1. CTAS
  2. Volume 5, Number 1
  3. ІНДУКУВАННЯ СИСТЕМНОЇ СТІЙКОСТІ РОСЛИН ТА ПЕРСПЕКТИВИ ВИКОРИСТАННЯ STREPTOMYCES ЯК АГЕНТІВ БІОКОНТРОЛЮ ІНФЕКЦІЙНИХ ЗАХВОРЮВАНЬ

ІНДУКУВАННЯ СИСТЕМНОЇ СТІЙКОСТІ РОСЛИН ТА ПЕРСПЕКТИВИ ВИКОРИСТАННЯ STREPTOMYCES ЯК АГЕНТІВ БІОКОНТРОЛЮ ІНФЕКЦІЙНИХ ЗАХВОРЮВАНЬ

CTAS.
2022;
Випуск 5, Номер 1
: 102-116
https://doi.org/10.23939/ctas2022.01.102
Автори:
  1. Н. П. Шемедюк
  2. І. С. Ромашко
  3. В. І. Буцяк
  4. І. І. Двилюк
  5. О. В. Швед
1
Львівський національний університет ветеринарної медицини та біотехнологій імені С. З. Ґжицького
2
Львівський національний університет ветеринарної медицини та біотехнологій імені С. З. Ґжицького
3
Львівський національний університет ветеринарної медицини та біотехнологій імені С. З. Ґжицького
4
Львівський національний університет ветеринарної медицини та біотехнологій імені С. З. Ґжицького
5
Національний університет “Львівська політехніка”

Використання мікроорганізмів для профілактики, лікування інфекційних захворювань рослин і підвищення врожайності все більше цікавить людство як альтернатива хімічним засобам захисту, зокрема сільськогосподарських культур.У статті ми характеризуємоStreptomyces як агенти біоконтролю та стимулювальні ріст рослин ризобактерії, а також механізми, сигнальні шляхи індукованого ними системного захисту рослини. Нового, сучасного подиху у вивчення цих питань додають проаналізовані нами світові наукові дослідження останніх років, які все більше доводятьперспективність Streptomyces у створенні біобезпечних біотехнологічних засобів захисту рослин. Нами експериментально доведено антифунгальну, антибактерійну активність Streptomyces, одержаних з біогумусу.

Streptomyces
фітопатогени
індукована системна резистентність
набута системна резистентність
біотехнологічні засоби захисту рослин
сигнальні шляхи
вторинні метаболіти
ензими
  1. Barka E. A., Vatsa P., Sanchez L. (2016) Taxonomy, physiology, and natural products of Actinobacteria.Microbiol. Mol. Biol. Rev., 80. Р. 1-43.
  2. Beneduzi А.,  Ambrosini А. & Passaglia M. P. (2012) Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR): Their potential as antagonists and biocontrol agents. Genetics and Molecular Biology, 35, 4. Р. 1044-1051.
  3. Castañeda-Novoa1 C. D., Vinchira-Villarraga D. M., García Romero I. A. &Sarmiento N. M. (2021) Evaluation of the production of antifungal metabolites against Colletotrichum gloeosporioides in Streptomyces 5.1 by random mutagenesis. Acta Scientiarum. Biological Sciences, 43, e54709. https://doi:10.4025/actascibiolsci.v43i1.54709
  4. Claessen D., Errington J.(2019) Cell wall deficiency as a coping strategy for stress.Trends in Microbiology. 5, 12. P. 1025-1033.
  5. Enebe M. Ch. & Babalola O. O. (2019) The impact of microbes in the orchestration of plants’ resistanceto biotic stress: a disease management approach. Applied Microbiol Biotechnol, 103, P. 9–25. https://doi.org/10.1007/s00253-018-9433-3
  6. Evangelista-Martínez Z., Contreras-Leal E. A., Corona-Pedraza L. F. &Gastélum-Martínez É.  (2020) Biocontrol potential of Streptomyces sp. CACIS-1.5CA against phytopathogenic fungi causing postharvest fruit diseases. Egyptian Journal of Biological Pest Control, 30:117.  https://doi:10.1186/s41938-020-00319-9
  7. González-Franco A. C. & Robles-Hernández L. (2009) Actinomycetes as biological control agents of phytopathogenic fungi. TecnocienciaChihuahua. 3, 2. Р. 64-73.
  8. Hossain A. (2021) Actinobacteria: Potential Candidate as Plant Growth Promoters, Plant Stress Physiology. https://doi:10.5772/intechopen.93272
  9. Kannojia P., Sharma P. K., Kashyap K. A., Manzar N., Singh U. B., Chaudhary K., Malviya D., Singh Sh. &Sharma S. K. (2017) Microbe-Mediated Biotic Stress Management in Plants Plant-Microbe. Interactions in Agro-Ecological,  26. Р. 627-648. https://doi:10.1007/978-981-10-6593-4_26
  10. Li Y., Liu J., Díaz-Cruz G., Cheng Z. & Li B. (2019) Virulence mechanisms of plant-pathogenic Streptomyces species: an updated review. Microbiology, 165. Р. 1025–1040.https://doi:10.1099/mic.0.000818
  11. Liotti R. G. Silva Figueiredo М. І., Soares М. А. (2019) Streptomyces griseocarneus R132 controls phytopathogens and promotes growth of pepper (Capsicum annuum). Biological сontrol. 138. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2019.104065
  12. Lіorens Е., García-Agustín Р., Lapeña L. (2017) Advances in induced resistance by natural compounds: towards new options for woody crop protection. Sci. Agric. 74, 1, Р. 90-100. http://dx.doi.org/10.1590/1678-992X-2016-0012
  13. Mudgett M. B. (2005)  New Insights to the Function of Phytopathogenic Bacterial Type III Effectors in Plants. Annu. Rev. Plant Biol. 56:509–31 https://doi:10.1146/annurev.arplant.56.032604.144218
  14. Newitt J. T., Prudence S. M. M., Hutchings M. I., Worsley S. F. (2019) Biocontrol of Cereal Crop Diseases Using Streptomycetes.Pathogens, 8, 78. https://doi:10.3390/pathogens8020078
  15. Pacios-Michelena S., Aguilar González C. N., Alvarez-Perez O. B., Rodriguez-Herrera R., Chávez-González M., Arredondo Valdés R., Ascacio Valdés J. A., Govea Salas M. & Ilyina A. (2021) Application of Streptomyces Antimicrobial Compounds for the Control of Phytopathogens. Front. Sustain. Food Syst., 5:696518. https://doi.org/10.3389/fsufs.2021.696518
  16. Palmer І. А., Shang Z., Fu Zh. Q. (2017) Salicylic acid-mediated plant defense: Recent developments, missing links, and future outlook. Front. Biol., 12, 4. Р. 258–270. https://doi:10.1007/s11515-017-1460-4
  17. Patel J. K. Madaan Sh., Archana G. (2018) Antibiotic producing endophytic Streptomyces spp. colonize above-ground plant parts and promote shoot growth in multiple healthy and pathogenchallenged cereal crops. Microbiological Research, 215. Р. 36–45.
  18. Pérez-Corral D. A., Jesús Ornelas-Paz J., Olivas-OrozcoG. I., Acosta-Muñiz C. H., Salas-Marina M. A., Ruiz-Cisneros M. F.,  Molina-Corra F. J., Fernández-Pavía S. P., Rios-Velasco C. (2020) Antagonistic effect of volatile and non-volatile compounds from Streptomyces strains on cultures of several phytopathogenic fungi. Emirates Journal of Food and Agriculture, 32, 12. P. 879-889. https://doi:10.9755/ejfa.2020.v32.i12.2222
  19. Sari М., Nawangsih А. А., Wahyudі А. Т. (2021) Rhizosphere Streptomyces formulas as the biological control agent of phytopathogenic fungi Fusarium oxysporum and plant growth promoter of soybean. Вiodiversitas, 22, 6. Р. 3015-3023.
  20. Sousa J. A.& Olivares F. L. (2016) Plant growth promotion by streptomycetes: ecophysiology, mechanisms and applications. Chem. Biol. Technol. Agric., 3, 24 https://doi:10.1186/s40538-016-0073-5
  21. Viaene Т., Langendries S., Beirinck S., Maes М. & Goormachtig S. (2016) Streptomyces as a plant’s best friend? FEMS Microbiology Ecology, 92, 8. https://doi:10.1093/femsec/fiw119
  22. Vijayabharathi R., Gopalakrishnan S., Sathya A., Kumar M. V., Srinivas V. & Mamta Sh. (2018) Streptomyces sp. аs plant growth-promoters and host-plant resistance inducers against Botrytiscinerea in chickpea. Biocontrol Science and Technology. https://doi:10.1080/09583157.2018.1515890
  23. VurukondaS. S. K. P., Giovanardi D. &Stefani E. (2018) Plant growth promoting and biocontrol activity of Streptomyces spp. as endophytes, Int. J. Mol. Sci., 19, 952/ Р. 2-26.https://doi:10.3390/ijms19040952
  24. Wang N., Liu M., Guo L., Yang X., Qiu D. (2016) А novel protein elicitor (PeBA1) from Bacillus amyloliquefaciens NC6 induces systemic resistance in Tobacco. Int J Biol Sci, 12, 6. P. 757-767. doi:10.7150/ijbs.14333. Available from https://www.ijbs.com/v12p0757.htm
  25.   Kozyrovsʹka N. O. (2006) Mekhanizmy pryrodnoyi imunnosti roslyny. Biopolimery i klityna, 22, 2. S. 91-101.
  26.  Kolomiyetsʹ YU. V., Hryhoryuk I. P., Butsenko L. M. (2018) Rolʹ pryrodnykh induktoriv u formuvanni stiykosti roslyn tomativ do zbudnykiv bakterialʹnykh khvorob. Nauk. zap. Ternop. nats. ped. un-tu. Ser. Biol., 1, 72. S. 75-81.
  27.  Nykolaychyk E.A., Lahonenko A.L., Valentovych L.N., Leshkovych Y.Y., Ovchynnykova T.V., Prysyazhnenko O.K., Doruzhynskaya N.H., Lymorova Y.M., Evtushenkov A.N. (2006) Molekulyarnye mekhanyzmy vzaymodeystvyya fytopatohennykh bakteryy Erwinia s rastenyyamy. Vestnyk BHU, 2, 3. S. 60-64.
  28.  Panyuta O. O., Shabliy V. A., Belava V. N. (2009) Zhasmonova kyslota ta yiyi uchastʹ u zakhysnykh reaktsiyakh roslynnoho orhanizmu. Ukr. biokhim. zhurn., 81, 2. S. 14-26.
  29.  Shylina Yu. V., Hushcha M. I., Molozhava O. S., Shevchenko YU. I., Dmytriyev O. P. (2017) Imunomodulyuvalʹni vlastyvosti bakterialʹnykh lipopolisakharydiv u roslyn Arabidopsis thaliana ta yikh modyfikatsiya. Fyzyolohyya rastenyy y henetyka, 49, 2. S. 121-128.