Идентификация и изучение антибактериальной активности антагонистической эндофитной бактерии HJ-3 в Polygonatum sibiricum
Эндофиты - это тип организмов, которые поселяются в здоровых тканях растений и устанавливают гармоничные симбиотические отношения с растением-хозяином в течение длительного периода эволюции. Исследования показали, что эндофитные бактерии в растениях имеют большой потенциал для применения в биологическом контроле болезней растений. Есть также исследования, указывающие на то, что эндофитные бактерии в растениях могут вырабатывать метаболиты, такие же или похожие на метаболиты хозяина, особенно некоторые метаболиты, вырабатываемые лекарственными эндофитными бактериями, которые оказывают хорошее терапевтическое воздействие на болезни человека. Сообщалось, что они являются терапевтическими средствами для лечения таких заболеваний, как рак, опухоли, бактериальные и грибковые инфекции. Например, Бос и др. сообщили, что эндофитные экстракты, выделенные из традиционного канадского лекарственного растения Heraclium maximum, обладают антимикобактериальной активностью и могут быть изучены как противораковые натуральные продукты; Сео и др. обнаружили, что эндофитные бактерии в редисе обладают антибактериальной активностью против патогенов и могут быть использованы в качестве агентов биологического контроля против патогенов человека и растений, а также других.

Polygonatum cyrtonema, растение семейства Liliaceae, состоит в основном из стероидных сапонинов и полисахаридов Polygonatum. Он обладает важными фармакологическими эффектами: повышает иммунитет, обладает противоопухолевыми, гипогликемическими и антибактериальными свойствами. Как лекарственное и съедобное растение, он широко используется в медицине, пищевой промышленности, косметике и т.д. Однако большинство продуктов все еще находятся на стадии первичной обработки, и для разработки более глубокой переработки продуктов из Polygonatum sibiricum необходимы дальнейшие исследования активных ингредиентов. Есть несколько сообщений об эндофитных грибах Polygonatum sibiricum, например, Ли выделил эндофитные грибы с антибактериальной активностью из Polygonatum sibiricum горы Тайшань; Ван выделил эндофитные грибы из Polygonatum sibiricum Чжэцзяна и изучил их антибактериальные метаболиты. Эндофитные бактерии в растениях различаются по регионам, стадиям роста, расположению в тканях и типам. Bai, Zhai и другие исследовали эндофитные штаммы Bacillus subtilis и Bacillus subtilis из Polygonatum sibiricum из Аньхой и провели исследования антибактериальной активности. В данном исследовании из Polygonatum sibiricum в провинции Аньхой был выделен другой эндофитный штамм HJ-3, обладающий антагонистическим действием. Он был классифицирован, идентифицирован, изучен на активность и проанализирован на метаболиты, чтобы заложить основу для обогащения ресурсов эндофитных бактерий Polygonatum sibiricum, их развития и использования.

Эндофитные бактерии в процессе симбиоза со своими хозяевами вырабатывают множество биологически активных веществ, имеющих лекарственное значение, которые потенциально могут использоваться для профилактики и борьбы с такими заболеваниями человека, как рак, антибактериальные и антиоксидантные средства, а также в области борьбы с сельскохозяйственными вредителями. Существует множество исследований, посвященных эндофитным бактериям, как на отечественном, так и на международном уровне. Например, Халим и др. выделили две эндофитные бактерии, BCA3 и BCA12, из корней и листьев рисовых полей и обнаружили, что они обладают положительной антагонистической активностью против бактериальной листовой гнили (BLB); Botrytis cinerea является одним из наиболее важных грибковых патогенов после сбора урожая. Chao et al. исследовали эндофитные бактерии из различных растений и обнаружили, что они обладают биоконтрольным действием на Botrytis cinerea в томатах; Исследование эндофитного гриба HJ-3, полученного в рамках данного проекта, показало, что он обладает антагонистическим действием на патогенные грибы растений и проявляет антагонистическую активность широкого спектра действия. Чжан и др. выделили антагонистическую бактерию широкого спектра действия XS-2 из колосков пшеницы и обнаружили, что она оказывает ингибирующее действие на шесть патогенов растений, включая Fusarium graminearum, возбудителя фузариозной головни (FHB), и Fusarium oxysporum, патогена хлопчатника. Зона ингибирования составляет 10-29,58 мм, что делает его ценным биологическим ресурсом для разработки агентов биоконтроля. Эндофитная бактерия HJ-3, полученная в данном исследовании, обладает таким же ингибирующим действием на патогенные грибы растений, такие как Fusarium graminearum и Fusarium graminearum. Разница заключается в том, что эндофитная бактерия была выделена не из сельскохозяйственных культур, а из лекарственного растения Polygonatum sibiricum. Ученые доказали, что выделение эндофитных бактерий из растений, особенно из некоторых лекарственных растений, может подавлять рост патогенных бактерий и грибов. Это может быть связано с выработкой метаболитов в ходе симбиотического процесса между эндофитными бактериями и лекарственными растениями, которые оказывают ингибирующее действие на вредителей, болезни или патогены. Бай и др. выделили эндофитные штаммы HJ-1 и HJ-2 из лекарственного растения Polygonatum sibiricum и обнаружили, что продукты их ферментации оказывают хорошее ингибирующее действие на патогенные бактерии, такие как Pseudomonas aeruginosa и Staphylococcus aureus. В данном исследовании эндофитный штамм HJ-3 был выделен из лекарственного растения Polygonatum sibiricum, который также продемонстрировал широкое антибактериальное действие на распространенные патогенные бактерии. Однако в данном исследовании основное внимание уделялось изучению антагонистического действия эндофитных бактерий на патогенные грибы растений, что позволило расширить потенциальное применение эндофитных бактерий в Polygonatum sibiricum. Существующие данные показывают, что скрининг эндофитных бактерий из лекарственных растений для получения биоактивных соединений с лекарственной ценностью, особенно из эндофитных бактерий исчезающих растений-хозяев, стал важным источником биоактивных соединений для разработки новых лекарств.

Целью проекта является скрининг эндофитного штамма HJ-3 из аутентичной лекарственной травы Polygonatum sibiricum из Аньхой. После предварительной морфологической идентификации и молекулярно-биологического секвенирования 16S рРНК штамм был идентифицирован как Bacillus velezensis. Bacillus thuringiensis широко используется в промышленности, сельском хозяйстве и охране окружающей среды благодаря своей антибактериальной активности широкого спектра действия, стимулированию роста растений и потенциалу в качестве биосурфактанта. Он также может использоваться в качестве кормового микроорганизма и, как ожидается, будет играть более важную роль в здравоохранении. Однако различные штаммы одного и того же вида B Velezensis имеют функциональные различия, поэтому необходимо дальнейшее изучение B. в природе. Чи и др. также выделили штамм Bacillus velezensis ZJKU-3 из Polygonatum multiflorum и изучили антагонистическую активность эндофитных бактерий и их метаболитов против Fusarium oxysporum. Выделенный в данном исследовании штамм B. velezensis HJ-3 оказывает ингибирующее действие на патогенные грибы растений, включая Fusarium oxysporum, Fusarium oxysporum, Fusarium oxysporum, Fusarium graminearum, Fusarium oxysporum, Fusarium graminearum и Fusarium oxysporum, в дополнение к Fusarium oxysporum. Особенно значительное ингибирующее действие он оказывает на Fusarium oxysporum, за которым следуют Fusarium oxysporum, Fusarium oxysporum, Fusarium oxysporum, Fusarium oxysporum, Fusarium oxysporum и Fusarium oxysporum. Как видно, полученная в данном исследовании эндофитная бактерия HJ-3 обладает антагонистической активностью широкого спектра против распространенных патогенных грибов растений, а результаты исследования имеют определенное значение для биологического контроля сельскохозяйственных вредителей и болезней. Кроме того, исследования показали, что продукты ферментации эндофитного штамма HJ-3 оказывают обширное антибактериальное действие на распространенные бактерии, особенно на Staphylococcus aureus, который обладает наиболее значительным антибактериальным эффектом. Staphylococcus aureus является распространенным клиническим патогеном, и его устойчивость к антибиотикам очень распространена. Поэтому поиск эффективных антибактериальных препаратов, особенно новых видов антибактериальных препаратов из натуральных продуктов, имеет большое значение для профилактики и лечения бактериальных заболеваний, а также является одним из методов решения проблемы бактериальной резистентности.

Приведенные выше исследования показывают, что эндофитный штамм HJ-3, выделенный из традиционной китайской медицины Huangjing, оказывает значительное антагонистическое действие на различные патогенные грибы растений, а продукты его ферментации могут подавлять рост таких распространенных бактерий, как кишечная палочка. С помощью UPLC-MS/MS в продуктах ферментации эндофитных бактерий были обнаружены 5,5'-метиленбис (2-терт-бутил-4-метилфенол) фенольные соединения и получены три соединения одной серии. Полученные в настоящем исследовании данные заложат основу для дальнейшего изучения активных веществ в продуктах ферментации эндофитов Polygonatum sibiricum и послужат основой для широкого применения растительных эндофитных препаратов.