Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В контексте развития биологического контроля болезней растений макролактины рассматриваются как перспективные соединения, обладающие выраженными антимикробными свойствами и эффективно подавляющие рост многих бактериальных фитопатогенов. При разработке потенциальных антибактериальных биопрепаратов для защиты растений важно учитывать возможное негативное воздействие этих веществ на почвенный микробиом, который играет ключевую роль в устойчивом сельском хозяйстве, обеспечивая здоровье почвы, продуктивность растений и стабильность экосистемы. Макролактин A (McA), продуцируемый штаммом Bacillus velezensis X-BIO-1, обладает выраженной антибактериальной активностью в отношении широкого спектра патогенных бактерий, в том числе фитопатогена Pectobacterium carotovorum. Однако влияние McA на структуру почвенного микробиома и селекцию генов антибиотикорезистентности (ARGs) у почвенных бактерий остается недостаточно изученным. Известна лишь одна работа (Yuan J. et al., 2016), в которой изучалось воздействие макролактина А на микробиом почвы с помощью метабаркодингового секвенирования гена 16S рРНК. В настоящем исследовании метод высокопроизводительного shotgun-секвенирования был использован для анализа различий в структуре сообщества почвенных бактерий, а также распространенности и разнообразия генов устойчивости к антибиотикам (ARGs) в почвенных пробах, обработанных McA, по сравнению с контрольными (не обработанными McA) образцами. Таксономический анализ показал, что воздействие высоких (10 мг/кг почвы) и низких (1 мг/кг почвы) концентраций McA приводит к изменениям в популяциях почвенных бактерий. Добавление McA привело к значимому увеличению относительной численности доминирующих родов бактерий, принадлежащих к филуму Pseudomonadota (классы Alphaproteobacteria и Betaproteobacteria). В частности, отмечено увеличение относительной численности родов Bradyrhizobium и Mesorhizobium, что свидетельствует о благоприятном воздействии McA на эти почвенные бактерии. Виды Bradyrhizobium и Mesorhizobium являются важными компонентами почвенного сообщества, выполняющими широкий спектр биохимических функций, включая симбиотическую фиксацию азота, денитрификацию и деградацию ароматических соединений (Serbent et al., 2019; Huang et al., 2017). Большинство геномов, реконструированных из исследуемых почвенных метагеномов, обработанных McA, также относились к филуму Pseudomonadota (классы Alphaproteobacteria и Gammaproteobacteria). Alphaproteobacteria, были представлены родами, участвующими в фиксации азота в почве, такими как Pseudolabrys и Methylovirgula (Li Z. et al., 2022). Результаты профилирования ARGs показали, что как низкие, так и высокие дозы McA влияли на представительство ARGs в сообществе. В то же время низкая доза McA изменяла обилие большего числа ARGs (7 генов) по сравнению с высокой дозой (3 гена). В целом, действие McA последовательно изменяло распространенность генов, связанных с резистентностью к эльфамицинам, гликопептидам, фторхинолонам, рифампицинам и макролидам. Корреляционный анализ выявил 185 взаимосвязей между 52 генами антибиотикорезистентности (ARGs) и 34 бактериальными родами. Среди этих бактерий Streptomyces, Baekduia и Capillimicrobium предположительно несли наиболее разнообразные ARGs. Путем сборки и аннотации бактериальных геномов ( MAGs) мы определили истинных носителей ARGs. Анализ MAGs выявил широкое распространение ARGs. Преобладающим ARG оказался ген adeF, кодирующий компонент системы эффлюкса, который был найден более чем в половине MAGs и обеспечивает устойчивость к тетрациклинам и фторхинолонам. Также обнаружены гены, отвечающие за устойчивость к гликопептидам (vanTG, vanYB, vanYG, vanWI). MAG_1.5_Gammaproteobacteria sp. продемонстрировал устойчивость к конкретным классам антибиотиков, содержа гены qacG (устойчивость к дезинфектантам) и rsmA (устойчивость к диаминопиримидинам, фениколам и фторхинолонам). Кроме того, профилирование метаболического потенциала почвенного микробиома при низкой дозе McA выявило увеличение распространенности генов, связанных с сигнализацией, хемотаксисом и эффлюксом лекарственных препаратов. Полученные данные в совокупности значительно расширяют понимание функциональной роли макролактина А в экологии Bacillus velezensis и одновременно предоставляют оценку экологических рисков, связанных с использованием биопрепаратов, содержащих метаболиты или живые клетки бактерий этого вида. Результаты исследования, проведенного в рамках проекта, освещались в ряде СМИ: https://ri.ria.ru/20250205/nauka-1997453509.html https://indicator.ru/medicine/veshestvo-iz-kletok-pochvennykh-bacill-zashitit-rasteniya-ot-vrednykh-bakterii-05-02-2025.htm https://inscience.news/ru/article/russian-science/veshestvo-iz-kletok-pochvennyh-bacill https://www.agroxxi.ru/zhurnal-agroxxi/novosti-nauki/kak-veschestvo-iz-kletok-pochvennyh-bacill-zaschischaet-rastenija-ot-vredonosnyh-bakterii.html https://doctor.rambler.ru/medscience/54156935-veschestvo-iz-kletok-pochvennyh-batsill-zaschitit-rasteniya-ot-vrednyh-bakteriy/ https://innovanews.ru/info/news/zoo/novyjj-uroven-zashhity-bakterii-iz-pochvy-pomogajut-spasat-urozhajj-i-zdorove/ https://scientificrussia.ru/articles/vesestvo-iz-kletok-pocvennyh-bacill-zasitit-rastenia-ot-vrednyh-bakterij https://forkagro.com/incubator/v/issledovanie-makrolaktina-a-novyj-mekhanizm-dejstviya-antibiotika-na-kletki-bakterij-otkrytiya-dlya-selskogo-hozyajstva https://www.utmn.ru/news/stories/nauka-i-innovatsii/1258803/ https://tumen.bezformata.com/listnews/antibiotika/142206465/ https://glavagronom.ru/news/uchenye-tyumgu-raskryli-mehanizm-deystviya-prirodnogo-antibiotika-iz-pochvy https://sputnik-ossetia.ru/20250206/rossiyskie-uchenye-vyyasnili-kak-antibiotik-mozhet-bezopasno-zaschitit-urozhai-ot-vrediteley-31900116.html https://www.moskva-tyt.ru/news/20250205-rossiyskiye-uchenyye-vyyasnili-kak-bezopasno-zashchitit-27.html https://rscf.ru/news/release/veshchestvo-iz-kletok-pochvennykh-batsill-zashchitit-rasteniya-ot-vrednykh-bakteriy/