Манучарова Наталия Александровна

Из горно-лесных серых, темно-серых лесных почв и чернозема типичного было выделено сто пятьдесят штаммов стрептомицетов. Выделенные штаммы проанализированы на антимикробную активность на питательных средах и в серой лесной почве in Vitro против двадцати трех коллекционных патогенных тест-культур грибов и бактерий. Четыре биологически активных изолята с широким спектром действия были идентифицированы и депонированы во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов Национально-исследовательского центра «Курчатовский институт» под номерами Streptomyces xiamenensis TB ВКПМ Ас-2204, Streptomyces anulatus TG ВКПМ Ас-2203, Streptomyces sindenensis TK ВКПМ Ас-2205, Streptomyces flavovirens TT ВКПМ АС-2202. Исследование влияния предпосевной обработки семян пшеницы 15-суточными культуральными жидкостями штаммов S. xiamenensis TB ВКПМ Ас-2204, S. anulatus TG ВКПМ Ас-2203, S. sindenensis TK ВКПМ Ас-2205 на показатели всхожести и зараженность инфекцией F. graminearum выявило, что они ингибировали рост патогенного гриба, улучшали показатели энергии прорастания и всхожести пшеницы. Полученные штаммы почвенных актиномицетов могут быть использованы в биотехнологии при создании новых биоинокулянтов для борьбы с фитопатогенными бактериями и грибами, стимулирования роста растений, биоремедиации почв при экологическом земледелии.
Методом ВЭЖХ идентифицированы специализированные антимикробные метаболиты моноспоровых суспензий штаммов, такие как антибиотики N-Butylbenzenesulfonamide, 1-(1H-Benzo[d]imidazol-2-yl)ethan-1-ol, 2-[(3S)-1-(Cyclohexylmethyl)-3-pyrrolidinyl]-1H-benzimidazole-5-carbonitrile, Cyclo(leucylprolyl), Cyclo(phenylalanyl-prolyl), антисептики Cetrimonium и Carvone, фитогормон Indole-3-acetic acid.
Наблюдение за динамикой развития интродуцируемых исследуемых актинобактерий в почвенных образцах показало высокую активность стрептомицетов, использующих хитин. Анализ разнообразия прокариотного комплекса исследуемых образцов почв методом высокопроизводительного секвенирования консервативного участка гена 16S рРНК выявил при интродукции S. xiamenensis TB ВКПМ Ас-2204 его контролирующую роль микробного сообщества за счет антибиотикообразующей активности.

Широкое видовое разнообразие актиномицетов-хитинолитиков, продуцирующих вторичные метаболиты и гидролитические ферменты, открывает возможности для эффективного почвенного биоконтроля, направленного на защиту растений от фитопатогенов, и сохранения почвенного биоразнообразия. С использованием комплекса аналитических и молекулярно-биологических методов исследован хитинолитический потенциал пяти штаммов почвенных актиномицетов рода Streptomyces (S. flavovirens TT, S. sindenensis TK, S. baarnensis assi-23TB, S. anulatus TG, S. xiamenensis TB) и выявлен механизм взаимодействия целевого штамма Streptomyces baarnensis assi-23TB ВКПМ Ас-2228 с фитопатогенами в системах in vitro и in planta на проростках пшеницы мягкой яровой (Triticum aestivumL. cv. Arkhat) и микроклональном картофеле (Solanum tuberosumL. cv.Romano).Исследование показало, что базовым механизмом адаптации штаммов Streptomyces к утилизации хитина является направленная индукция функциональных генов хитиназ. Выявлены различные стратегии активации генома, при этом высокая генетическая активность конвертируется в интенсивный физиологический отклик — активное наращивание биомассы и выделение CO₂. Полученные данные подтверждают высокую конкурентоспособность данных штаммов в условиях лимитирования легкодоступных источников углерода и азота.Проведено сопоставление теоретически предсказанных биоинформационным анализом (antiSMASH, PATRIC) возможностей целевого штамма Streptomyces baarnensis assi-23TBс реальной продукцией метаболитов. Показано наличие хитинолитической активности и идентифицирован конститутивный вторичный метаболит дибутилфталат (DBP), формирующий базовый уровень антимикробной активности. Установлено, что ряд ранее предсказанных кластеров метаболитов (10-epi-HSAF, кейвимиcин, алкилрезорцин, десферриоксамин B, нарингенин, зеатин) в данных условиях остается в «молчащем» состоянии. Показана зависимость экзометаболома S. baarnensis от присутствия растения-хозяина и патогенов (Fusarium graminearum, Phytophthora infestans). Установлено, что синтез фитостимулятора путресцина, а также молочной и янтарной кислот (регуляторов энергетического обмена) индуцируется исключительно в ассоциации с пшеницей. В этой же системе зафиксирована продукция аминокислот, сахаров и мио-инозитола. Экспериментально показана мультифункциональность штамма Streptomyces baarnensis assi-23TB(Патент RU 2839282), сочетающего прямой ферментативный лизис патогенов с биохимической стимуляцией роста и адаптационных реакций растений.

Дана оценка метаболического потенциала почв, загрязненных углеводородами нефти, к процессам, направленным на деструкцию труднодоступных соединений и трансформацию окисленных и восстановленных форм азота при внесении биочара или минеральных легкорастворимых солей. Установлено, что внесение органического компонента биочара или минеральных легкорастворимых солей хлорида и нитрата калия к загрязненным почвенным образцам приводило к значимому возрастанию числа копий функциональных генов (xylE, alkB), маркирующих способность сообщества к биодеградации углеводородов нефти и сокращению остаточных нефтепродуктов. С применением молекулярно-биологических и биоинформатических методов показано, что наибольшее количество генов, кодирующих способность сообщества к биодеградациии бензоата и ксилена в нефтезагрязненном черноземе, принадлежит вариантам с внесением хлоридакалия.Внесение биочара в загрязненный нефтепродуктами подзол способствовало увеличению числа копий генов nifH,amoA иnirK (маркирующих нитрогеназу, аммоний-монооксигеназу и нитритредуктазу, соответственно) при одновременном снижении активности эмиссии закиси азота, что может быть учтено при разработке эффективных стратегий биоремедиации нефтезагрязненных территорий.