Биополимерные композиты грибного происхождения против бактериального фитопатогена

Авторы:
Цивилева О.М. , Перфильева А.И. , Иванова А.А. , Павлова А.Г.
Название:
Биополимерные композиты грибного происхождения против бактериального фитопатогена
Страницы:
210-213
скачано
17 раз(а)


Исследовано влияние биокомпозитов селена, полученных из лекарственных макробазидиомицетов Ganoderma lucidum, Grifola umbellata, Laetiporus sulphureus, Lentinula edodes, Pleurotus ostreatus на жизнеспособность фитопатогенной грамположительной бактерии Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus (Spieck. et Kotth.) Skapt et Burkh (Cms). Показано снижение жизнеспособности бактериальных клеток в результате инкубации с биокомпозитами. Установлено определяющее влияние селенового компонента композитов на изучаемую биологическую активность. Обнаружена зависимость антимикробного действия селенсодержащих опытных образцов от биологического вида гриба. Показаны видоспецифические особенности проявления антибактериального эффекта биокомпозитов, содержащих биометалл(II), в сравнении с биополимерными субстанциями, полученными из того же гриба.
Использование природных полимеров оказывает минимальные отрицательные экологические последствия при разработке и изготовлении новых композитных материалов разнообразного назначения. Особый интерес представляют гибридные нанобиокомпозиты потенциально антимикробного элементного селена [Khiralla, El-Deeb, 2015]. Нами исследована возможность их получения на основе внеклеточных метаболитов высших грибов-макробазидиомицетов. Установлены и оптимизированы условия элиминирования селена в грибных культурах под влиянием диацетофенонилселенида (1,5-дифенилселенопентандион-1,5, бис(бензоилметил)селенид, препарат ДАФС-25) [Древко и др. (Drevko et al.), 2001]. Путем варьирования внешних условий культивирования грибов разработана методика управления биовосстановлением селенорганического субстрата с образованием in vivo нанобиокомпозитов элементного селена [Цивилева и др. (Tsivileva et al.), 2017]. В настоящей работе изучали антибактериальную активность Se-содержащих нанобиокомпозитов, полученных на основе культур грибов родов Ganoderma, Grifola, Laetiporus, Lentinula, Pleurotus, выращенных в присутствии ДАФС-25. Использовали штамм Ac-1405 возбудителя кольцевой гнили картофеля (получен из Всероссийской коллекции микроорганизмов, г. Пущино, Московская обл.). Применяли такие методические приемы, как проведение антимикробных тестов методом диффузии в агар, оценка бактериостатической активности с использованием величины оптической плотности бактериальной суспензии; изучение антимикробных свойств путем высева бактериальных культур, подвергнутых действию тестируемых агентов, для подсчета числа колониеобразующих единиц. Рис. 1. Влияние биокомпозитов (в скобках указана концентрация Se, масс.%) на Cms. К - бактериальная культура без добавок грибного происхождения; К1 - Lentinula edodes (0); К2 - Ganoderma lucidum (0); НК1 - Ganoderma lucidum (0.002); НК2 - Grifola umbellata (0.004); НК3 - Pleurotus ostreatus (0.003); НК4 - Lentinula edodes (0.003); НК5 - Laetiporus sulphureus (0.003) Fig. 1. Effect of biocomposites (Se concentration, mass%, is in brackets) on Cms. К - bacterial culture without supplements of fungal origin; К1 - Lentinula edodes (0); К2 - Ganoderma lucidum (0); НК1 - Ganoderma lucidum (0.002); НК2 - Grifola umbellata (0.004); НК3 - Pleurotus ostreatus (0.003); НК4 - Lentinula edodes (0.003); НК5 - Laetiporus sulphureus (0.003) При добавлении Se-биополимерных композиций в питательные среды Cms наблюдали ухудшение роста бактерий. Установлено определяющее влияние селенового компонента биополимерных композитов на изучаемую биологическую активность. Условия образования полимерных компонентов Se-содержащих и Se-несодержащих грибных субстанций унифицировали по физико-химическим параметрам культивирования; предшествующего процедуре выделения композитов. Определение чувствительности фитопатогена к биокомпозитам проводили, используя метод измерения оптического поглощения бактериальных суспензий ("метод плотности суспензии"). Селенсодержащие агенты обладали гораздо более выраженным антибактериальным эффектом по сравнению с биополимерными субстанциями, полученными из того же гриба (рис. 1). Представленные данные позволили судить о том, что композиты на основе биополимеров грибов различаются по степени выраженности бактерицидного действия в отношении возбудителя кольцевой гнили картофеля. Обнаружили зависимость антимикробного действия селенсодержащих опытных образцов от биологического вида гриба, глубинную культуру которого использовали для получения этих образцов. Имела место зависимость от уровня селена в составе композита (рис. 1), однако при этом было ясно, что само по себе увеличение массовой доли Se не приводило к усилению эффекта. Изучали антибактериальный эффект фракций грибных культур по отношению к возбудителю кольцевой гнили картофеля Clavibacter michiganensis ssp. sepedonicus при введении солей Cu(II), Fe(II), Zn(II), Co(II) в процесс выращивания.  Для изготовления металлсодержащих биообразцов мицелий выращивали глубинным способом, культуральную жидкость отделяли от мицелия фильтрованием, концентрировали выпариванием при 35ºС. Сухую биомассу мицелия измельчали и экстрагировали смесями метанол: вода (4 : 1, v/v) из расчета 10 мл экстрагента на 0.1 г мицелия. Для анализа антибактериальной активности использовали как концентрат культуральной жидкости, так и мицелиальный экстракт, обработанныйсмесями этанол: вода (3 : 1, v/v). Результаты исследования методом диффузии в агар представлены на рисунке 2. Рис. 2. Влияние на Cms (метод диффузии в агар) биокомпозитов (К), содержащих Cu, Fe, Zn, Co,  на основе 1 - Pleurotus ostreatus HK352, 2 - Ganoderma lucidum 1315,  3 - Lentinula edodes F-249, 4 - Grifola umbellata 1622, 5 - Laetiporus sulphureus 120707 Fig. 2. Effect on Cms (agar diffusion method) of biocomposites (К) containing Cu, Fe, Zn, Co, based on  1 - Pleurotus ostreatus HK352, 2 - Ganoderma lucidum 1315, 3 - Lentinula edodes F-249,  4 - Grifola umbellata 1622, 5 - Laetiporus sulphureus 120707 Из представленных данных видно, что композиты на основе биополимеров грибов различаются по степени выраженности бактерицидного действия в отношении кольцевой гнили картофеля в зависимости от металла в составе биокомпозита. Способность угнетения роста возбудителя кольцевой гнили картофеля, выявленная у композита из Grifola umbellata при использовании добавки соли цинка (рис. 2) - единственный случай проявления этим металлом в составе биокомпозита изучаемой биологической активности, превышающей таковую у всех биокомпозитов другого состава. Следует отметить очень умеренную способность угнетения роста тест-микроорганизма, выявленную при использовании биокомпозита на основе кобальта. Получение биополимерных тестируемых субстанций (рисунок 2, К) при исключении соли металла из питательных сред базидиомицетов Pleurotus ostreatus, Ganoderma lucidum, Grifola umbellata не приводило к резко сниженной способности подавлять Cms. Бактерицидную активность субстанций на основе этих культур в отношении бактериального фитопатогена мы выявили и в отсутствие металлсодержащих компонентов питательной среды (рис. 2). Определение чувствительности фитопатогена к биокомпозитам также проводили, используя метод измерения оптического поглощения бактериальных суспензий. Обнаружена зависимость антимикробного действия металлсодержащих опытных образцов от биологического вида гриба, глубинную культуру которого использовали для получения этих образцов.  Бактериостатическая активность биокомпозитов на основе культур Pleurotus ostreatus и Laetiporus sulphureus в отношении бактерий Cms обнаруживалась и в отсутствие Cu, Fe, Zn или Co в составе питательной среды. Максимальной бактериостатической активностью обладали биокомпозиты на основе внеклеточных метаболитов Laetiporus sulphureus. Трутовик серно-желтый - гриб бурой гнили, в отличие от остальных макробазидиомицетов - грибов белой гнили, вовлеченных в наш эксперимент. Вполне возможно, что принадлежность к данной экологической подгруппе ксилотрофов и связанные с этим биохимические особенности L. sulphureus проявляются в аспекте противомикробного действия в отношении Cms. Определяющего влияния металла как компонента биополимерных композитов на изучаемую биологическую активность не установлено. Некоторым положительным эффектом в аспекте усиления бактериостатической активности металлсодержащего биокомпозита по сравнению с не содержащей металла биополимерной грибной субстанцией обладали медь и цинк. Металлсодержащие биокомпозиты не обладали преимуществом и в отношении бактерицидного действия на Cms (рисунок 2). Исключение составили варианты опыта Zn-Grifola umbellata и Fe-Laetiporus sulphureus, в которых соответствующие Zn- и Fe-содержащие биокомпозиты оказались более эффективными.  Таким образом, предложенные селенсодержащие субстанции грибного происхождения обладают бактериостатической и бактерицидной активностью в отношении фитопатогена, вызывающего кольцевую гниль картофеля. Показаны видоспецифические особенности проявления антибактериального эффекта селен- и металлсодержащих биокомпозитов, полученных на основе грибных культур разной систематической принадлежности. При этом металлсодержащие биокомпозиты, в сравнении с биополимерными субстанциями, полученными из того же гриба, в большинстве случаев не обладали существенно более выраженным антибактериальным эффектом.
Заказ
Оформите заказ, наш сотрудник свяжется с вами для уточнения деталей.
Ваша заявка успешно отправлена!
Необходимо принять условия соглашения
Вы заполнили не все обязательные поля
Произошла ошибка, попробуйте ещё раз

Обратный звонок
Представьтесь, мы вам перезвоним.
Ваша заявка успешно отправлена!
Необходимо принять условия соглашения
Вы заполнили не все обязательные поля
Произошла ошибка, попробуйте ещё раз