Результаты исследований по изучению устойчивости вторичных метаболитов микроорганизмов к Phytophthora capsici
Фитофтора чили относится к трибе Oomycota, классу Oomycetes, порядку Peronosporales, семейству Peronosporaceae и роду Phytophthora. Впервые о нем было сообщено в 1922 году, и он является высокоразрушительным инвазивным патогеном, который может вызывать болезни растений (как показано на рисунке 1), что приводит к значительному экономическому ущербу для сельскохозяйственного производства. Kamoun et al. сообщили о десяти ведущих патогенах оомицетов, которые оказывают значительное негативное воздействие на глобальную продовольственную безопасность и сохранение природных экосистем, в том числе о шести видах фитофторы, причем Phytophthora capsici занимает пятое место. Фитофтора чили первоначально считалась патогеном, характерным только для перца чили, но позже было обнаружено, что она также может поражать некоторые виды пасленовых, бобовых и большинство бахчевых культур. Chili Phytophthora быстро растет и предпочитает погоду с высокой температурой и влажностью. Она может поражать все части растения, включая корни, стебли, листья и плоды. Спорангии могут перезимовывать в почве и сохраняться в течение 1-2 лет, что серьезно влияет на севооборот чили и других культур. Кроме того, Phytophthora capsici может передаваться различными путями, такими как источники воды, загрязненная почва и воздушная конвекция. После занесения в поле ее трудно контролировать и часто невозможно уничтожить. Поэтому Phytophthora capsici, как разрушительный патоген, переносимый почвой, является одним из основных факторов, ограничивающих развитие таких сельскохозяйственных культур, как чили, фасоль и дыни.

Химические пестициды, селекция устойчивых к болезни сортов и биологический контроль являются общими методами предотвращения и борьбы с Phytophthora capsici. В настоящее время для борьбы с Phytophthora capsici в основном используются такие химические пестициды, как пропинеб, диметоморф, металаксил и азоксистробин, с эффективностью борьбы от 50% до 90%. Химические пестициды стали важным средством профилактики болезней и получения высоких урожаев в сельскохозяйственном производстве благодаря таким преимуществам, как удобство применения, быстрый эффект контроля и низкая стоимость. Однако длительное использование химических пестицидов может привести к развитию устойчивости патогенов к препаратам, а также загрязнению окружающей среды. Выведение устойчивых к болезням сортов в основном осуществляется с помощью гибридной селекции, мутагенной селекции и биотехнологических методов селекции, которые являются более экономичными и экологически безопасными методами профилактики и борьбы с болезнями сельскохозяйственных культур. Однако выведение устойчивых к болезням сортов требует более длительного времени, а устойчивые к болезням сорта могут терять устойчивость к болезням. По сравнению с химическим контролем, биологический контроль является более безопасным, поскольку позволяет избежать загрязнения окружающей среды. Микробный контроль является одним из видов биологического контроля, а микроорганизмы, которые контролируют болезни растений, обычно представляют собой бактерии, актиномицеты и грибы. Они могут ингибировать заражение растений-хозяев патогенными бактериями с помощью различных механизмов. Среди них ингибирующие метаболиты являются одним из важнейших механизмов биоконтроля, обеспечивающих антагонизм микроорганизмов против патогенов растений. Алкалоиды, липопептиды, макролиды, терпены и другие вещества, образующиеся в результате вторичного метаболизма микроорганизмов, оказывают хорошее ингибирующее действие на Phytophthora capsici. Например, новый липопептид гагопептид А, выделенный из Bacillus subtilis, может ингибировать движение подвижных спор Phytophthora capsici и вызывать их лизис; Минимальная ингибирующая концентрация (МИК) антибиотика Ao58A, очищенного из культуральной среды и мицелия Micromonospora coerulea, против Phytophthora capsici составляет 3 мк г/мл, а в тепличных условиях антибиотик Ao58A одинаково эффективен с метимазолом в борьбе с Phytophthora capsici. Таким образом, большое количество фунгицидов получают не только путем химического синтеза, но и из вторичных метаболитов микроорганизмов. В данной статье представлен обзор 94 вторичных метаболитов микробного происхождения, обладающих активностью против Phytophthora capsici за последние два десятилетия, с акцентом на источники вторичных метаболитов микробного происхождения, антибактериальное действие и механизмы антибактериального действия некоторых вторичных метаболитов. Цель работы - предоставить справочную информацию для исследований и разработок вторичных метаболитов микробного происхождения с активностью против Phytophthora capsici.

Разработка и использование биологических препаратов, полученных из микроорганизмов и их метаболитов, считаются эффективными средствами борьбы с болезнями растений и стратегиями для достижения зеленого сельскохозяйственного развития. В данной статье обобщены данные о 94 микробных вторичных метаболитах, обладающих активностью против фитофторы перца, среди которых на продукты, полученные из бактерий, приходится наибольшее количество - 46,8%, а на продукты, полученные из актиномицетов и грибов - 27,7% и 25,5%, соответственно. Подавляющее большинство из этих 94 микробных вторичных метаболитов обладают хорошей ингибирующей активностью против Phytophthora capsici, а некоторые вторичные метаболиты могут ингибировать, ограничивая движение спор, лизируя споры, повреждая клеточные мембраны, ингибируя синтез белка и вызывая устойчивость растений. Кроме того, Trichoderma, Trichoderma и Aspergillus являются широко используемыми биоконтрольными грибами, но исследования их антагонизма против Phytophthora capsici в основном сосредоточены на живых бактериях и ферментационном бульоне, и относительно мало исследований по их чистым продуктам против Phytophthora capsici. Поэтому очень важно выделить и очистить продукты ферментации этих трех видов грибов, чтобы получить больше структурно новых и высокоактивных вторичных метаболитов против Phytophthora capsici.

Хотя микробные вторичные метаболиты обладают большим потенциалом в подавлении Phytophthora capsici и других патогенов растений, нельзя отрицать, что до сих пор существует множество ограничивающих факторов в применении микробных вторичных метаболитов в сельскохозяйственном производстве. Во-первых, большинство докладов об устойчивости вторичных метаболитов микроорганизмов к Phytophthora capsici посвящены выделению и идентификации продуктов, а также предварительному скринингу и оценке их анти Phytophthora capsici активности, при этом мало изучены их антибактериальные механизмы и проведены полевые эксперименты; во-вторых, многие продукты имеют слабую стабильность и легко подвержены влиянию внешних факторов среды, что значительно снижает их антибактериальный эффект. Поэтому в будущем необходимо обратить внимание на проведение многоуровневых и многогранных углубленных исследований, объединив антибактериальные механизмы и полевые эксперименты; и изменить структуру продуктов с перспективным применением для улучшения их стабильности и контрольного эффекта в отношении Phytophthora capsici. Одним словом, мы должны объективно признать потенциал вторичных метаболитов из микробных источников в профилактике и борьбе с болезнями растений и в полной мере использовать их преимущества. А в условиях сильного загрязнения окружающей среды химическими пестицидами и трудностей с выведением устойчивых к болезням сортов, разработка и использование микроорганизмов