Выявление целлюлозолитической активности штаммов энтомопатогенной бактерии Bacillus thuringiensis
https://doi.org/10.21285/achb.1015
EDN: JBQXVQ
Аннотация
Исследование механизмов разложения целлюлозы у штаммов Bacillus thuringiensis представляет интерес для поиска новых перспективных продуцентов целлюлаз. Способность Cry3Аа белков Bacillus thuringiensis связываться с целлюлазой способствует увеличению стабильности токсинов в кишечнике насекомых. Определение целлюлазной активности проводили качественно при помощи красителя конго красного и количественным методом А.П. Синицына. Скорость разрушения целлюлозы измеряли методом Н.Л. Кристенсена. Ген целлюлазной активности Bacillus thuringiensis идентифицировали c помощью специфичных праймеров. Целью данной работы являлось изучение целлюлозолитической активности и детектирование генов целлюлазы в штаммах Bacillus thuringiensis Крымской коллекции микроорганизмов. В ходе исследования установлено, что все исследованные штаммы Bacillus thuringiensis с коэффициентом подобия, равным 92%, образовывали монофилетическую группу, характеризующуюся высокой степенью гомологии по гену целлюлазы и принадлежащую преимущественно к серотипам thuringiensis, kurstaki и dendrolimus. Максимальная целлюлазная активность, достигающая в среднем 0,25 мкг/мл, характерна для штаммов Bacillus thuringiensis, принадлежащих к серотипу thuringiensis, а максимальной целлюлозолитической активностью (в среднем до 80%) обладали штаммы, принадлежащие к серотипам kurstaki и thuringiensis. Подтверждены выраженные целлюлозолитические свойства для штаммов Bacillus thuringiensis 685, 792, 800, 926, 942, 989, 072, 0105, 0162, 0307, 0308, 0326, 0371, 0411, 0441, 0452, 0532, 0541, 41Н1, 109Н10,12-91, 177, 992. Обработка чернозема южного культурой штаммов Bacillus thuringiensis 072, 0105, 0326 способствует увеличению целлюлозолитических свойств чернозема южного до 99,5% относительно контроля.
При поддержке: Работа выполнена в рамках государственного задания № FNZW-2022-0006.
Об авторе
А. В. Крыжко
Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма
Россия
Россия
Крыжко Анастасия Владимировна, к.с-х.н., ведущий научный сотрудник
295453, г. Симферополь, ул. Киевская, 150
Список литературы
1. Trujillo-Cabrera Y., Ponce-Mendoza A., Vásquez-Murrieta M.S., Rivera-Orduña F.N., Wang E.T. Diverse cellulolytic bacteria isolated from the high humus, alkaline-saline chinampa soils // Annals of Microbiology. 2013. Vol. 63. P. 779–792. DOI: 10.1007/s13213-012-0533-5.
2. Bautista-Cruz A., Aquino-Bolaños T., Hernández-Canseco J., Quiñones-Aguilar E.E. Cellulolytic aerobic bacteria isolated from agricultural and forest soils: an overview // Biology. 2024. Vol. 13, no. 2. P. 102. DOI: 10.3390/biology13020102.
3. Liao Y., Wu S., Zhou G., Mei S., Yang Z., Li S., et al. Cellulolytic Bacillus cereus produces a variety of short-chain fatty acids and has potential as a probiotic // Microbiology Spectrum. 2024. Vol. 12, no. 4. P. e03267–e03223. DOI: 10.1128/spectrum.03267-23.
4. Chen B., Zeng Y., Wang J., Lei M., Gan B., Wan Z., et al. Targeted screening of fiber degrading bacteria with probiotic function in herbivore feces // Probiotics and Antimicrobial Proteins. 2025. Vol. 17. P. 1473–1497. DOI: 10.1007/s12602-024-10215-5.
5. Vasquez E., Millones C. Isolation and identification of bacteria of genus Bacillus from composting urban solid waste and palm forest in Northern Peru // Microorganisms. 2023. Vol. 11, no. 3. P. 751. DOI: 10.3390/microorganisms11030751.
6. Zhang J., Luo Z., Li N., Yu Y., Cai M., Zheng L., et al. Cellulose-degrading bacteria improve conversion efficiency in the co-digestion of dairy and chicken manure by black soldier fly larvae // Journal of Environmental Management. 2023. Vol. 348. P. 119156. DOI: 10.1016/j.jenvman.2023.119156.
7. Chettri D., Verma A.K. Statistical optimization of cellulase production from Bacillus sp. YE16 isolated from yak dung of the Sikkim Himalayas for its application in bioethanol production using pretreated sugarcane bagasse // Microbiological Research. 2024. Vol. 281. P. 127623. DOI: 10.1016/j.micres.2024.127623.
8. Шмидт К.Н., Худайгулов Г.Г. Выделение новых штаммов-деструкторов целлюлозы, их роль в снижении антропогенной нагрузки на экосистему // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Пищевые и биотехнологии». 2016. Т. 4. № 4. С. 54–63. DOI: 10.14529/food160406. EDN: XCNELL.
9. Guo C.-H., Zhao S.-T., Ma Y., Hu J.-J., Han X.-J., Che J., et al. Bacillus thuringiensis Cry3Aa fused to a cellulase-binding peptide shows increased toxicity against the longhorned beetle // Applied Microbiology and Biotechnology. 2012. Vol. 93. P. 1249–1256. DOI: 10.1007/s00253-011-3523-9.
10. Pinheiro G.L., Correa R.F., Cunha R.S., Cardoso A.M., Chaia C., Clementino M.M., et al. Isolation of aerobic cultivable cellulolytic bacteria from different regions of the gastrointestinal tract of giant land snail Achatina fulica // Frontiers in Microbiology. 2015. Vol. 6. P. 860. DOI: 10.3389/fmicb.2015.00860.
11. Синицын А.П., Черноглазов В.М., Гусаков А.В. Методы изучения и свойства целлюлолитических ферментов / ред. С.Д. Варфоломеев. М.: Изд-во ВИНИТИ, 1990. Т. 25. 150 с.
12. Christensen N.L. Fire regimes in southeastern ecosystems // Fire regimes and ecosystem properties: Proceedings of the conference (Honolulu, 11–15 December 1978). Washington: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, 1981. P. 112–136.
13. Kumar S., Stecher G., Li M., Knyaz C., Tamura K. MEGA X: Molecular Evolutionary Genetics Analysis across computing platforms // Molecular Biology and Evolution. 2018. Vol. 35, no. 6. P. 1547–1549. DOI: 10.1093/molbev/msy096.
14. Хайлафян А.А. Современные статистические методы медицинских исследований. М.: Ленард, 2014. 320 с.
15. Zwick M.E., Joseph S.J., Didelot X., Chen P.E., Bishop-Lilly K.A., Stewart A.C., et al. Genomic characterization of the Bacillus cereus sensu lato species: backdrop to the evolution of Bacillus anthracis // Genome Research. 2012. Vol. 22. P. 1512–1524. DOI: 10.1101/gr.134437.111.
16. Hollensteiner J., Poehlein A., Spröer C., Bunk B., Sheppard A.E., Rosentstiel P. et al. Complete Genome sequence of the nematicidal Bacillus thuringiensis MYBT18246 // Standards in Genomic Sciences. 2017. Vol. 12. P. 48. DOI: 10.1186/s40793-017-0259-x.
17. Wu L., Ma J. The Global Catalogue of Microorganisms (GCM) 10K type strain sequencing project: providing services to taxonomists for standard genome sequencing and annotation // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2019. Vol. 69, no. 4. P. 895–898. DOI: 10.1099/ijsem.0.003276.
18. Shyaula M., Regmi S., Khadka D., Poudel R. C., Dhakal A., Koirala D., et al. Characterization of thermostable cellulase from Bacillus licheniformis PANG L isolated from the Himalayan soil // International Journal of Microbiology. 2023. Vol. 3615757. P. 1–12. DOI: 10.1155/2023/3615757.
19. Chavez Lozano M.V., Catelli E., Sciutto G., Prati S., Genorini E., Mazzeo R. A non-invasive diagnostic tool for cellulose acetate films using a portable miniaturized near infrared spectrometer // Talanta. 2023. Vol. 255. P. 124223. DOI: 10.1016/j.talanta.2022.124223.
20. Malik W.A., Javed S. Enhancement of cellulase production by cellulolytic bacteria SB125 in submerged fermentation medium and biochemical characterization of the enzyme // International Journal of Biological Macromolecules. 2024. Vol. 263. P. 130415. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2024.130415.
Рецензия
Для цитирования:
Крыжко А.В. Выявление целлюлозолитической активности штаммов энтомопатогенной бактерии Bacillus thuringiensis. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2026;16(1):72-81. https://doi.org/10.21285/achb.1015. EDN: JBQXVQ
For citation:
Kryzhko A.V. Cellulolytic activity of strains of the entomopathogenic bacterium Bacillus thuringiensis. Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2026;16(1):72-81. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/achb.1015. EDN: JBQXVQ
Просмотров:
194
JATS XML
Послать статью по эл. почте 