Изучение эффективности бактерий родов Bacillus и Pseudomonas как основы новых экологически безопасных биопрепаратов для снижения вредоносности Fusarium graminearum и его токсинов на пшенице озимой

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 25-26-00203

НазваниеИзучение эффективности бактерий родов Bacillus и Pseudomonas как основы новых экологически безопасных биопрепаратов для снижения вредоносности Fusarium graminearum и его токсинов на пшенице озимой

Руководитель Сидорова Татьяна Михайловна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр биологической защиты растений" , Краснодарский край

Конкурс №102 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-104 - Агробиотехнологии

Ключевые слова бактерии-антагонисты, фузариоз колоса, фузариотоксины, токсинообразующие грибы, эпифитотии, микотоксины, Bacillus, Pseudomonas

Код ГРНТИ68.00.00 68.37.13

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Ожидаемые результаты
В ходе реализации проекта будет проведено исследование in vitro эффективности штаммов B. velezensis BZR 336g, B. velezensis BZR 517, В. velezensis BZR 277, P.chlororaphis BZR 245-F и Pseudomonas sp. BZR 523-2 как продуцентов биопрепаратов для защиты растений от вредоносного заболевания, вызванного грибом F. graminearum. Будут получены важные сведения о влиянии ЖК и С бактерий на содержание модифицированных, ранее не анализируемых микотоксинов, которые включают производные ДОН (ДОН-3-глюкозид, 3-ацетил-дезоксиниваленол, 15-ацетил-дезоксиниваленол), производные ЗЕН (α-зеараленол, β-зеараленол), фузаренон Х. При культивировании бактерий совместно с коммерческими (чистыми) микoтоксинами будут получены сведения о том, каков механизм их антагонизма по отношению к грибу F. graminearum: либо живые клетки бактерий воздействуют на гриб, либо это воздействие со стороны продуцируемых бактерией метаболитов, а также вывод о возможной деградации вредоносных микотоксинов, что может снижать уровень их токсичности. Будет дана оценка биоконтролирующего потенциала изучаемых бактерий, которая будет использована при разработке технологических регламентов производства биофунгицидов на основе эти штаммов. Реализация проекта, направленного на исследование in vitro эффективности ЖК и С бактерий родов Bacillus и Pseudomonas против роста и продуцирования набора микотоксинов гриба F.graminearum, будет способствовать отбору наиболее эффективных штаммов для проведения исследований in planta. Исследование антагонистических свойств спорообразующих и неспорообразующих бактерий позволит получить информацию об их роли в проявлении биоконтролирующей способности. Закономерности, выявленные на зерновом субстрате in vitro, позволят получить сведения о влиянии как живых бактерий, так и их метаболитов на рост и метаболизм фитопатогенного гриба, а также на контаминацию зерна пшеницы микотоксинами за счет способности бактерий влиять на структуру микотоксинов. Эти результаты будут способствовать не только оценке биоконтролирующего потенциала бактериальных штаммов, но и сделать выводы относительно механизма действия живых микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности на фитопатогенный гриб и его токсичные метаболиты. Проведенные исследования позволят обосновать перспективность использования изучаемых бактерий— продуцентов для разработки препаратов с заданными свойствами, предназначенных для защиты растений от фузариума, а также оценить роль вторичных микробных метаболитов различного химического строения в механизме комплексной активности штаммов-продуцентов.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Полученные культуры бактерий B.velezensis BZR 336g, B. velezensis BZR 517, В. velezensis BZR 277, Pseudomonas sp. BZR , P. chlororaphis BZR 245-F, Pseudomonas sp. BZR 523-2 имеют титр от (1,3 ± 0,8) × 107 до 1,2 ± 0,2) х 1010 КОЕ/мл, а также продуцируют достаточно антигрибных метаболитов. Ингибирование ДНК гриба F. graminearum 60318 наблюдается только в двух вариантах опыта – это супернатанты бактерий B. velezensis BZR 277 и B. velezensis BZR 336 g на 27% и на 14% соответственно. Процесс стимулирования роста гриба является особенно активным в варианте с жидкой культурой B.velezensis BZR 336g, B. velezensis BZR 517 и с супернатантом Pseudomonas sp. BZR 523-2, когда количество ДНК гриба увеличивалось на 61-116 %. Если оценивать влияние бактерий на накопление микотоксинов, то можно констатировать, что жидкие культуры бактерий Bacillus ингибируют накопление ДОН на 23-42 %. При этом супернатанты влияют на этот показатель в меньшей степени – уменьшают содержание ДОН на 22-28 %. В варианте супернатант B.velezensis BZR 336g количество ДОН повышается. Бактерии рода Pseudomonas незначительно стимулируют накопление ДОН, при этом супернатанты практически не влияют на этот показатель: содержание 3-ацетил-ДОН снижается на 15-66 %. Количество микотоксина 15-ацетил-ДОН в варианте культивирования с жидкой культурой B.velezensis BZR 336g достоверно увеличивается примерно в 20 раз по сравнению с контролем без бактерий. Бактерии B. velezensis BZR 517 и В. velezensis BZR 277 достоверно ингибируют накопление 15-ацетил-ДОНа на 33-56 %. Однако жидкая культура P.chlororaphis BZR 245-F достоверно стимулирует синтез 15-ацетил-ДОНа на 34 %. Содержание ЗЕН как в чистом виде, так и его производных в значительной степени подавляется под действием бактерий рода Bacillus. Этот процесс больше относится к супернатантам, когда содержание ЗЕН ингибируется на 30-72 %. Жидкая культура бактерий B.velezensis BZR 336g стимулирует накопление ЗЕН на 70%. В то же время жидкая культура B. velezensis BZR 517 и В. velezensis BZR 277 снижает ЗЕН на 56-79 %. Однако все опытные варианты бактерий рода Pseudomonas стимулируют накопление ЗЕН на 51-94 %. Что же касается призводных ЗЕН α- и β-зеараленола, то синтез этих микотоксинов ингибируется на 48-77 % жидкой культурой B. velezensis BZR 517 и В. velezensis BZR 277, супернатанты этих бактерий также подавляют содержание α- и β-зеараленола на 54-74 %. Бактерии же рода Pseudomonas в основном способствуют значительному повышению содержания α- и β-зеараленола. Таким образом, результаты исследований показывают значительное стимулирование роста фитопатогенного гриба F.graminearum BZR60318, при этом контаминация субстрата микотоксинами в большинстве вариантов ощутимо снижается. Можно предположить, что бактерии оказывают влияние на структуру синтезированных микотоксинов.

Публикации

1. Сидорова Т.М., Аллахвердян В.В., Астахов М.М., Гогина Н.Н., Асатурова А.М. ВЛИЯНИЕ ЖИДКИХ КУЛЬТУР И СУПЕРНАТАНТОВ БАКТЕРИЙ РОДА BACILLUS НА РОСТ ГРИБА FUSARIUM GRAMINEARUM И НАКОПЛЕНИЕ ЕГО МИКОТОКСИНОВ ДОСТИЖЕНИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ АПК, Том: 39, Номер: 6, Страницы: 35-41 (год публикации - 2025)
10.53859/02352451_2025_39_6_35