Асоційовані з рослинами бактерії як продуценти поверхнево-активних речовин

Abstract

В останнє десятиліття почали зʼявлятися повідомлення про застосування поверхнево-активних речовин (ПАР) мікробного походження в сільському господарстві для контролю чисельності фітопатогенних мікроорганізмів. Оскільки ПАР здатні пригнічувати фітопатогенні бактерії та гриби, то не дивно, що здатність до синтезу цих метаболітів притаманна багатьом асоційованим з рослинами бактеріям. Так, ризосферні та ендофітні бактерії здатні синтезувати поверхнево-активні рамноліпіди та ліпопептиди, причому рівень синтезу рамноліпідів ризосферними бактеріями є вищим, ніж ліпопептидів (1,4—21,8 і 0,5—3,8 г/л відповідно). ПАР-синтезувальна здатність деяких асоційованих з рослинами бактерій є порівняною з такою для відомих з літератури традиційних продуцентів ліпопептидів. Ізольований з рису штам Bacillus velezensis XT1 CECT 8661 синтезує 10 г/л, виділений з ризосфери Bacillus altitudinis MS16 — 3,8 г/л ліпопептидів. Ризосферні та ендофітні бактерії синтезують ПАР, яким притаманна помірна антимікробна щодо фітопатогених бактерій і грибів активність: мінімальні інгібуючі концентрації становлять від 30 до 20000 мкг/мл, зони затримки росту — 5—15 мм. Антифунгальна активність ПАР, синтезованих асоційованими з рослинами бактерій, зумовлена наявністю у складі комплексу фенгіцину — ліпопетиду з довшим ацильним ланцюгом (С16—С18), який є гідрофобнішими і може легше проникати через клітинні стінки грибів і дріжджів. Загалом на теперішній час асоційовані з рослинами бактерії не є перспективними потенційними промисловими продуцентами рамноліпідів і ліпопептидів через відносно невисокий рівень синтезу ПАР. Водночас наявний арсенал фізіологічних, а також генетичних підходів є ефективним інструментарієм для підвищення ПАР-синтезувальної здатності ризобактерій та їх антимікробної активності

In the last decade, reports began to appear about the use of surfactants (surfactants) of microbial origin in agriculture to control the number of phytopathogenic microorganisms. Since surfactants are capable of inhibiting phytopathogenic bacteria and fungi, it is not surprising that many plant-associated bacteria have the ability to synthesize these metabolites. Thus, rhizospheric and endophytic bacteria are able to synthesize surface-active rhamnolipids and lipopeptides, and the level of synthesis of rhamnolipids by rhizospheric bacteria is higher than that of lipopeptides (1.4–21.8 and 0.5–3.8 g/l, respectively). The surfactant-synthesizing ability of some plant-associated bacteria is comparable to that of traditional lipopeptide producers known from the literature. The Bacillus velezensis XT1 CECT 8661 strain isolated from rice synthesizes 10 g/l, and the Bacillus altitudinis MS16 isolated from the rhizosphere produces 3.8 g/l of lipopeptides. Rhizosphere and endophytic bacteria synthesize surfactants, which are characterized by moderate antimicrobial activity against phytopathogenic bacteria and fungi: minimum inhibitory concentrations are from 30 to 20,000 μg/ml, growth retardation zones are 5-15 mm. Antifungal activity of surfactants synthesized by plant-associated bacteria is due to the presence of a complex of fengycin — a lipopeptide with a longer acyl chain (C16—C18), which is more hydrophobic and can more easily penetrate the cell walls of fungi and yeast. In general, at present, plant-associated bacteria are not promising potential industrial producers of rhamnolipids and lipopeptides due to the relatively low level of surfactant synthesis. At the same time, the existing arsenal of physiological and genetic approaches is an effective tool for increasing the surfactant-synthesizing capacity of rhizobacteria and their antimicrobial activity