Antagonistic potential of siberian strains of Bacillus spp. towards agents causing animal and plant diseases
Bacteria of Bacillus genus are known as the producers of biologically active substances (BAS) including enzymes and antibiotics, whose diversity depends on geographical origin of isolation. BAS production causes high bactericidal and bacteriostatic activity of Bacillus spp. towards zoopathogenic Gram-positive and Gram-negative bacteria and also fungicidal and fungistatic activity towards phyto-pathogenic fungi. In veterinary, preparations and fodder additives, including bacteria of Bacillus genus are used for cattle-plague decrease and weight increase of animals. In plant protection against agents causing diseases the efficacy of Bacillus spp. as the basis of biological fungicides is shown in fields and greenhouses. The aim of this article is to evaluate Siberian wild strains of Bacillus genus bacteria as potential basis of biological formulations for animal and plant health management. The bacterial strains Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens and Bacillus licheniformis were isolated from forest soil of Novosibirsk region and were registered in All-Russian collection of industrial microorganisms (VKPM) and German collection of microorganisms and cell cultures (DSMZ). Pure cultures of phytopathogenic fungi Bipolaris sorokiniana VKPM В-532, Botyrtis cinerea VKPM В-1006, Fusarium graminearum VKPM В-147, F. solani VKPM В-163, F. chlamydosporum VKPM В-899, F. oxysporum VKPM В-349 and F. avenacium VKPM В-623 were received from VKPM. Other test-cultures including the strains of phytopathogenic fungi Alternaria solani, Botrytis cinerea, Fusarium solani and Phytophthora infestans, were isolated by authors from infected plants, and the strains of zoopathogenic bacteria Candida albicans, Citrobacter freundii, Escherichia coli, Klebsiella pneumonia, Proteus vulgaris, Pseudomonas aeruginosae, Salmonella choleraesuis, S. enteritidis, S. peretyphi, S. typhimurium, Shigella son-nei, Sh. flexneri Iia and Staphylococcus aureus were isolated from biological material of animal origin. The strongest antagonistic action of Siberian Bacillus strains towards zoopath-ogens was observed against St. aureus. Towards C. albicans, the strains B. subtilis VKPM В-16041, DSM24613, B. amyloliquefaciens VKPM В-10642, DSM24614, VKPM В-10643 and DSM 24615 were shown to possess high activity. The rest of the bacteria revealed moderate antagonistic activity towards this pathogen. To wards other Gram-negative bacteria used in the experiments - C. freundii, E. coli, K. pneumonia, P. vulgaris, P. aeruginosa, Salmonella sp., Sh. sonnei, Sh. flexneri Ila all Bacillus strains revealed bactericidal action of moderate and weak degree. These very strains of antagonistic bacteria were shown to have inhibitory properties towards most phytopathogens used in the experiments. The highest inhibitory effect towards A. solani causing agent was observed by strains B. amyloliquefa-ciens Ba-1 and Ba-2, B. licheniformis VKPM В-10561, DSM 24609 and B. subtilis Bs-1. The strains B. subtilis Bs-1, B. amyloliquefaciens Ba-1 and Ba-2В revealed high activity in growth suppression of root rot causing agent B. sorokiniana. The same strains were very active compared with others towards plant grey mold causing agent B. cinerea. Simultaneously, the strains B. licheniformis did not suppress B. cinerea growth. All Bacillus spp., studied here, showed a high level of inhibitory activity towards Solanaceae phytophtora causing agent Ph. infestans. No antagonistic activity towards F. solani VKPM В-163 was displayed by bacterial strains B. licheniformis Bl-1; VKPM В-10562, DSM 24610, VKPM В-10564 and DSM 24612. The antagonistic potential of Siberian strains of bacteria of Bacillus genus towards zoopathogenic and phytopathogenic microorganisms revealed in this work testify of promising study of isolated antagonistic bacteria as a basis of ecologically safe biopreparations for plant and animal health management.
Keywords
phytopathogenic fungi,
zoopathogenic bacteria,
antagonistic activity,
Bacillus licheniformis,
Bacillus amyloliquefaciens,
Bacillus subtilis,
патогенные бактерии,
фитопатоген-ные грибы,
Bacillus licheniformis,
Bacillus amyloliquefaciens,
Bacillus subtilis,
антагонистическая активностьAuthors
Lelyak Anastasya A. | Research Center, Ltd, Scientific Town Koltsovo | leliak2@yandex.ru |
Shternshis Margarita V. | Novosibirsk State Agrarian University | shternshis@mail.ru |
Всего: 2
References
Beric T., Kojic M., Stancovic S., Topisirovic L. et al. Antimicrobial Activity of Bacillus sp. natural isolates and their potential use in the biocontrol of phytopathogenic bacteria // Food Technology and Biotechnology. 2012. Vol. 50. P. 25-31.
Семенов А.В. Характеристика антагонистической активности Staphylococcus aureus при межмикробных взаимодействиях // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2011. № 3 (15). С. 56-66.
Chan Yiu-Kwok, SavardM.E., ReidL.M. et al. Identification of lipopeptide antibiotics of a Bacillus subtilis isolate and their control of Fusarium graminearum diseases in maize and wheat // BioControl. 2009. Vol. 54. P. 567-574.
Габриэлян Н.И., ДавыдовД.С., ГорскаяЕ.М. и др. Антагонизм in vitro споробактерина в отношении нозокомиальных штаммов микробов // Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2008. № 6. С. 12-18.
Минина Т.С., Захарова Р.Ш., Уразбахтина Н.А. и др. Новые эндофитные штаммы Bacillus subtilis как основа биофунгицидов // Вестник Казанского ГАУ. 2009. № 2. С. 118-123.
Agarry O.O., Akinyosoye F.A., Adetuyi F.C. Antagonistic properties of microogranisms associated with cassava (Manihot esculenta Crantz) products // African Journal of Biotechnology. 2005. Vol. 4. P. 627-632.
Осипова И.Г., Михайлова Н.А., Сорокулова И.Б. и др. Споровые пробиотики // Журнал микробиологии. 2003. № 3. С. 113-119.
Никитенко В.И. Медицинский институт Оренбурга представляет препарат споробак-терин // JAMA. 1991. Vol. 64. № 1. P. 31.
Кузьмина Л.Ю., Логинов О.Н., Бойко Т.Ф. и др. Эффективность бактериальных препаратов при защите растений яровой пшеницы от твердой головни // Сельскохозяйственная биология. 2003. № 5. С. 69-73.
Белов Л.П., Шкаликов В.А., Дунаева Ю.С. Возможности использования препарата на основе Bacillus subtilis и Bacillus licheniformis в растениеводстве // АГРО XXI. 2008. № 4-6. С. 35.
Актуганов Г.Э., Мелентьев А.И., Кузьмина Л.Ю. и др. Хитинолитическая активность бактерий Bacillus Cohn. - антагонистов фитопатогенных грибов // Микробиология. 2003. Т. 72, № 3. С. 356-360.
Оришак Е.А., Бойцов А.Г., Нилова Л.Ю. Изучение антагонистической активности споросодержащих пробиотиков // Профилактическая и клиническая медицина. 2009. № 3. С. 199-202.
Кудрявцева, В.А., Осадчая А.И., Сафронова Л.А. Аэробы рода Bacillus как источник продуцентов литических ферментов // Биотехнология. 2004. № 4. С. 24-33.
Михайлова H.M, Блинкова Л.П, Гатауллин А.Г. Биологические свойства новых изо-лятов Bacillus subtilis // Журнал микробиологии, эпидемиологии, иммунобиологии. 2007. № 4. С. 41-46.
Бойко Н.В., Туряница А.И., Попович Е.П. и др. Антагонистическое действие культур Bacillus subtilis на бактерии рода Klebsiella // Микробиологический журнал. 1989. № 1. С. 87-91.
Волков М.Ю., Ткаченко Е.И., Воробейников Е.В. и др. Метаболиты Bacillus subtilis как новые перспективные пробиотические препараты // Ж. микробиол. эпидемиол. и иммунобиол. 2007. № 2. С. 75-80.
Соколова М.В. Хитинолитическая и антигрибная активность трех штаммов бактерии рода Serratia // Современная биотехнология в решении проблем защиты растений. СПб., 1995. С. 214-224.
Егоров Н.С. Основы учения об антибиотиках. М. : МГУ, Наука, 2004. 528 с.
Рудаков В.О., Морозов Д.О., Седых А.Н. Способ, позволяющий сократить потери сахарной свеклы в кагатах // Защита и карантин растений. 2010. № 6. С. 66-67.
Пусенкова Л.И., Глез В.М., Зейрук В.Н. и др. Биопрепараты для защиты картофеля от болезней // Защита и карантин растений. 2010. № 10. С. 26-28.
Хайруллин Р.М., Егоршина А.А., ЛукьянцевМ.А. и др. Биологические особенности эн-дофитных штаммов Bacillus subtilis как перспективной основы новых биопрепаратов // Аграрная Россия. 2011. №1. С. 49-53.
Хазиахметов Ф.С., Башаров А.А., Нугуманов Г.О. Оценка эффективности комплексного препарата пробиотика с биологически активными веществами при выращивании телят // Проблемы биологии продуктивных животных. 2011. № 2. С. 106-109.
Беркольд Ю.И., Иванова А.Б. Влияние пробиотических препаратов на основе Bacillus subtilis на физиологические показатели роста цыплят-бройлеров // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2006. № 4. С. 45-48.
Федорова М.П., Тарабукина Н.П., НеустроевМ.П., КириллинаВ.И. Применение пробиотиков из штаммов бактерий Bacillus subtilis для получения здоровых поросят // Зоотехния. 2011. №2. C. 16-17.
Ушакова Н.А., Котенкова Е.В., Козлова А.А., Нифатов А.В. Изучение механизмов пробиотического действия штамма Bacillus subtilis 8130 // Прикладная биохимия и микробиология. 2006. Т. 42, № 3. С. 285-291.
Пушкарев А.М., Туйгунова В.Г., Зайнуллин Р.Р. и др. Использование антагонистических свойств бактерий Bacillus subtilis в терапии госпитальной инфекции мочевых путей // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунологии. 2007. № 2. C. 90-93.
Бондаренко В.М., Воробьев А.А. Дисбиозы и препараты с пробиотической функцией // Журнал микробиологии. 2004. № 3. C. 84-92.
Лазовская А.Л., Гришина Н.В., Воробьева З.Г. и др. Антагонистическая активность споровых пробиотиков и влияние на лекарственную чувствительность микобакте-рий туберкулеза // Вестник Российского университета дружбы народов. Сер. Медицина. 2010. № 1. C. 18-24.
Chebotar V.K., Makarova N.M., Shaposhnikov A.I. Antifungal and phytostimulating charac teristics of Bacillus subtilis Ch-13 rhizospheric strain, producer of biopreparations // Appl. Biochem. Microbiol. 2009. № 4. P. 419-423.
Chiou A.L., Wu W.S. Formulation of Bacillus amyloliquefaciens B190 for control of lily grey mould (Botrytis elliptica) // Journal of Phytopathology. 2003. Vol. 151, № 1. P. 13-18.
Price N.P.J., Rooney A.P. et al. Mass spectrometric analysis of lipopeptides from Bacillus strains isolated from diverse geographical locations // FEMS Microbiology Letters. 2007. №. 271. P. 83-89.
Balaban N.P., Mardanova A.M., Malikova L.A. et al. Isolation and characterization of Bacil lus amyloliquefaciens H2 glutamyl endopeptidase that is secreted in stationary phase of culture growth // Annals Microbiology. 2008. Vol. 58. № 4. P. 697-704.
Бала С.С. Антагонистическая активность пробиотиков на основе аэробных спорообразующих бактерий // Успехи современного естествознания. 2004. № 12. С. 84.