline (2 % NaCl) and alkaline (0.2 % Na2CO3) conditions. The antibiotic produced by strain K-541 was classified as a member of polyene group, a subgroup of the hexaenes. So strain K-541 is recognized as promising for the development of a new biopreparation with fungicidal activity against causal agents of cereal fungal infections under different environmental conditions.

Keywords: extremophilic streptomycete, antibiotic, antifungal activity, phytopathogenic fungi, wilt, rice blast disease, leaf blight, common root rot, spot blotch, mold, Fusarium solani, F. oxysporum, F. heterosporum, F. sporotrichiella, Piricularia oryzae, Alternaria triticina, A. alternata, Bipolaris sorokiniana, Aspergillus niger, cereal crops.

 

РГП Институт микробиологии и вирусологии КН МОН РК,
050010 Республика Казахстан, г. Алматы,
ул. Богенбай-батыра, 103,
e-mail: barahtian@yandex.ru ✉ , imv_rk@list.ru

Поступила в редакцию
30 марта 2017 года

 

назад в начало