Effect of chitosan salicylate on the antagonistic activity of Bacillus subtilis against the dark brown spot Bipolaris sorokiniana

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The aim of the study was to develop a method for enhancing the antagonistic activity of B. subtilis strains by including chitosan salicylate (CS) in the nutrient medium during submerged cultivation to improve the efficiency of multifunctional biopreparations based on them. In this regard, the effect of different concentrations of CS (0.05 %; 0.1 %; 0.2 %; 0.5 %) on the growth, development and antagonistic activity of the studied strains was assessed. High antagonistic activity of the studied B. subtilis strains against the causative agent of dark brown spot Bipolaris sorokiniana was shown, which provided a fungal growth inhibition zone with a diameter of 41 mm and effective suppression of conidia germination – up to 52.0 % compared to the control (87.1 %). The optimal concentration of CS (0.05 and 0.1 %) for inclusion in the medium was experimentally established, increasing the initial level of antagonistic activity by ~ 20 %, which was confirmed by an increase in the fungal growth inhibition zone from 41 mm to 45…47 mm while maintaining the efficiency of inhibiting ascomycete conidia (50.0 % and 45.0 %), respectively. Increasing the CS concentration in the nutrient medium to 0.2 % and 0.5 % led to a more than 2-fold decrease in the diameter of the fungal growth inhibition zone, which was 17.5…17.7 mm. In addition, in these experimental variants, the B. subtilis strains practically did not inhibit the germination of B. sorokinia conidia. The decrease in the antagonistic activity of B. subtilis strains discovered during the studies when cultivated on a nutrient medium containing CS at a concentration of 0.2 % and 0.5 % is apparently caused by its direct negative effect at these concentrations on the growth and development of cultures, which is confirmed by a 10-fold decrease in bacterial cell titers – to 2.2…3.3 × 1010 CFU/ml compared to the initial ones – 1.8…2.2 × 1011 CFU/ml.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

I. Novikova

All-Russian Research Institute of Plant Protection

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: irina_novikova@inbox.ru

доктор биологических наук

Ресей, 3, Podbelsky Hwy, Pushkin, Saint Petersburg, 196608

E. Popova

All-Russian Research Institute of Plant Protection

Email: irina_novikova@inbox.ru

кандидат биологических наук

Ресей, 3, Podbelsky Hwy, Pushkin, Saint Petersburg, 196608

I. Krasnobaeva

All-Russian Research Institute of Plant Protection

Email: irina_novikova@inbox.ru

кандидат биологических наук

Ресей, 3, Podbelsky Hwy, Pushkin, Saint Petersburg, 196608

N. Kovalenko

All-Russian Research Institute of Plant Protection

Email: irina_novikova@inbox.ru

кандидат биологических наук

Ресей, 3, Podbelsky Hwy, Pushkin, Saint Petersburg, 196608

Әдебиет тізімі

  1. Новикова И. И. Микробиологическая защиты растений – основа фитосанитарной оптимизации агроэкосистем // Защита и карантин растений. 2017. № 4. С. 3–6.
  2. Павлюшин В. А., Новикова И. И., Бойкова И. В. Микробиологическая защита растений в технологиях фитосанитарной оптимизации агроэкосистем: теория и практика // Сельскохозяйственная биология. 2020. № 55. С. 421–438. doi: 10.15389/agrobiology.2020.3.421rus.
  3. Перспективы применения бактерий–продуцентов липопептидов для защиты растений (обзор) / И. В. Максимов, Б. П. Сингх, Е. А. Черепанова и др. // Прикладная биохимия и микробиология. 2020. Т. 56. № 1. С. 19–34. doi: 10.31857/S055510 9920010134.
  4. Induced systemic resistance by beneficial microbes / C. Pieterse, C. Zamioudis, R. L. Berendsen, et al. // Annu. Rev. Phytopathol. 2014. No. 52. P. 347–375. doi: 10.1146/annurev-phyto-082712-102340.
  5. И. В. Максимов, С. В. Веселова, Т. В. Нужная и др. Стимулирующие рост растений бактерии в регуляции устойчивости растений к стрессовым факторам // Физиология растений. 2015. Т. 62. № 6. С. 763–775. doi: 10.7868/s0015330315060111.
  6. 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. Т. 53. № 1. С. 29–37. doi: 10.15389/agrobiology.2018.1.29rus.
  7. Drought-tolerant Bacillus megaterium isolated from semi-arid conditions induces systemic tolerance of wheat under drought conditions / U. Rashid, H. Yasmin, M. Hassan, et al. // Plant. Cell. Rep. 2022. V. 41. P. 549–569. doi: 10.1007/s00299-020-02640-x.
  8. Lipopeptides; powerful antifungal weapons produced by Bacillus species: a review / T. Mahmood, A. Moosa, W. Ahmad, et al. // Plant protection. 2023. Vol. 7. No. 3. P. 605–614. doi: 10.33804/pp.007.03.4725.
  9. Стимулирование защитных механизмов Solanum tuberosum бактериями Вacillus subtilis и хитоолигосахаридами при инфицировании Phytophthora infestans / Л. Г. Яруллина, Г. Ф. Бурханова, В. О. Цветков и др. // Прикладная биохимия и микробиология. 2022. T. 58. № 2. С. 185–194. doi: 10.31857/S0555109922020179.
  10. Перспективы повышения биологической активности биопрепаратов на основе бактерий рода Bacillus и нанокомпозитов хитозана (обзор) / Л. Г. Яруллина, Ж. Н. Калацкая, Е. А. Черепанова и др. // Прикладная биохимия и микробиология. 2023. Т. 59. № 5. С. 427–439. doi: 10.31857/s0555109923050185.
  11. Оценка эффективности совместного применения хитозана и микробов-антагонистов в защите яровой мягкой пшеницы от болезней с использованием спектрометрического анализа / Л. Е. Колесников, И. И. Новикова, В. Г. Сурин и др. // Прикладная биохимия и микробиология. 2018. Т. 54. № 5. С. 546–552 doi: 10.1134/S0555109918050082.
  12. Новикова И. И. Биологическое разнообразие микроорганизмов – основа для создания новых полифункциональных биопрепаратов для фитосанитарной оптимизации агроэкосистем // Вестник защиты растений. 2016. Т. 83. № 3. С. 120–122
  13. Microbial metabolomics: essential definitions and the importance of cultivation conditions for utilizing Bacillus species as bionematicides / I. Horak, G. Engelbrecht, P. J. Jansen van Rensburg, et al. // J. Appl. Microbiol. 2019. Vol. 127. No. 2. P. 326–343. doi: 10.1111/jam.14218.
  14. Фитосанитарный мониторинг болезней пшеницы в Северо-западном регионе в 2015 г. / Е. И. Гультяева, Е. Л. Шайдаюк, Н. П. Шипилова и др. // Защита и карантин растений. 2016. № 4. С. 29–31.
  15. Synthesis and biological activity of metal chitosan complexes / P. S. Vlasov, A. A. Kiselev, N. S. Domnina, et al. // Russ J Appl Chem. 2009. No. 82. Р. 1675–1681. doi: 10.1134/s1070427209090298.
  16. Инновационные гибридные иммуномодуляторы растений на основе хитозана и биоактивных антиоксидантов и прооксидантов / Э. В. Попова, Н. С. Домнина, C. В. Сокорнова и др. // Сельскохозяйственная биология. 2021. Т. 56. № 1. С. 158–170. doi: 10.15389/agrobiology.2021.1.158rus.
  17. Федосеева Е. Н., Федосеев В. Б. Взаимодействие хитозана и бензойной кислоты в растворах и пленках // Высокомол. соед. 2011. Т. 53. № 11. С. 1900–1907.
  18. Kumar J., Ramesh C. Progress of researches done to understand host-pathogen relationship for spot blotch pathogen of wheat // J. Wheat Res. 2011. Vol. 3. No. 1. URL: https://www.academia.edu/49063571/Progress_of_researches_done_to_understand_host_pathogen_relationship_for_spot_blotch_pathogen_of_wheat (дата обращения: 21.01.2025).
  19. Antifungal potential of lipopeptides produced by the Bacillus siamensis Sh420 strain against Fusarium graminearum / H. Sarfaraz, T. Bowen, A. Maratab, et al. // ASM J. Microbiology Spectrum. 2024. Vol. 12. No. 4. URL: https://journals.asm.org/doi/10.1128/spectrum.04008–23 (дата обращения: 21.01.2025). doi.org/10.1128/spectrum.04008–23.
  20. Marker assisted detection and LC–MS analysis of antimicrobial compounds in different Bacillus strains and their antifungal effect on Sclerotinia sclerotiorum / A. Farzand, A. Moosa, M. Zubair, et al. // Biological Control. 2019. No. 133. P. 91–102.
  21. Хитин/Хитозан и его производные: фундаментальные и прикладные аспекты / В. П. Варламов, А. В. Ильина, Б. Ц. Шагдарова и др. // Успехи биологической химии. 2020. Т. 60. С. 317–368.
  22. Antimicrobial effect of chitosan and nano-chitosan against some pathogens and spoilage microorganisms / W. M. Abdeltwab, Y. F. Abdelaliem, W. A. Metry, et al. // J. of Advanced Laboratory Research in Biology. 2019. Vol. 10. P. 8–15.
  23. Study of the antibacterial effects of chitosans on Bacillus cereus (and its spores) by atomic force microscopy imaging and nanoindentation / J. C. Fernandes, P. Eaton, A. M. Gomes, et al. // Ultramicroscopy. 2009. Vol. 109. No. 8. P. 854–860.
  24. Ингибирующее действие низкомолекулярного хитозана на рост бактерий с различными тинкториальными свойствами / В. П. Коробов, Б. Ц. Шагдарова, В. П. Варламов и др. // Микробиология. 2023. Т. 92. № 2. С. 197–203. doi: 10.31857/S0026365622600754.
  25. Г. Э. Актуганов, В. Р. Сафина, Н. Ф. Галимзянова и др. Устойчивость к хитозану бактерий и микромицетов, различающихся по способности к продукции беклеточных хитиназ и хитозаназ // Микробиология. 2018. Т. 87. № 5. С. 599–609. doi: 10.1134/S0026365618050026.
  26. Biocontrol potential of lipopeptides produced by the novel Bacillus subtilis strain Y17B against postharvest Alternaria fruit rot of cherry / T. Ahmad, F. Xing, C. Nie, et al. // Front Microbiol. 2023. No. 14. URL: https://www.frontiersin.org/journals/microbiology/articles/10.3389/fmicb.2023.1150217/full (дата обращения: 21.01.2025). doi.org/10.3389/fmicb.2023.1150217.
  27. S-Y. Wang, D. D. Herrera-Balandrano, Y-X. Wang, et al. Biocontrol ability of the Bacillus amyloliquefaciens group, B. amyloliquefaciens, B. velezensis, B. nakamurai and B. siamensis, for the management of fungal postharvest diseases: a review // J Agric Food Chem. 2022. No. 70. P. 6591–6616.
  28. Interaction of antimicrobial cyclic lipopeptides from Bacillus subtilis influences their effect on spore germination and membrane permeability in fungal plant pathogens / L. I. Hagberg, L. Novitsky, H. Hadj-Moussa, et al. // Fungal Biology. 2014. Vol. 118. No. 11. P. 855–886.
  29. Novikova I. I., Shenin Y. D. Isolation, identification, and antifungal activity of a gamair complex formed by Bacillus subtilis M-22, a producer of a biopreparation for plant protection from mycoses and bacterioses // Applied Biochemistry and Microbiology. 2011. Vol. 47. No. 9. Р. 817–826. doi: 10.1134/S0003683811090031.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
2. Effect of B. subtilis strains BKM B-2604D and BKM B-2605D on the germination of B. sorokiniana conidia after 48 h of incubation: a) control (water); b) B. subtilis BKM B-2604D and BKM B-2605D; c) B. subtilis BKM B-2604D and BKM B-2605D; c) B. subtilis BKM B-2604D and BKM B-2605D + 0.05 % CH; d) B. subtilis BKM B-2604D and BKM B-2605D + 0.1 % CH; e) B. subtilis BKM B-2604D and BKM B-2605D + 0.2 % CH; f) B. subtilis BKM B-2604D and BKM B-2605D + 0.5 % CH.

Жүктеу (492KB)

© Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».