В Корее обнаружили, что дрожжи из плоножек хурмы подавляют рост грибка антракноза
Корреспондент Гу Бон Хёк
- Институт традиционной корейской медицины выяснил принцип антибактериального действия дрожжей, полученных из плодоножек хурмы
- Подавление роста плесени на 65 %, уменьшение размера пораженных участков на плодах хурмы на 44%
Ариранур Ханифадли (слева), аспирант UST, и доктор Кан Ён Мин демонстрируют запатентованные микроорганизмы, полученные из хурмы [Предоставлено Корейским институтом восточной медицины]
Подтверждена возможность применения экологически чистой технологии борьбы с вредителями, способной заменить химические пестициды, с использованием плодоножек хурмы, которые ранее выбрасывались после сбора урожая. В частности, было установлено, что дрожжи, обитающие на плодоножках хурмы, подавляют рост грибка антракноза, наносящего значительный ущерб хурмовым деревьям.
27 октября Корейский институт восточной медицины (Korea Institute of Oriental Medicine) сообщил, что исследовательская группа под руководством Кан Ён Мина, руководителя лаборатории прикладных исследований ресурсов традиционной корейской медицины, с помощью геномного и метаболического анализа выяснила механизм подавления антракноза хурмы дрожжами Metschnikowia persimmonesis, выделенным из плодоножек хурмы.
Антракноз хурмы — это болезнь, вызываемая грибками рода Colletotrichum, которые поражают плоды, листья и ветви хурмы, вызывая появление чёрных пятен. В тяжёлых случаях плоды опадают преждевременно, нанося значительный ущерб фермерам. Чтобы предотвратить это, фермеры распыляют химические пестициды более 10 раз в год, однако постоянно поднимаются вопросы об остатках пестицидов и резистентности к препаратам.
Исследовательская группа обратила внимание на плодоножку хурмы, которая не только используется как лекарственное средство в традиционной корейской медицине, но и упоминаются в древнем трактате «Донъибогам». Учёные проанализировали механизм действия дрожжей «Metschnikowia persimmonesis KIOM_G15050», встречающегося в плодоножках хурмы и который подавляет развитие грибка, вызывающего антракноз.
Результаты анализа показали, что эта дрожжевая культура сначала поглощает железо — элемент, необходимый для роста грибка, — тем самым препятствуя развитию патогена. Кроме того, было установлено, что она вырабатывает ферменты, расщепляющие клеточную стенку грибка, и образует на поверхности тонкую пленку, занимая пространство, в котором мог бы закрепиться патоген.
В частности, летучие соединения, вырабатываемые дрожжами, подавляли рост грибка на 65 % даже без прямого контакта с патогеном.
В результате эксперимента, в ходе которого исследовательская группа нанесла повреждения плодам хурмы, а затем обработала их спорами антракноза и дрожжами одновременно, через 7 дней размер поражений уменьшился с 0,78 см в контрольной группе (не обработанных дрожжами) до 0,44 см, то есть примерно на 44 %. Уровень заболеваемости также снизился на 30 процентных пунктов — с 100 % до 70 %.
Изображение, иллюстрирующее возникновение антракноза хурмы и исследование дрожжей из плодоножек хурмы. [Предоставлено Корейским институтом традиционной медицины]
Эти результаты демонстрируют возможность использования дрожжей, полученных из плодоножек хурмы, в качестве биологического средства защиты растений, позволяющего сократить использование химических пестицидов. Однако для практического применения в сельском хозяйстве необходимо дополнительно проверить их эффективность в борьбе с болезнью и безопасность в условиях выращивания.
Исследовательская группа подала две заявки на патенты, касающиеся соответствующих технологий борьбы с болезнью. Результаты исследования опубликованы в международном научном журнале «Applied Microbiology and Biotechnology.
Рис. 1. Противогрибковая активность M. persimmonesis KCTC 12991BP в отношении C. gloeosporioides на различных питательных средах.
(A) Типичные изображения результатов теста с двумя культурами: KCTC 12991BP и C. gloeosporioides.
(B) Степень ингибирования C. gloeosporioides штаммом KCTC 12991BP на различных питательных средах.
Данные представлены в виде среднего значения ± SEM. Различные буквы обозначают статистически значимые различия между группами по результатам теста Туки для множественных сравнений (p < 0,05).
Рис. 4. Опосредованная ЛОС противогрибковая активность штамма M. persimmonesis KCTC 12991BP в отношении C. gloeosporioides в тесте с использованием двух пластин.
(A) Диаметр мицелия C. gloeosporioides в контрольной группе (только среда) и в группе, обработанной штаммом KCTC 12991BP.
(B) Диаметр мицелия C. gloeosporioides после воздействия KCTC 12991BP и трёх основных ЛОС, идентифицированных методом ГХ-МС, по сравнению с контролем.
PEA = фенилэтиловый спирт; 2MB = 2-метил-1-бутанол; 3MB = 3-метил-1-бутанол, «_10» = 10 ppm, «_100» = 100 ppm. Столбики отражают среднее значение ± SEM. (***) p < 0,001 и (****) p < 0,0001
Рис. 6. Образование биопленки штаммами KCTC12992BP и контрольными штаммами. «Контроль» обозначает отрицательный контроль. В качестве положительного контроля использовался штамм JBR1 (Pseudoxanthomonas sp. JBR1). Данные представлены в виде среднего значения по шести повторностям (n = 6), а столбцы отражают среднее значение ± SEM.
Рис. 7. Противогрибковая эффективность M. persimmonesis KCTC 12991BP in vivo против C. gloeosporioides на плодах хурмы.
(A) Прямой тест на противогрибковую активность in vivo. (B) Тест на индукцию резистентности.
Диаметр поражения (A1, B1) и распространенность заболевания (A2, B2) на инфицированных плодах оценивались в течение 7 дней инкубации.
(A3, B3) Типичные изображения симптомов заболевания в месте инокуляции через 7 дней.
(A4, B4) Поперечные срезы плодов через 7 дней инкубации демонстрируют внутренние симптомы заболевания.
Столбики обозначают средние значения ± стандартная ошибка. Различные буквы обозначают значимые различия по результатам теста Туки для множественных сравнений (p < 0,05).
Таблица 3. Список летучих соединений, продуцируемых M. persimmonesis KCTC 12991BP на различных вариантах картофельно-декстрозных (PD) сред
Рис. 5. Испытания активности внеклеточных гидролитических ферментов in vitro на чашках.
Приведены типичные результаты пластовых анализов активности хитиназы (A1–A3), β-глюканазы (B1–B3), протеазы (C1–C3) и целлюлазы (D1–D3).
На панелях A1, B1, C1 и D1 показан штамм KCTC 12991BP; на панелях A2, B2, C2 и D2 — Pseudoxanthomonas sp. JBR18; на панели A3 — S. cerevisiae; на панелях B3 и C3 — Pseudoxanthomonas sp. JBR1; на панели D3 — D. capsica.
Масштабные линейки: чёрная линия = 2 мм; красная линия = 20 мм.
Исследовательская группа также выяснила сезонные изменения содержания антиоксидантных компонентов в листьях хурмы.
Анализ листьев четырёх сортов хурмы показал, что содержание флавоноидов достигало максимума в мае, полимеризованных танинов — в октябре, а неполимеризованных танинов — в апреле. Напротив, в августе, когда царит жаркая и влажная погода, содержание флавоноидов и танинов было самым низким.
Ожидается, что эти результаты помогут выбирать оптимальный срок сбора листьев хурмы в качестве сырья для чая и косметических средств в зависимости от содержания активных компонентов. Результаты исследования опубликованы в международном научном журнале «Applied Biological Chemistry».
Доктор Кан Ён Мин из Корейского института восточной медицины отметил, что «данное исследование имеет большое значение, поскольку в его ходе был выяснен механизм действия микробиологического препарата, позволяющего бороться с антракнозом хурмы экологически безопасным способом». «В дальнейшем мы продолжим полевые испытания и исследования по стандартизации сырья из листьев хурмы» - добавил он.
Комментарии