RU2824035C1 - Composition for protecting potato tubers from damage by phytopathogenic bacteria of genus pectobacterium carotovorum - Google Patents
Composition for protecting potato tubers from damage by phytopathogenic bacteria of genus pectobacterium carotovorum Download PDFInfo
- Publication number
- RU2824035C1 RU2824035C1 RU2023122910A RU2023122910A RU2824035C1 RU 2824035 C1 RU2824035 C1 RU 2824035C1 RU 2023122910 A RU2023122910 A RU 2023122910A RU 2023122910 A RU2023122910 A RU 2023122910A RU 2824035 C1 RU2824035 C1 RU 2824035C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- macrolactin
- composition
- damage
- potato tubers
- pectobacterium carotovorum
- Prior art date
Links
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 title claims abstract description 36
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 title claims abstract description 36
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 241000588701 Pectobacterium carotovorum Species 0.000 title claims abstract description 19
- 230000003032 phytopathogenic effect Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 230000006378 damage Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 title abstract description 11
- XXDIJWSZFWZBRM-QCEWEWFLSA-N (3z,5e,8r,9e,11z,14s,16s,17e,19e,24r)-8,14,16-trihydroxy-24-methyl-1-oxacyclotetracosa-3,5,9,11,17,19-hexaen-2-one Chemical compound C[C@@H]1CCC\C=C\C=C\[C@@H](O)C[C@@H](O)C\C=C/C=C/[C@H](O)C\C=C\C=C/C(=O)O1 XXDIJWSZFWZBRM-QCEWEWFLSA-N 0.000 claims abstract description 31
- XXDIJWSZFWZBRM-CAOGAUQTSA-N Macrolactin A Natural products CC1CCCC=CC=CC(O)CC(O)CC=C/C=C/C(O)CC=CC=C/C(=O)O1 XXDIJWSZFWZBRM-CAOGAUQTSA-N 0.000 claims abstract description 31
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 9
- 241000193744 Bacillus amyloliquefaciens Species 0.000 claims description 9
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 11
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 8
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 8
- 235000012015 potatoes Nutrition 0.000 description 7
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 208000035143 Bacterial infection Diseases 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 4
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 4
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 3
- TWFZGCMQGLPBSX-UHFFFAOYSA-N Carbendazim Natural products C1=CC=C2NC(NC(=O)OC)=NC2=C1 TWFZGCMQGLPBSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 3
- 239000006013 carbendazim Substances 0.000 description 3
- JNPZQRQPIHJYNM-UHFFFAOYSA-N carbendazim Chemical compound C1=C[CH]C2=NC(NC(=O)OC)=NC2=C1 JNPZQRQPIHJYNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000000417 fungicide Substances 0.000 description 3
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000002803 maceration Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 3
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 3
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 3
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241001226430 Bacillus polyfermenticus Species 0.000 description 2
- 244000063299 Bacillus subtilis Species 0.000 description 2
- 235000014469 Bacillus subtilis Nutrition 0.000 description 2
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017741 MH2O Inorganic materials 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 229940104704 bacillus polyfermenticus Drugs 0.000 description 2
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 241000193410 Bacillus atrophaeus Species 0.000 description 1
- 102000005575 Cellulases Human genes 0.000 description 1
- 108010084185 Cellulases Proteins 0.000 description 1
- 241000588881 Chromobacterium Species 0.000 description 1
- 241001136168 Clavibacter michiganensis Species 0.000 description 1
- 239000005749 Copper compound Substances 0.000 description 1
- 241000194032 Enterococcus faecalis Species 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 1
- 241000192125 Firmicutes Species 0.000 description 1
- 238000012404 In vitro experiment Methods 0.000 description 1
- 239000006137 Luria-Bertani broth Substances 0.000 description 1
- 208000031888 Mycoses Diseases 0.000 description 1
- 241000966114 Pectobacterium sp. Species 0.000 description 1
- 102000035195 Peptidases Human genes 0.000 description 1
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 description 1
- 244000046052 Phaseolus vulgaris Species 0.000 description 1
- 235000010627 Phaseolus vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 108010059820 Polygalacturonase Proteins 0.000 description 1
- 239000004365 Protease Substances 0.000 description 1
- 241000226031 Pseudomonas brassicacearum Species 0.000 description 1
- 241000589623 Pseudomonas syringae pv. syringae Species 0.000 description 1
- 241000589771 Ralstonia solanacearum Species 0.000 description 1
- 241000499366 Salinivibrio Species 0.000 description 1
- 241000831652 Salinivibrio sharmensis Species 0.000 description 1
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 1
- 239000004098 Tetracycline Substances 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 241000589636 Xanthomonas campestris Species 0.000 description 1
- 241001148118 Xanthomonas sp. Species 0.000 description 1
- 241000589643 Xanthomonas translucens Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002647 aminoglycoside antibiotic agent Substances 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 208000022362 bacterial infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 244000000005 bacterial plant pathogen Species 0.000 description 1
- 230000003385 bacteriostatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 150000001793 charged compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 1
- 150000001880 copper compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012272 crop production Methods 0.000 description 1
- 238000003967 crop rotation Methods 0.000 description 1
- 239000012531 culture fluid Substances 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 235000021186 dishes Nutrition 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000001437 electrospray ionisation time-of-flight quadrupole detection Methods 0.000 description 1
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 1
- 229940032049 enterococcus faecalis Drugs 0.000 description 1
- 108010093305 exopolygalacturonase Proteins 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 230000002538 fungal effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 150000002596 lactones Chemical group 0.000 description 1
- 239000003120 macrolide antibiotic agent Substances 0.000 description 1
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 244000000010 microbial pathogen Species 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000004237 preparative chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000013076 target substance Substances 0.000 description 1
- 235000019364 tetracycline Nutrition 0.000 description 1
- 229940040944 tetracyclines Drugs 0.000 description 1
- 150000003522 tetracyclines Chemical class 0.000 description 1
- 230000000451 tissue damage Effects 0.000 description 1
- 231100000827 tissue damage Toxicity 0.000 description 1
- 239000012137 tryptone Substances 0.000 description 1
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техникиField of technology
Изобретение относится к биотехнологии, а именно к защите клубней картофеля от поражения фитопатогенными бактериями рода Pectobacterium carotovorum при хранении.The invention relates to biotechnology, namely to the protection of potato tubers from damage by phytopathogenic bacteria of the genus Pectobacterium carotovorum during storage.
Уровень техники.State of the art.
Болезни растений микробной этиологии представляют серьезную угрозу биобезопасности человека во всем мире. До недавнего времени считалось, что бактерии наносят относительно меньший экономический ущерб по сравнению с грибками и вирусами. Сегодня нет сомнений в том, что болезни растений, вызываемые бактериальными патогенами, накладывают серьезные ограничения на производство сельскохозяйственных культур и приводят к значительным ежегодным потерям в глобальном масштабе (Sundin, G.W., Castiblanco, L.F., Yuan, X., Zeng, Q. and Yang, C.-H. (2016) Bacterial disease management: challenges, experience, innovation and future prospects. Molecular Plant Pathology 17: 1506-1518). Наблюдается рост инфекций растений, вызванных Pseudomonas syringae, Xanthomonas translucens, Pectobacterium sp., Xanthomonas sp., Clavibacter michiganensis и Ralstonia solanacearum (Leadbeater et. al. 2014). Pectobacterium carotovorum — грамотрицательная бактерия, широко распространенная во всем мире. Способность продуцировать ряд ферментов, разлагающих клеточную стенку растений, включая пектиназы, целлюлазы и протеазы, определяет присутствие этого вида в списке 10 основных фитопатогенных микроорганизмов (Mansfield, J., Genin, S., Magori, S., Citovsky, V., Sriariyanum, M., Ronald, P., Dow, M., Verdier, V., Beer, S.V., Machado, M.A., Toth, I., Salmond, G., and Foster, G.D. (2012) Top 10 plant pathogenic bacteria in molecular plant pathology. Molecular Plant Pathology 13: 614-629. https://doi.org/10.1111/j.1364-3703.2012.00804.x ). Pectobacterium carotovorum вызывает мягкую гниль на многих типах растений, в том числе на картофеле (Solanum tuberosum).Plant diseases of microbial etiology pose a serious threat to human biosecurity worldwide. Until recently, bacteria were considered to cause relatively less economic damage compared to fungi and viruses. Today, there is no doubt that plant diseases caused by bacterial pathogens impose serious limitations on crop production and lead to significant annual losses on a global scale (Sundin, GW, Castiblanco, LF, Yuan, X., Zeng, Q. and Yang, C.-H. (2016) Bacterial disease management: challenges, experience, innovation and future prospects. Molecular Plant Pathology 17: 1506-1518). There is an increase in plant infections caused by Pseudomonas syringae, Xanthomonas translucens, Pectobacterium sp., Xanthomonas sp., Clavibacter michiganensis, and Ralstonia solanacearum (Leadbeater et. al. 2014). Pectobacterium carotovorum is a Gram-negative bacterium that is widely distributed worldwide. The ability to produce a range of plant cell wall degrading enzymes, including pectinases, cellulases, and proteases, determines the presence of this species in the list of top 10 plant pathogenic microorganisms (Mansfield, J., Genin, S., Magori, S., Citovsky, V., Sriariyanum, M., Ronald, P., Dow, M., Verdier, V., Beer, S. V., Machado, M. A., Toth, I., Salmond, G., and Foster, G. D. (2012) Top 10 plant pathogenic bacteria in molecular plant pathology. Molecular Plant Pathology 13: 614–629. https://doi.org/10.1111/j.1364-3703.2012.00804.x ). Pectobacterium carotovorum causes soft rot on many types of plants, including potato (Solanum tuberosum).
Известен способ обработки клубней картофеля перед закладкой на хранение (источник [1]: патент RU 2534561). Способ предусматривает обработку клубней картофеля биопрепаратом, содержащим биомассу Bacillus amyloliquefaciens ВКПМ В-11008 с титром вегетативных клеток и спор 1,24÷1,30×1010 КОЕ/мл и гуматы. Изобретение обеспечивает ингибирование развития грибных и бактериальных болезней клубней картофеля при хранении. A method for treating potato tubers before storing them is known (source [1]: patent RU 2534561). The method involves treating potato tubers with a biopreparation containing Bacillus amyloliquefaciens VKPM B-11008 biomass with a titer of vegetative cells and spores of 1.24÷1.30×10 10 CFU/ml and humates. The invention inhibits the development of fungal and bacterial diseases of potato tubers during storage.
Известен штамм бактерий Bacillus subtilis Б 93 ВИЗР для защиты картофеля от болезней при хранении (источник [2]: патент RU 2538157). Изобретение позволяет повысить сохранность клубней.The strain of bacteria Bacillus subtilis B 93 VIZR is known for protecting potatoes from diseases during storage (source [2]: patent RU 2538157). The invention allows for increased preservation of tubers.
Известна композиция для защиты картофеля в периоды его хранения и вегетации и способ ее получения (источник [3]: патент RU 2602447). Для получения композиции смешивают карбендазим с полисахаридами в соотношении (в мас.ч.): карбендазим: полисахариды - 1:2-1:10, добавляют к полученной смеси мелющие элементы в соотношении (в мас.ч.): смесь карбендазима и полисахаридов : мелющие элементы - 1:30-1:50. Изобретение позволяет эффективно защитить картофель от болезней при его выращивании и в период его хранения.A composition for protecting potatoes during storage and vegetation periods and a method for obtaining it are known (source [3]: patent RU 2602447). To obtain the composition, carbendazim is mixed with polysaccharides in the following ratio (in parts by weight): carbendazim: polysaccharides - 1:2-1:10, grinding elements are added to the resulting mixture in the following ratio (in parts by weight): a mixture of carbendazim and polysaccharides: grinding elements - 1:30-1:50. The invention makes it possible to effectively protect potatoes from diseases during their cultivation and storage period.
Известно средство для повышения урожайности и защиты картофеля от фитопатогенных грибов (источник [4]: патент RU 2655848). Средство включает суспензию штамма Bacillus atrophaeus ВКПМ В-11474 с титром вегетативных клеток и спор 1×108 КОЕ/мл, полученную на бобовом отваре. Средство позволяет реализовать указанное назначение.A means for increasing the yield and protecting potatoes from phytopathogenic fungi is known (source [4]: patent RU 2655848). The means includes a suspension of the Bacillus atrophaeus strain VKPM B-11474 with a titer of vegetative cells and spores of 1×10 8 CFU/ml, obtained on a bean broth. The means allows the specified purpose to be realized.
Надлежащая сельскохозяйственная практика, культивация и севооборот являются важными инструментами для сведения к минимуму воздействия патогенных бактерий на сельскохозяйственные культуры. Однако, эти меры не приводят к полному успеху, и бактериальные болезни сельскохозяйственных культур оказываются трудно поддающимися контролю. Если список фунгицидов насчитывает сотни препаратов, то ряд антибактериальных препаратов ограничивается соединениями меди в сочетании с фунгицидами, реже это могут быть антибиотики аминогликозиды или тетрациклины, применяемые для обработки плодовых деревьев в некоторых странах (Leadbeater, A.J. 2014, Plant Health Management: Fungicides and Antibiotics. Encyclopedia of Agriculture and Food Systems 408-424.). Антибиотики являются хорошим решением против бактериозов растений, но большинство из них зарезервировано для медицинской практики.Good agricultural practices, cultivation and crop rotation are important tools to minimize the impact of pathogenic bacteria on crops. However, these measures do not lead to complete success, and bacterial diseases of agricultural crops are difficult to control. While the list of fungicides includes hundreds of preparations, the number of antibacterial preparations is limited to copper compounds in combination with fungicides, less often these may be aminoglycoside antibiotics or tetracyclines used for the treatment of fruit trees in some countries (Leadbeater, A.J. 2014, Plant Health Management: Fungicides and Antibiotics. Encyclopedia of Agriculture and Food Systems 408-424.). Antibiotics are a good solution against plant bacterial diseases, but most of them are reserved for medical practice.
Макролактин А – это макролидный антибиотик, имеющий в основе своей структуры 24-членное лактонное кольцо. Антимикробное действие макролактина А было исследовано в отношении микроорганизмов, имеющих клиническое значение. Первая работа по изучению антибактериальной активности макролактина А была проведена в 1989 году и показала антибиотический эффект на грамположительные микроорганизмы Staphylococcus aureus и Bacillus subtilis в концентрациях 5 и 20 мкг/диск соответственно (Gustafson et al. 1989). Последующие работы показали, что макролактин А способен подавлять рост грамположительных бактерий S. aureus IFO 12732 и B. subtilis IFO 3134 в концентрациях 10 и 60 мкг/мл, но не способен подавлять грамотрицательные бактерии E. coli IFO3301 и Salinivibrio costicols ATCC 22508 (Nagao et al. 2001). Макролактин А, используемый в работе (Romero-Tabarez et al. 2006), в концентрации 50 мкг/диск подавлял рост различных штаммов S. aureus с зонами подавления 18–35 мм, и показал отсутствие активности в отношении различных штаммов Enterococcus faecalis.Macrolactin A is a macrolide antibiotic with a 24-membered lactone ring as its base structure. The antimicrobial activity of macrolactin A has been studied against microorganisms of clinical importance. The first study of the antibacterial activity of macrolactin A was conducted in 1989 and showed an antibiotic effect on the gram-positive microorganisms Staphylococcus aureus and Bacillus subtilis at concentrations of 5 and 20 μg/disc, respectively (Gustafson et al. 1989). Subsequent studies have shown that macrolactin A is able to inhibit the growth of the Gram-positive bacteria S. aureus IFO 12732 and B. subtilis IFO 3134 at concentrations of 10 and 60 μg/mL, but is inactive against the Gram-negative bacteria E. coli IFO3301 and Salinivibrio costicols ATCC 22508 (Nagao et al. 2001). Macrolactin A used in the study (Romero-Tabarez et al. 2006) at a concentration of 50 μg/disc inhibited the growth of various strains of S. aureus with inhibition zones of 18–35 mm, and showed no activity against various strains of Enterococcus faecalis .
Известен антибактериальный макролактин А, производимый Bacillus polyfermenticus KJS-2 (источник [5]: патент US 2010087516). Изобретение относится к применению макролактина А, продуцируемого Bacillus polyfermenticus KJS-2 (KCCM 10769P), в качестве антибиотика против клинически значимых бактерий. Таким образом, использование макролактина А ограничивается его применением в медицине.Antibacterial macrolactin A produced by Bacillus polyfermenticus KJS-2 is known (source [5]: patent US 2010087516). The invention relates to the use of macrolactin A produced by Bacillus polyfermenticus KJS-2 (KCCM 10769P) as an antibiotic against clinically significant bacteria. Thus, the use of macrolactin A is limited to its use in medicine.
Сущность изобретения.The essence of the invention.
Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение является создание композиции на основе антибиотика макролактина А, эффективной для защиты клубней картофеля от поражения фитопатогенными бактериями рода Pectobacterium carotovorum. The technical problem that the claimed invention is aimed at solving is the creation of a composition based on the antibiotic macrolactin A, effective for protecting potato tubers from damage by phytopathogenic bacteria of the genus Pectobacterium carotovorum.
Технический результат заключается в защите клубней картофеля от поражения фитопатогенными бактериями рода Pectobacterium carotovorum с целью повышения сроков хранения при применении композиции, содержащей экстракт культуральной среды B.velezensis - продуцента макролактина А и водный раствор диметилсульфоксида. The technical result consists in protecting potato tubers from damage by phytopathogenic bacteria of the genus Pectobacterium carotovorum in order to increase shelf life when using a composition containing an extract of the culture medium of B.velezensis - a producer of macrolactin A and an aqueous solution of dimethyl sulfoxide.
Указанный технический результат достигается тем, что композиция для защиты клубней картофеля от поражения фитопатогенными бактериями Pectobacterium carotovorum, характеризующаяся тем, что содержит экстракт культуральной среды B.velezensis - продуцента макролактина А с содержанием не менее 75% макролактина А и водный раствор 50% диметилсульфоксида.The specified technical result is achieved in that the composition for protecting potato tubers from damage by phytopathogenic bacteria Pectobacterium carotovorum is characterized by the fact that it contains an extract of the culture medium of B.velezensis - a producer of macrolactin A with a content of at least 75% macrolactin A and an aqueous solution of 50% dimethyl sulfoxide.
Предусмотрено, что композиция содержит 10 мг экстракта культуральной среды B.velezensis с содержанием не менее 75% макролактина А и 10 мл водного раствора 50% диметилсульфоксида.It is envisaged that the composition contains 10 mg of an extract of the culture medium of B.velezensis containing at least 75% macrolactin A and 10 ml of an aqueous solution of 50% dimethyl sulfoxide.
Осуществление изобретения.Implementation of the invention.
Штамм-продуцент макролактина А B.velezensis X-Bio-1 был получен при изучении образцов почв Краснодарского края России и депонирован в 2021 году в Ведомственной коллекции полезных микроорганизмов сельскохозяйственного назначения под номером RCAM05392 Культивирование штамма проводилось в конической колбе объемом 1 л в среде аналогичной LB-бульону (на литр среды, гр.: триптон – 10, дрожжевого экстракта – 5, NaCl – 2) в течение 48 часов. The macrolactin A-producing strain B.velezensis X-Bio-1 was obtained during the study of soil samples from the Krasnodar Territory of Russia and deposited in 2021 in the Departmental Collection of Beneficial Microorganisms for Agricultural Purposes under number RCAM05392. The strain was cultivated in a 1-liter conical flask in a medium similar to LB broth (per liter of medium, g: tryptone - 10, yeast extract - 5, NaCl - 2) for 48 hours.
Бактериальную биомассу отделяли центрифугированием: 9 тыс g, 20 минут. Переносили супернатант в отдельную емкость из стекла, проводили экстракцию антимикробного компонента этилацетатом: смешивали культуральную среду и этилацетат в соотношении 1:1, на магнитной мешалке перемешивали смесь в течение 1 часа. Отделяли фазу этилацетата от водной фазы с помощью делительной воронки. Этилацетат упаривали досуха с использованием вакуумного испарителя. Полученный экстракт повторно растворяли в ацетонитриле и высушивали под вакуумом. Полученный препарат представляет собой маслянистую субстанцию желто-коричневого цвета. Выделение обогащенной макролактином А фракции проводили с использованием препаративной хроматографии низкого давления с картриджами типа SepaFlash (Santai Techologies, Китай) в ступенчатом градиенте элюэента: 100 % ацетонитрил (буфер Б) и бидистиллированная вода (буфер А), скорость потока – 30-40 мл/мин, детектирование поглощения на 220 нм. Выход целевой фракции на 10 мин (градиент буфера Б – 70 %) (фиг. 1а). Полученную фракцию высушивали под вакуумом. Полученный обогащенный экстракт представляет собой порошок светло-желтого цвета.The bacterial biomass was separated by centrifugation: 9 thousand g, 20 minutes. The supernatant was transferred to a separate glass container, the antimicrobial component was extracted with ethyl acetate: the culture medium and ethyl acetate were mixed in a 1:1 ratio, the mixture was stirred on a magnetic stirrer for 1 hour. The ethyl acetate phase was separated from the aqueous phase using a separatory funnel. Ethyl acetate was evaporated to dryness using a vacuum evaporator. The resulting extract was re-dissolved in acetonitrile and dried under vacuum. The resulting preparation is an oily substance of yellow-brown color. The fraction enriched in macrolactin A was isolated using low-pressure preparative chromatography with SepaFlash cartridges (Santai Technologies, China) in a step gradient of eluent: 100% acetonitrile (buffer B) and bidistilled water (buffer A), flow rate of 30-40 ml/min, detection of absorption at 220 nm. The yield of the target fraction was 10 min (buffer B gradient was 70%) (Fig. 1a). The resulting fraction was dried under vacuum. The enriched extract was a light yellow powder.
Таким образом, хроматографические подходы к выделению активного компонента из экстракта культуральной жидкости были направлены на минимизацию этапов очистки. Используемый подход позволил достичь чистоты целевого вещества (макролактина А) не менее 75 %, определяемой по соотношению площадей хроматографических пиков (фиг. 1б).Thus, chromatographic approaches to the isolation of the active component from the culture fluid extract were aimed at minimizing the purification stages. The approach used allowed achieving a purity of the target substance (macrolactin A) of at least 75%, determined by the ratio of the areas of the chromatographic peaks (Fig. 1b).
Анализ масс-спектра показал, что антимикробной фракции соответствует молекулярный ион [M+Na]+ 425.06794, для которого была рассчитана брутто-формула C24H34O5. Аналогично брутто-формулы были рассчитаны для дочерних ионов (табл. 1).Согласно полученным данным, выделенный антибиотик по молекулярной массе и по ионным продуктам является макролактином А. Mass spectrum analysis showed that the antimicrobial fraction corresponds to the molecular ion [M+Na]+ 425.06794, for which the gross formula C 24 H 34 O 5 was calculated. Similarly, the gross formulas were calculated for the daughter ions (Table 1). According to the data obtained, the isolated antibiotic is macrolactin A by molecular weight and ionic products.
Композицию готовили путем смешивания экстракта культуральной среды B.velezensis – штамма-продуцента макролактина А и водного раствора диметилсульфоксида.The composition was prepared by mixing the extract of the culture medium of B.velezensis , a strain producing macrolactin A, and an aqueous solution of dimethyl sulfoxide.
Таблица 1. Table 1.
Детектирование макролактина А с использованием ВЭЖХ/ESI-Q-TOFDetection of Macrolactin A Using HPLC/ESI-Q-TOF
(режим положительных ионов)Ion product
(positive ion mode)
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1.Example 1.
Оценка антимикробных свойств композиции в отношении фитопатогена картофеля P. carotovorum в опыте in vitro.Evaluation of the antimicrobial properties of the composition against the potato phytopathogen P. carotovorum in an in vitro experiment.
Для проведения испытания брали экстракт культуральной среды B.velezensi содержанием не менее 75% макролактина А в количестве 10 мг, навешивали в пробирку с последующим добавлением 10 мл водного раствора диметилсульфоксида (ДМСО) (50 % воды и 50 % ДМСО). Оценку минимально бактерицидных концентраций (МБК) проводили согласно руководству M26-A от Clinical and Laboratory Standards Institute (https://clsi.org). To conduct the test, an extract of the B. velezensi culture medium containing at least 75% macrolactin A in an amount of 10 mg was taken, weighed into a test tube, and then 10 ml of an aqueous solution of dimethyl sulfoxide (DMSO) (50% water and 50% DMSO) were added. The minimum bactericidal concentrations (MBC) were assessed according to the M26-A guideline from the Clinical and Laboratory Standards Institute (https://clsi.org).
Среди тест-штаммов наибольшая чувствительность к действию композиции была установлена для фитопатогенного штамма P.carotovorum BKM B-1247 (табл. 2).Among the test strains, the highest sensitivity to the action of the composition was established for the phytopathogenic strain P.carotovorum BKM B-1247 (Table 2).
Таблица 2.Table 2.
Спектр антимикробной активности композиции для защиты клубней картофеля от поражения фитопатогенными бактериямиSpectrum of antimicrobial activity of the composition for protecting potato tubers from damage by phytopathogenic bacteria
рода Pectobacterium carotovorum genus Pectobacterium carotovorum
Оценка динамики развития бактерицидного эффекта (кривые «время-элиминация») при воздействии композиции была проведена на наиболее чувствительном штамме P. carotovorum BKM B-1247. Кривые «время-элиминация» позволяют оценить биоцидный потенциал различных противомикробных препаратов. Действие композиции, взятой в концентрации 25 мкг/мл, было бактериостатическим в первые 4 часа и переходило в бактерицидное к 8 часу соинкубирования (фиг. 2). Быстрый бактерицидный эффект в течение 2 часов достигался при концентрации композиции 50 мкг/мл (фиг. 2). Бактерии соинкубировали в течение 24 часов с макролактином А, взятым в концентрациях, соответствовавших 1 МИК и 2 МИК.The dynamics of the development of the bactericidal effect (time-elimination curves) under the influence of the composition was assessed on the most sensitive strain of P. carotovorum BKM B-1247. The time-elimination curves allow one to assess the biocidal potential of various antimicrobial preparations. The effect of the composition taken at a concentration of 25 μg/ml was bacteriostatic in the first 4 hours and became bactericidal by the 8th hour of coincubation (Fig. 2). A rapid bactericidal effect within 2 hours was achieved at a composition concentration of 50 μg/ml (Fig. 2). The bacteria were coincubated for 24 hours with macrolactin A taken at concentrations corresponding to 1 MIC and 2 MIC.
Таким образом, композиция, обогащенная макролактином А, обладает бактерицидным механизмом антимикробного действия, с более выраженным эффектом в отношении фитопатогенов вида P.carotovorum.Thus, the composition enriched with macrolactin A has a bactericidal mechanism of antimicrobial action, with a more pronounced effect against phytopathogens of the P.carotovorum species.
Пример 2. Example 2.
Оценка антимикробных свойств композиции в отношении фитопатогена картофеля Pectobacterium carotovorum в опыте ex vivo. Обработка композицией клубней картофеля. Evaluation of antimicrobial properties of the composition against the potato phytopathogen Pectobacterium carotovorum in an ex vivo experiment. Treatment of potato tubers with the composition.
Эффективность композиции как протравителя определяли в биологических испытаниях с использованием клубней картофеля. Экстракт культуральной среды B.velezensi с содержанием не менее 75% макролактина А навешивали в количестве 10 мг в емкость пульверизатора. Растворяли концентрат путем добавления 10 мл водного раствора диметилсульфоксида (ДМСО) (50 % воды и 50 % ДМСО). Контрольный образец содержал используемый растворитель. The effectiveness of the composition as a seed dressing was determined in biological tests using potato tubers. An extract of the B.velezensi culture medium containing at least 75% macrolactin A was weighed in an amount of 10 mg into a spray bottle. The concentrate was dissolved by adding 10 ml of an aqueous solution of dimethyl sulfoxide (DMSO) (50% water and 50% DMSO). The control sample contained the solvent used.
Картофель подготавливали к обработке. Для этого клубни отмывали от частиц земли, обрабатывали 3% перекисью водорода в течение 30 минут и нарезали на поперечные доли толщиной 5-7 мм. Наносили экстракт на поверхность картофеля пульверизатором. После подсыхания поверхности иннокулировали культуру P. carotovorum BKM Б-1247 в титре 107 КОЕ/мл в обьеме 10 мкл на поверхность картофеля. Инкубировали картофель в чашках Петри в течении 72 часов, при температуре 28 °С. Potatoes were prepared for processing. For this, tubers were washed from soil particles, treated with 3% hydrogen peroxide for 30 minutes and cut into transverse slices 5-7 mm thick. The extract was applied to the surface of the potato with a sprayer. After the surface dried, the culture of P. carotovorum BKM B-1247 was inoculated at a titer of 10 7 CFU/ml in a volume of 10 μl on the surface of the potato. Potatoes were incubated in Petri dishes for 72 hours at a temperature of 28 °C.
Предварительная обработка клубней картофеля композицией с содержанием макролактин А не менее 75% замедляла развитие симптомов мацерации тканей по сравнению с контрольной группой (клубни без обработки). На фиг. 3 показаны обработанные композицией картофельные диски – 3г, 3д, 3е, и не обработанные композицией картофельные диски – 3а, 3б, 3в. Репрезентативные фото развития симптомов мягкой гнили на необработанных - контроль (а-в) и предварительно обработанных - опыт (г-е). Фотографии сделаны через 24 (а, г), 48 (б, д) и 72 ч (в, е). Preliminary treatment of potato tubers with a composition containing at least 75% macrolactin A slowed down the development of tissue maceration symptoms compared to the control group (untreated tubers). Fig. 3 shows potato discs treated with the composition – 3g, 3d, 3e, and potato discs not treated with the composition – 3a, 3b, 3c. Representative photos of the development of soft rot symptoms on untreated – control (a-c) and pretreated – experiment (d-e). The photos were taken after 24 (a, d), 48 (b, d) and 72 h (c, e).
В первые сутки на необработанных образцах картофеля появились признаки мацерации тканей (фиг. 3а). Через 48-72 часа четко были выражены симптомы поражения тканей картофеля (фиг. 3б, 3в), масса пораженной ткани составляла около 50% от массы всего картофеля (фиг. 3ж). В свою очередь, ткани картофеля, обработанного композицией, содержащей не менее 75% макролактина А, оставались визуально целостными даже к третьим суткам проведения эксперимента (фиг. 3г, 3д, 3е). Оценка степени мацерации тканей показала, что не более 10 процентов биомассы картофеля было затронуто действием фитопатогена (фиг. 3ж). On the first day, signs of tissue maceration appeared on untreated potato samples (Fig. 3a). After 48-72 hours, symptoms of potato tissue damage were clearly expressed (Fig. 3b, 3c), the mass of damaged tissue was about 50% of the mass of the entire potato (Fig. 3g). In turn, the tissues of potatoes treated with a composition containing at least 75% macrolactin A remained visually intact even by the third day of the experiment (Fig. 3g, 3e, 3e). Evaluation of the degree of tissue maceration showed that no more than 10 percent of the potato biomass was affected by the phytopathogen (Fig. 3g).
Таким образом, проведенные биологические испытания подтвердили, что заявляемая композиция для защиты клубней картофеля от поражения фитопатогенными бактериями рода P.carotovorum с содержанием не менее 75% макролактина А эффективна и может быть использована для защиты клубней картофеля с целью повышения сроков хранения.Thus, the conducted biological tests confirmed that the claimed composition for protecting potato tubers from damage by phytopathogenic bacteria of the genus P.carotovorum with a content of at least 75% macrolactin A is effective and can be used to protect potato tubers in order to increase shelf life.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2824035C1 true RU2824035C1 (en) | 2024-07-31 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2534561C2 (en) * | 2013-08-21 | 2014-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Бациз" | Method of treatment of potato tubers before placement for storage |
| WO2017087914A2 (en) * | 2015-11-20 | 2017-05-26 | Duke University | Urea biosensors and uses thereof |
| CA3026491A1 (en) * | 2016-06-05 | 2017-12-14 | Snipr Technologies Limited | Selectively altering microbiota for immune modulation |
| RU2655848C1 (en) * | 2016-12-21 | 2018-05-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ФГБОУ ВО "Астраханский государственный технический университет" | Means for increasing the yield and protecting plants of solanaceae family from phytopathogenic mushrooms |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2534561C2 (en) * | 2013-08-21 | 2014-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Бациз" | Method of treatment of potato tubers before placement for storage |
| WO2017087914A2 (en) * | 2015-11-20 | 2017-05-26 | Duke University | Urea biosensors and uses thereof |
| CA3026491A1 (en) * | 2016-06-05 | 2017-12-14 | Snipr Technologies Limited | Selectively altering microbiota for immune modulation |
| RU2655848C1 (en) * | 2016-12-21 | 2018-05-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ФГБОУ ВО "Астраханский государственный технический университет" | Means for increasing the yield and protecting plants of solanaceae family from phytopathogenic mushrooms |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Arunachalam et al. | Studies on bioprospecting of endophytic bacteria from the medicinal plant of Andrographis paniculata for their antimicrobial activity and antibiotic susceptibility pattern | |
| Muthukumarasamy et al. | Antagonistic potential of N2-fixing Acetobacter diazotrophicus against Colletotrichum falcatum Went., a causal organism of red-rot of sugarcane | |
| KR20010112933A (en) | A strain of bacillus pumilus for controlling plant diseases | |
| KR20000045843A (en) | Microorganisms having anti-fungal activity on pathogenic fungi, novel anti-fungal compounds, and microorganism pesticides | |
| CN111019866B (en) | Endophytic bacillus of Pu' er tea tree leaves and application thereof | |
| Nath et al. | Ultrastructural effect on mastitis pathogens by extract of endophytic fungi associated with ethnoveterinary plant, Hibiscus sabdariffa L. | |
| KR100879220B1 (en) | Antimicrobial Peptides BCMC21 Against Phytopathogenic Bacteria | |
| JP2023553190A (en) | Pseudomonas strains and their metabolites that control plant diseases | |
| RU2824035C1 (en) | Composition for protecting potato tubers from damage by phytopathogenic bacteria of genus pectobacterium carotovorum | |
| KR20230080450A (en) | Pseudomonas strains and their metabolites for controlling plant diseases | |
| US20100285054A1 (en) | Antimicrobial Composition Comprising Fungal Extract, Process for Producing Fungal Extract and Method for Protecting Organisms | |
| WO2010115802A1 (en) | New actinomycetes strain compositions and their use for the prevention and/or the control of micro organism inducing plant diseases | |
| Shafeeq et al. | Evaluation of the efficiency of some desert plant extracts in the growth of Agaricus bisporus and the inhibition of some of its pathogens | |
| Kolundzic et al. | Antimicrobial and cytotoxic activities of the sulphur shelf medicinal mushroom, Laetiporus sulphureus (Agaricomycetes), from Serbia | |
| KR101418492B1 (en) | Novel mannosyl lipid derivatives derived from Simplicillium lamellicola KRICT3 and composition containing the same for control plant diseases or insects | |
| KR100754836B1 (en) | Seratia primutica A21-1-4 strain, biological control of plant late blight using the strain and antibacterial active compound produced by the strain | |
| KR100879221B1 (en) | Antimicrobial Peptides for Plant Pathogenic Bacteria JRS22 | |
| US20240237645A1 (en) | Glycoside compound of fatty acids, composition comprising it, process for its obtention and methods to apply it on plants or fruits or both at the same time | |
| KR20090048744A (en) | Antimicrobial Peptides BCM12 Against Phytopathogenic Bacteria | |
| EP3679049B1 (en) | Glycoside compound of fatty acids, composition comprising it, process for its obtention and methods to apply it on plants or fruits or both at the same time | |
| KR100325632B1 (en) | Antifungal microorganism specific for pathogenic fungi, agricultural chemicals containing the same and a process for preparation thereof | |
| Suryan et al. | Screening of antibacterial activity of endophytic fungi Phoma europhyrena against human pathogenic bacteria | |
| KR101972010B1 (en) | Composition for controlling plant diseases comprising pharbitin isolated from Pharbitis nil as effective component and method for controlling plant diseases using the same | |
| Hateet | Evaluation of Antimicrobial and Antioxidant activity of secondary metabolites isolated from endophytic bacterium Bacillus megaterium isolated from wheat root in Iraq | |
| KR100325633B1 (en) | Antifungal microorganism specific for pathogenic fungi, agricultural chemicals containing the same and a process for preparation thereof |