За матеріалами статті на тему «Морфологічна та біохімічна характеристика Bacillus subtilis, виділеної з ризосфери цукрового буряку» («Morphological and biochemical characterization of Bacillus subtilis isolated from rhizosphere of sugarbeet») журналу Biochemical and cellular archives (Біохімічні та клітинні архіви), березень 2024 р.

Хвороби є одним із головних обмежень у прибутковому комерційному виробництві цукрових буряків. Близько 10-15% врожаю знищуються хворобами. Коріння дорослих рослин цукрових буряків вражають різноманітні ґрунтові патогени. Серед них Sclerotium rolfsii Sacc. є найшкідливішим патогеном, що викликає кореневу гниль, яка призводить до зниження врожайності різних сортів буряків на 15-59%. Захворювання, викликане S. rolfsii, дуже важко контролюється через всеїдність і факультативну природу цього патогену. Незважаючи на те, що фунгіциди є найпоширенішим засобом контролю хвороб, в останні роки зростає занепокоєння щодо їх використання через потенційно небезпечний вплив. Ці фактори спонукали до пошуку нових, інноваційних підходів до боротьби з хворобами рослин.

Отже, біоконтроль із застосуванням антагоністичних бактеріальних агентів є привабливим варіантом. Біологічний контроль є важливою стратегією зменшення використання хімічних речовин у боротьбі з хворобами рослин. Нещодавно вчені зосередилися на групі кореневих бактерій під назвою Ризобактерії, що сприяють росту рослин. Ці бактерії, такі як Bacillus subtilis, Pseudomonas і Azospirillum, можуть покращити здоров’я та ріст рослин. Серед Ризобактерій, що сприяють росту рослин, B. subtilis, що утворює ендоспори, відіграє головну роль у стимулюванні росту рослин і біоконтролі патогенів. Bacillus subtilis — грампозитивна бактерія паличкоподібної форми з перитрихальними джгутиками. Морфологія колоній ізолятів варіюється від пласкої до ниткоподібної або розгалуженої, вони мають гладкі або шорсткі колонії від білого до кремового кольору. Вчені визначили специфічні характеристики B. subtilis за допомогою різних тестів. Наприклад, вона позитивно реагує на тести на метиловий червоний, оксидазу та гідроліз ліпідів. Однак її реакції слабші в тестах на гідроліз каталази та желатину. Bacillus subtilis не може утилізувати цитрат, виробляти уреазу, гідролізувати аргінін або флуоресцувати в середовищі Кінга B. Отже, дане дослідження було розпочато з метою виділення B. subtilis із ризосферного ґрунту цукрового буряка, зібраного з різних районів вирощування в Індії.

Матеріали та методи

Виділення Bacillus subtilis із ризосферного ґрунту цукрових буряків

Відбір проб ґрунту

Вісімнадцять зразків ризосферного ґрунту здорових рослин цукрового буряку було зібрано з врожаю, вирощеного в Амрітсарі, штат Пенджаб (10), Круші Вігян Кендра (KVK), Бараматі, штат Махараштра (6), Індійському інституті дослідження цукрової тростини (IISR), Лакхнау, штат Уттар-Прадеш (1) і MARS, UAS, Дхарвад, штат Карнатака (1). Зразки ґрунту були зібрані з різних місць на кожному полі та об’єднані, щоб отримати зведений зразок ґрунту. Об’єднані зразки поміщали в стерильні поліетиленові пакети, маркували, доставляли в лабораторію Департаменту патології рослин, США, Дхарвад, штат Карнатака, Індія, і зберігали в холодильнику при 4°C перед виділенням біоагентів (Табл. 1).

Таблиця 1. Визначення ізолятів Bacillus subtilis із проб ризосфери ґрунту цукрових буряків

Результати та обговорення

Морфологічна характеристика

Усі 16 виділених ізолятів B. subtilis використовувалися для морфологічної характеристики, яка включала морфологію колонії, морфологію клітин, наявність ендоспор і реакцію за Грамом. Отримані результати наведено в Таблиці 2. Що стосується морфологічних характеристик, усі ізоляти B. subtilis були грампозитивними та паличкоподібними, виробляли ендоспори, а щодо ознак колоній вони були від кремового до білого кольору, круглої або неправильної форми та мали неправильний або нерівний край колоній. Ізоляти BsA1, BsA7, BsA8 і BsB2 мали колонії кремового кольору, BsA2 і BsB6 показали колонії білого кольору, BsA3, BsA9, BsB4, BsB5 і BsL1 мали тьмяно-білі колонії, BsA6, BsB3 і BsD1 показали жовтувато-білі колонії та ізоляти BsA5 та BsA10 показали нечіткі білі та кремово-білі колонії відповідно. Усі ізоляти B. subtilis дали колонії зеленого кольору на середовищі HiCromeTM Bacillus Agar (HIMEDIA). Усі ізоляти, крім BsA9, BsB2, BsB6 та BsL1, створювали колонії круглої форми, тоді як ці чотири ізоляти створювали колонії неправильної форми.

Таблиця 2. Морфологічна характеристика ізолятів Bacillus subtilis

*+ = Позитивна реакція за Грамом і наявність ендоспор.

Результати відповідають даним 2018 року, коли було виділено 30 ізолятів B. subtilis із ризосферних ґрунтів північної та східної Карнатаки. Усі ізоляти B. subtilis були паличкоподібними, грампозитивними клітинами, колонії мали зелений колір при вирощуванні на агаризованому середовищі HiCrome Bacillus. На основі цих характеристик ізоляти були ідентифіковані як B. subtilis. Усі ізоляти B. subtilis були антагоністичними до R. solani, збудника кореневої гнилі. Про подібні результати повідомлялося в 2015 році, коли серед 15 ізолятів 6 ізолятів було виявлено грампозитивними, паличкоподібними. Ці морфологічні ознаки підтверджують бактерію B. subtilis.

Біохімічна характеристика

Результати біохімічних тестів для ідентифікації B. subtilis показали, що всі ізоляти мали позитивну реакцію на гідроліз крохмалю, розрідження желатину, гідроліз казеїну, тест Фогеса-Проскауера, цитратний тест, тест на каталазу, солюбілізацію фосфату, і не було росту ізолятів B. subtilis при температурі 55°C. Отже, за результатами біохімічних досліджень, усі ці ізоляти підтверджено як B. subtilis (Табл. 3).

Таблиця 3. Біохімічна характеристика ізолятів Bacillus subtilis

*+ = позитивна реакція на тест.

Висновки

Шістнадцять штамів Bacillus subtilis були виділені та ідентифіковані на основі морфологічних, біохімічних і функціональних характеристик. Морфологічно всі ізоляти були грампозитивними, паличкоподібними та утворювали ендоспори. У колоніях вони були від кремового до білого кольору, мали округлу або неправильну форму та неправильні або нерівні краї колоній. Крім того, при біохімічних характеристиках усі ізоляти продемонстрували позитивні реакції на гідроліз крохмалю, розрідження желатину, гідроліз казеїну, Тест Фогеса-Проскауера, тест на цитрат, тест на каталазу та солюбілізацію фосфату.