Протатраны – биостимуляторы роста энтомопатогенных бактерий Bacillus thuringiensis

Цель работы заключалась в исследовании соединений ряда «протатранов» в качестве стимуляторов роста бактерий Bacillus thuringiensis, которые широко применяются в качестве продуцентов биопестицидов. Культивирование штамма Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki проводили в жидкой среде LB. В среду добавляли протатраны (2-Me-C₆H₄OCH₂COO^{- .} НN⁺(CH₂СН₂ОН)₃ (1), 4-Cl-C₆H₄ -SCH₂COO^{- .} НN⁺(CH₂СН₂ОН)₃ (2) и 4-Cl-C₆H₄SO₂CH₂COO^{- .} НN⁺(CH₂СН₂ОН)₃ (3) в концентрациях от 1×10^-4 до 1×10^-8% масс. Контролем служила среда LB без добавления соединений 1–3. Посевы инкубировали при температуре 30 °С в течение 24 ч. Количество клеток Bacillus thuringiensis определяли методом серийных разведений. Наибольший рост отмечали в среде, содержащей 1×10^-4% масс. протатрана 3. При этом количество клеток было почти в 10 раз (на 966,7%) выше по сравнению с контролем. В средах с 1×10^-5, 1×10^-6, 1×10^-7 и 1×10^-8% масс. соединения 3 численность клеток была больше, чем в контроле, в 4–7 раз (на 371,7–666,7%). Протатраны 1 и 2 также оказывали положительное влияние на Bacillus thuringiensis (количество клеток было выше, чем в контроле, на 83–292%). Таким образом, впервые показано, что коммерчески доступные нетоксичные протатраны в микроконцентрациях являются мощными стимуляторами роста энтомопатогенных бактерий Bacillus thuringiensis. Этот факт указывает на возможность значительного усовершенствования и удешевления биотехнологии производства бактериальных инсектицидов на основе Bacillus thuringiensis, используемых в сельском, лесном и личных приусадебных хозяйствах для борьбы с вредными насекомыми.

1. Ibrahim M.A., Griko N., Junker M., Bulla L.A. Bacillus thuringiensis: a genomics and proteomics perspective // Bioengineered Bugs. 2010. Vol. 1, no. 1. Р. 31–50. https://doi.org/10.4161/bbug.1.1.10519.

2. Sánchez–Yáñez J.M., Rico J.L., Ulíbarri G. Bacillus thuringiensis (Bt) is more than a special agent for biological control of pests // Journal of Applied Biotechnology & Bioengineering. 2022. Vol. 9, no. 2. P. 33–39. DOI: 10.15406/jabb.2022.09.00282.

3. Palma L., Muñoz D., Berry C., Murillo J., Caballero P. Bacillus thuringiensis toxins: an overview of their biocidal activity // Toxins. 2014. Vol. 6, no. 12. P. 3296–3325. DOI: 10.3390/toxins6123296.

4. Kondo S., Mizuki E., Akao T., Ohba M. Antitrichomonal strains of Bacillus thuringiensis // Parasitology Research. 2002. Vol. 88. P. 1090–1092. DOI: 10.1007/s00436-002-0692-6.

5. Hu Y., Nguyen T.-T., Lee A.C.Y., Urban Jr. J.F., Miller M.M., Zhan B., et al. Bacillus thuringiensis Cry5B protein as a new pan-hookworm cure // International Journal for Parasitology: Drugs and Drug Resistance. 2018. Vol. 8, no. 2. P. 287–294. DOI: 10.1016/j.ijpddr.2018.05.001.

6. Mai L.T., Minh V.V., Tuan V.Ch., My P.T., Ha D.T., Trang L.V.Kh. Selection of Bacillus thuringiensis against pathogenic nematodes attacking pepper tree // Biotekhnologiya. 2020. Vol. 36, no. 3. Р. 57–62. DOI: 10.21519/0234-2758-2020-36-3-57-62. EDN: NLUHZT.

7. Ali B.A., Salem H.H., Wang X.M., Huang T.H., Xie Q.D., Zhang X.Y. Effect of Bacillus thuringiensis var. israelensis endotoxin on the intermediate snail host of Schistosoma japonicum // Current Research in Bacteriology. 2010. Vol. 3, no. 1. Р. 37–41. DOI: 10.3923/crb.2010.37.41.

8. Genena M., Fatma А.М., Genena M. Impact of eight bacterial isolates of Bacillus thuringiensis against the two land snails, Monacha cantiana and Eobania vermiculata (Gastropoda: Helicidae) // Journal of Agricultural Sciences, Mansoura University. 2008. Vol. 33, no. 7. Р. 2853–2861. DOI: 10.21608/jppp.2008.217774.

9. Каменек Л.К., Каменек Д.В. Bacillus thuringiensis: механизм действия и пути использования: монография. Ульяновск: Изд-во УлГУ, 2015. 198 с. EDN: XDTOSR.

10. Ohba M., Mizuki E., Uemori A. Parasporin, a new anticancer protein group from Bacillus thuringiensis // Anticancer Research. 2009. Vol. 29, no. 1. P. 427–433.

11. Soberón M., López-Díaz J.A., Bravo A. Cyt toxins produced by Bacillus thuringiensis: a protein fold conserved in several pathogenic microorganisms // Peptides. 2013. Vol. 41. P. 87–93. DOI: 10.1016/j.peptides.2012.05.023.

12. Mendoza-Almanza G., Esparza-Ibarra E.L., Ayala-Luján J.L., Mercado-Reyes M., Godina-González S., Hernández-Barrales M., et al. The cytocidal spectrum of Bacillus thuringiensis toxins: from insects to human cancer cells // Toxins. 2020. Vol. 12, no. 5. P. 301. DOI: 10.3390/toxins12050301.

13. Воронков М.Г., Барышок В.П. Атраны – новое поколение биологически активных веществ // Вестник Российской академии наук. 2010. Т. 80. N 11. С. 985– 992. EDN: NUGTPB.

14. Adamovich S.N. New atranes and similar ionic complexes. Synthesis, structure, properties // Applied Organometallic Chemistry. 2019. Vol. 33, no. 7. P. e4940. DOI: 10.1002/aoc.4940.

15. Adamovich S.N., Ushakov I.A., Oborina E.N., Vashchenko A.V. Silatrane-sulfonamide hybrids: synthesis, characterization, and evaluation of biological activity // Journal Organometallic Chemistry. 2022. Vol. 957. P. 122150. DOI: 10.1016/j.jorganchem.2021.122150.

16. Adamovich S.N., Ushakov I.A., Oborina E.N., Vashchenko A.V., Rozentsveig I.B., Verpoort F. Synthesis, structure and biological activity of hydrometallatranes // Journal of Molecular Liquids. 2022. Vol. 358. P. 119213. DOI: 10.1016/j.molliq.2022.119213.

17. Pavlova O.N., Adamovich S.N., Novikova A.S., Gorshkov A.G., Izosimova O.N., Ushakov I.A., et al. Protatranes, effective growth biostimulants of hydrocarbon-oxidizing bacteria from Lake Baikal, Russia // Biotechnology Reports. 2019. Vol. 24. P. e00371. DOI: 10.1016/j.btre.2019.e00371.

18. Вятчина О.Ф. Штаммы Bacillus thuringiensis, выделенные при эпизоотии лиственничной мухи (Hylemyia laricicola) в Камчатской области // Сибирский экологический журнал. 2004. Т. 11. N 4. С. 501–506. EDN: OWCCSB.

19. Rojas-Ruiz N.E., Sansinenea-Royano E., Cedillo-Ramirez M.L., Marsch-Moreno R., Sanchez-Alonso P., Vazquez-Cruz C. Analysis