Український антарктичний журнал

№ 1(18) (2019): Український антарктичний журнал
Articles

Антагоністичні та фітостимулювальні властивості актиноміцетів ризосфери Deschampsia antarctica È. Desv. (о. Галіндез, Антарктика)

PDF (English)
  • С. Тістечок,
  • М. Скворцова,
  • А. Лужецький,
  • В. Федоренко,
  • І. Парнікоза,
  • О. Громико
С. Тістечок
Львівський національний університет імені Івана Франка, вул. Грушевського, 4, м. Львів, 79005, Україна
М. Скворцова
Львівський національний університет імені Івана Франка, вул. Грушевського, 4, м. Львів, 79005, Україна
А. Лужецький
Університет Саарланду, УдС Будівля C2.3, Саарбрюкен, 66123, ФРН
В. Федоренко
Львівський національний університет імені Івана Франка, вул. Грушевського, 4, м. Львів, 79005, Україна
І. Парнікоза
Державна установа Національний антарктичний науковий центр МОН України бульв. Т. Шевченка, 16, м. Київ, 01601, Україна, Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, вул. Акад. Заболотного, 150, м. Київ, 03143, Україна
О. Громико
Львівський національний університет імені Івана Франка, вул. Грушевського, 4, м. Львів, 79005, Україна, Державна установа Національний антарктичний науковий центр МОН України бульв. Т. Шевченка, 16, м. Київ, 01601, Україна
DOI: https://doi.org/10.33275/1727-7485.1(18).2019.140
Опубліковано December 13, 2019
Ключові слова
  • антарктичні актиноміцети,
  • ризосферні мікроорганізми,
  • антимікробна активність,
  • фітостимулювальні властивості
Як цитувати
Тістечок, С., Скворцова, М., Лужецький, А., Федоренко, В., Парнікоза, І., & Громико, О. (2019). Антагоністичні та фітостимулювальні властивості актиноміцетів ризосфери Deschampsia antarctica È. Desv. (о. Галіндез, Антарктика). Український антарктичний журнал, (1(18), 169-177. https://doi.org/10.33275/1727-7485.1(18).2019.140
Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Анотація

Мета. Виділення актиноміцетів з ризосфери Deschampsia antarctica É. Desv. популяцій антарктичного острова Галіндез, оцінка їхньої здатності пригнічувати фітопатогенні мікроорганізми і продукувати фітостимулювальні сполуки. Методи. Актиноміцети виділяли шляхом прямого посіву змивів ризосфери, обробки коренів водним розчином фенолу або прожарювання при 100 °С протягом 60 хв. Антибактерійну активність вивчали шляхом висівання актиноміцетів уколом на вівсяне середовище і заливання 0,7% агаром з певною тест-культурою. Антифунгальні властивості вивчали шляхом викладання агарового блоку з культурою гриба на чашки, засіяні актиноміцетами. За відношенням діаметру зон пригнічення росту тест-культур до діаметру колоній актиноміцетів визначали індекс активності. Фітостимулювальні властивості вивчали загально прийнятими методами. Результати. Серед 43 ізолятів актиноміцетів, виділених з ризосфери D. antarctica, виявлено 35 психротолерантних ізолятів. Майже 42% ізолятів актиноміцетів були антагоністами хоча б одного типового штаму фітопатогенних бактерій (Pseudomonas savastanoi pv. phaseolicola, Xanthomonas campestris pv. campestris, Agrobacterium tumifaciens, Erwinia amylovora) чи грибів (Fusarium oxysporum, Bothrytis cinerea, Alternaria alternata). Індекс активності більшості ізолятів становив 3—6, у деяких з них він сягав 30-32. Оцінено потенційні фітостимулювальні властивості ізолятів. Виявлено 11 продуцентів індоліл-3-оцтової кислоти (рівень синтезу 21,0–62,5 мкг/мл), 27 ізолятів синтезували сидерофори, шість – солюбілізували фосфати. Висновки. Оцінено антимікробні та фітостимулювальні властивості актиноміцетів ризосфери D. antarctica. Виявлено антагоністів фітопатогенних бактерій і грибів. Для низки ізолятів властиві фітостимулювальні властивості у поєднанні з синтезом антимікробних сполук. Такі властивості виділених актиноміцетів можуть відігравати важливу роль в адаптації антарктичних рослин до екстремальних умов існування. Описані актиноміцети можуть бути джерелом нових біологічно активних речовин та генів, що контролюють їхній біосинтез.

PDF (English)

Посилання

  1. Baltz, R. H. 2019. Natural product drug discovery in the genomic era: realities, conjectures, misconceptions, and opportunities. J. Ind Microbiol. Biotechnol., 46(3-4), 281-299. https://doi.org/10.1007/s10295-018-2115-4
  2. Bhatti, A.A., Haq, S., Bhat, R.A. 2017. Actinomycetes benefaction role in soil and plant health. Microb. Pathog., 111, 458-467. https://doi.org/10.1016/j.micpath.2017.09.036
  3. Chean, Y-K., Lee, L-H., Chieng, C-Y.C., Wong, V-L. C. 2015. Isolation, identification and screening of Actinobacteria in volcanic soil of Deception Island (the Antarctic) for antimicrobial metabolites. Polish Polar Research, 36(1), 67-78. https://doi.org/10.1515/popore-2015-0001
  4. Cid, F. P., Inostroza, N. G., Graether, S.P., Bravo, L. A., Jorquera, M. A. 2017. Bacterial community structures and ice recrystallization inhibition activity of bacteria isolated from the phyllosphere of the Antarctic vascular plant Deschampsia antarctica. Polar Biology, 40(6), 1319-1331. https://doi.org/10.1007/s00300-016-2036-5
  5. Dinesh, R., Srinivasan, V., T E S., Anandaraj, M., Srambikkal, H. 2017. Endophytic actinobacteria: Diversity, secondary metabolism and mechanisms to unsilence biosynthetic gene clusters. Crit Rev. Microbiol., 43(5), 546-566. https://doi.org/10.1080/1040841X.2016.1270895
  6. Encheva, M. , Zaharieva, N., Kenarova, A., Chipev, N., Chipeva, V., Hristova, P., Ivanova, I., Moncheva, P. 2013. Abundance and activity of soil actinomycetes from Livingston Island, Antarctica. Bulgarian J. of Agricult. Sci., 19(2), 68-71.
  7. Encheva-Malinova, M., Stoyanova, M., Avramova, H., Pavlova, Y., Gocheva, B., Ivanova, I., Moncheva, P. 2014. Antibacterial potential of streptomycete strains from Antarctic soils. Biotechnology & Biotechnological Equipment, 28(4), 721-727. https://doi.org/10.1080/13102818.2014.947066
  8. Cragg, G. M., Newman, D. J. 2013. Natural products: a continuing source of novel drug leads. Biochim. Biophys. Acta, 1830(6), 3670-3695. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2013.02.008
  9. Gauze, G.F., Preobrazhenskaya, T.P., Sveshnikova, M.A., Terechova, A.P., Maksimova, T.S. 1983. Key to actinomycetes. Genus Streptomyces. Moskow: Nauka.
  10. Gonzales-Rocha, G., Munoz-Cartes, G., Canales-Aguirre, C.B., Lima, C.A., Dominguez-Yevenes, M., Bello-Toledo, H., Hernandez, C.E. 2017. Diversity structure of culturable bacteria isolated from the Fildes peninsula (King George Island, Antarctica): A phylogenetic analysis perspective. PLoS One, 12(6), e0179390. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0179390
  11. Gromyko, O. 2012. Antagonistic properties of actinomycetes from the rhizosphere of Olea europea L. Visnyk of the Lviv University. Series Biology, 59, 209-215.
  12. Lewin, G. R., Carlos, C., Chevrette, M. G., Horn, H. A., McDonald, B. R., Stankey, R. G., Fox, B. G., Currie, C. R. 2016. Evolution and ecology of Actinobacteria and their bioenergy applications. Annu. Rev. Microbiol., 70, 235-254. https://doi.org/10.1146/annurev-micro-102215-095748
  13. Hughes, K.A., Cowan, D.A., Wilmotte, A. 2015. Protection of Antarctic microbial communities - "out of sight, out of mind". Front. Microbiol., 6, 1-6. https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.00151
  14. Kieser, T., Bibb, M., Buttner, M., Chater, K., Hopwood, D. 2000. Practical Streptromyces genetics, Norwich: John Innes Foundation.
  15. Lo Giudice, A., Bruni, V., Michaud, L. 2007. Characterization of Antarctic psychrotrophic bacteria with antibacterial activities against terrestrial microorganisms. J. Basic Microbiol., 47, 496-505. https://doi.org/10.1002/jobm.200700227
  16. Molina-Montenegro, M. A., Ballesteros, G. I., Castro-Nallar, E., Meneses, C., Gallardo-Cerda, J., Torres-Dia, C. 2019. A first insight into the structure and function of rhizosphere microbiota in Antarctic plants using shotgun metagenomic. Polar Biol., 1-11. https://doi.org/10.1007/s00300-019-02556-7
  17. Muromtsev G. S. 1955. On the use of water-insoluble phosphates in soil microbes. Reports of the All-Union Agricultural Academy, 5, 35-41.
  18. Nunez-Montero, K., Barrientos, L. 2018. Comprehensive narrative review of Bacteria from Antarctic environments as potential sources of novel antibiotic compounds against human pathogens and microorganisms of industrial importance. Antibiotics (Basel), 7(4). https://doi.org/10.3390/antibiotics7040090
  19. Parnikoza, I., Berezkina, A., Moiseyenko, Y., Malanchuk, V., Kunakh, V. 2018. Complex survey of the Argentine Islands and Galindez Island (Maritime Antarctic) as a research area for studying the dynamics of terrestrial vegetation. Ukrainian Antarctic Journal, 1(17), 73-101. https://doi.org/10.33275/1727-7485.1(17).2018.34
  20. Petrus, M.L.C., Claessen, D. 2014. Pivotal roles for Streptomyces cell surface polymers in orphological differentiation, attachment and mycelial architecture. Antonie Van Leeuwenhoek, 106(1), 127-139. https://doi.org/10.1007/s10482-014-0157-9
  21. Romanovskaya, V.A., Tashyrev, A.B., Gladka, G.V., Tashyreva, A. A. 2012. Temperature Range for Growth of the Antarctic Microorganisms. Microbiologycal Journal, 74(4), 13-19.
  22. Sarwar, M., Kremer, R.J. 1995. Determination of bacterially derived auxins by a microplate method. Lett. Appl. Microbiol., 20, 282-85. https://doi.org/10.1111/j.1472-765X.1995.tb00446.x
  23. Seipke, R.F., Kaltenpoth, M., Hutching, M.I. 2012. Streptomyces as symbionts: an emerging and widespread theme? FEMS Microbiol. Rev., 36(4), 862-76. https://doi.org/10.1111/j.1574-6976.2011.00313.x
  24. Silva, T. R., Duarte, A., Passarini, M., Ruiz, A.L.T.G., Franco, C.H., Moraes, C.B., de Melo, I.S., Rodrigues, R.A., Fantinatti-Garboggini, F., Oliveira, V.M. 2018. Bacteria from Antarctic environments: diversity and detection of antimicrobial, antiproliferative, and antiparasitic activities. Polar Biol., 41(7), 1505-1519. https://doi.org/10.1007/s00300-018-2300-y
  25. Silva, L. J, Souza, D. T., Genuario, D. B., Hoyos, H. A. V., Santos, S. N., Rosa, L. H., Zucchi, T. D., Melo, I. S. 2018. Rhodococcus psychrotolerans sp. nov., isolated from rhizosphere of Deschampsia antarctica. Antonie Van Leeuwenhoek, 111(4), 629-636. https://doi.org/10.1007/s10482-017-0983-7
  26. Tashyrev, A.B., Romanovskaya, V.A., Rokitko, P.V., Shilin, S.O., Chernaya, N.A., Tashyreva, A.A. 2010. Microbiological analysis of terrestrial biotopes of the antarctic region. Microbiologycal Journal, 72(2), 3-9.
  27. Verma, V, Joshi, K, Mazumdar, B. 2012. Study of siderophore formation in nodule-forming bacterial species. Res. J. Chem. Scie., 2(11), 26-29. https://doi.org/10.1007/s12088-016-0591-7
  28. Wynn-Williams, D.D. 1996. Response of pioneer soil microalgal colonists to environmental change in Antarctica. Microbial Ecology, 31(2), 177-188. https://doi.org/10.1007/BF00167863
  29. Zhang, J. 2011. Improvement of an isolation medium for actinomycetes. Modern App. Sci., 5(2), 124-27. https://doi.org/10.5539/mas.v5n2p124