Анотація до роботи:

Шарга Б. М. Мікроорганізми окремих видів роду Bacillus та їх антагонізм до фітопатогенних бактерій та грибів.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спе-ціальністю 03.00.07 – мікробіологія. – Інститут мікробіології і вірусології ім. Д. К. Заболотного НАН України. Київ, 2002.

У дисертації описано результати виявлення антагоністів серед бактерій роду Bacillus, дослідження їх властивостей, зокрема, антибіозу до фітопатогенних мікроорганізмів родів Botrytis та Erwinia, а також деяких інших патогенних для

19

рослин бактерій та грибів. Дано оцінку захисного ефекту цих антагоністів проти фітопатогенних мікробів на рослинах in vitro, теплиці та поля. Встановлено мікопаразитизм бацил, захоплення ними ніші фітопатогенних грибів та бактерій. Досліджено особливості продукції клітинами бацил антимікробних речовин у визначеному рідкому поживному середовищі, проведено їх виділення та дослідження фізико-хімічних властивостей, впливу частково очищених антимікробних речовин на мембранний вольтаж (Dy) та переміщення іонів К⁺ через клітинні оболонки чутливих мікробів. У одного з штамів-антагоністів (B. subtilis BS 2924) виявлено утворення газоподібного антимікробного метаболіту широкого спектру дії та досліджено рівень його продукції на різних середовищах, властивості з допомогою газо-рідинної хроматографії, ІЧ-спектроскопії, мас-спектрометрії.

Біологічний контроль з використанням бацил-антагоністів можливий, але необхідно забезпечити їх краще виживання в польових умовах.

1. Відсоток антагоністів на поживному середовищі серед ізолятів бацил з бульб картоплі - 9,28, кінських бобів - 6,48, квіток груші - 7,3%. Антагоністами на зрізах бульб були 0,71, на листі бобів - 0,47, на квітках груші - 0,33% ізолятів.

2. Частина ізолятів бацил виявляють фітопатогенні властивості (викликають локальний некроз та хлороз, суху гниль) при їх інокуляції у великих дозах (суспензії 10⁹ кфо/мл або масою клітин петлею). Ступінь адгезії бактерій до рослин не корелює з фітопатогенністю. Непатогенні бацили можуть прикріплюватись краще до поверхні рослинного матеріалу, ніж фітопатогенні ервінії та навпаки.

Відібрані бацили-антагоністи (B. subtilis) непатогенні для тварин. Штам B. thuringiensis subsp. sotto ATCC 19270 мав 100% летальний ефект на гусінь Lymantria dispar, Neurotoma flaviventris Retz.

3. Морфологічні та фізіолого-біохімічні характеристики відібраних бацил-антагоністів типові для даних видів. Властивостями, які можуть бути використаними при створенні препаратів на основі відібраних антагоністів, є невибагливість до ростових субстратів, утворення спор, продукція антимікробних речовин, що дифундують в середовища росту та повітря, стійкість до антибіотиків, хітиназна активність.

4. Відібрані антагоністи (B. subtilis) виділяють у середовище з перших годин культивування, без зв’язку із споруляцією, низькомолекулярні (з М.м 2000 Da) термостабільні, стійкі до дії ліпаз, нуклеаз та протеаз, змін рН 1-14 та тиску насиченої пари (0,5-1 атм.), нінгідринонегативні антимікробні речовини широкого

16

спектру дії. Ці антимікробні речовини за хроматографічними властивостями та розчинністю, механізмом дії близькі до групи антибіотиків ітурінів, за спектром дії - до фенгіцину, за ІЧ-спектрами- до поліміксину F та антибіотику ЕМ-49.

5. Штам B. subtilis BS 2924 утворює (найбільше у присутності D+глюкози, без рослин або на їх корінні) газоподібний антимікробний метаболіт - комплекс, що крім СО₂, містить сполуки з групами C=O, COOH, CH₃, C₂H₅ та ОН, токсичні для бактерій, дріжджів та грибів. Газоподібні антимікробні речовини індукують зміни кольору та форми гіф, викликають їх вакуолізацію, пригнічення росту, споруляції і утворення склероцій. Їх ефект на дріжджі та бактерії полягає в пригніченні росту і формування колоній.

6. Відібрані штами–антагоністи (B. subtilis, B.macerans ) запобігають розвитку або зменшують суворість симптомів хвороб рослин, таких, як м’яка гниль та чорна ніжка картоплі, бактеріальний опік плодових, шоколадна плямистість кінських бобів.

7. Фізіологічна активність рослинного матеріалу впливає на результат антагоністичної взаємодії бацил та грибів.

Мінімальні ефективні дози антагоністів були вищими на мертвому листі кінського боба, ніж на живих листках середнього віку. Жовтіючі листки розвивали суворі симптоми швидше, ніж молоді.

Колонізація мертвого листя бобів клітинами окремих антагоністів з пригніченням росту та споруляції міцелію B. fabae відкриває нову стратегію контролю шоколадної плямистості за рахунок зменшення інокулюму гриба з відмерлих рослин.

8. Пригнічення фітопатогенних мікроорганізмів бацилами-антагоністами здій-снювалоcь за рахунок: мікопаразитизму; виділення антимікробних речовин; захо-плення ніші патогенів.

У зв’язку із швидким зменшенням числа клітин антагоністів в умовах поля чи саду, необхідним є підбір складових препарату для кращого виживання бацил, генетичне вдосконалення антагоністів, використання консорціумів мікробів.

9. Антимікробні речовин бацил, що дифундують у поживне середовище, мають мембранотропний ефект на чутливі клітини - викликають деполяризацію плазматичних мембран ервіній. Під їх дією клітини незворотньо втрачають іони К⁺. У залежності від концентрацій, ці речовини мають фунгіцидний, фунгістатичний, бактерицидний та бактеріостатичний ефекти.

17

Публікації автора:

1. Шарга Б. М., Туряница А. И. Дослідження антагоністичної дії Bacillus subtilis на Erwinia chryzanthemi і Erwinia rhapontici // Наук. Вісн. Ужгородського ун-ту. Сер. Біол. – 1994. – С. 55 – 58.

2. Шарга Б. М., Туряница А. И., Вьюницкая В. А. Антагонистическая активность споровых бактерий в отношении некоторых представителей рода Erwinia // Ми-кробиол. журн. - 1994. - т. 56, N1. - C. 9 -15.

3. Sharga B. M. Bacillus spp. isolates as potential biocontrol agents against chocolate spot on Faba beans // Can. J. Microbiol.- 1997.- v. 43. – P. 915- 924.

4. Sharga, B. M. & Lyon, G. D. Bacillus subtilis BS 107 as an antagonist of potato black leg and soft rot bacteria // Can. J. Microbiol. - 1998. - v. 44. – P. 777-783.

5. Sharga B. M. , Daugelaviius R. , Bakiene E. Еffect of Bacillus subtilis BS 934 anti-microbial upon penetration ability, chemotaxis, membrane voltage and ion fluxes of Erwinia amylovora cells // Наук. вісн. Ужгородського університету- ceр фіз. - 2000. - вип. 7. - С. 89-97.

6. Sharga B. M. , Zayats V. A. Bacilli may reduce the fungal infection during rooting of peach hardwood cuttings // EUCARPIA fruit breeding section newsletter. – 1997. – N3. – P. 21 – 22.

7. Sharga B. M. Testing method for antagonistic or pathogenic potential of microbes and for potato cultivars resistance to black leg and soft rots // Bull. Polish Acad. Sci. . Biol. Sci. – 1999. - v. 47, N 2 - 4. – P. 85 – 87.

8. Sharga B. M. Production of suppressive volatile by Bacillus subtilis BS 2924 // Bot. Lithuan. – 1999. – suppl. 3. – P. 41-46.

9. Sharga B. M. Antagonistic effect of Bacillus subtilis BS 2924 upon fire blight bacteria // Integrated Control of Pome fruit Diseases. IOBC wprs Bull.- 2000. – v. 23, N12. – P. 17 – 22.

10. Sharga B. M. , Daugelaviius R. , Bakiene E. Bacillus subtilis BS 934 as an antagonist of Erwinia amylovora in vitro, in greenhouse and in field trials // Bull. Polish Acad. Sci. Biol Sci. - 2001. -Vol. 49, N4. - P. 287-297.

11. Zayats V. A. , Sharga B. M. The current state and prospects of peach production in Ukraine // EUCARPIA Fruit Breeding Section Newsletter. - 2001. – N5. – P. 39-40.

12. А. с. 1824440, МКИ C12 N 1/38. Способ культивирования микроорганизмов / Шарга Б. М. , Чекулаєва Л. Н. (СССР); Ужгородский государственный университет. - № 4918811/13; Заявл. 11.01.91; Опубл. 30.06.93; Бюл. № 24. – 4 С.

13. Патент 10344 України, МКП А01 N 63/00; C12 N 1/20. Спосіб захисту картоплі від фітопатогенних мікроорганізмів/ Шарга Б. М. , Рєзнік С. Р. (Україна); Біос кооп. - № 93005847; Заявл. 29.07.93; Опубл. 25.12.96; Бюл. №4. – 6 С.

14. Патент 18402 України, МКП А 01 N 63/00; C12 N 1/14. Антагоніст збудника опіку плодових/ Шарга Б. М. , Туряница А. И. (Україна); Ужгородський держав-ний університет. - № 95321021; Заявл. 05.07.90; Опубл. 25.12.97; Бюл. №6. – 2 С.

18

15. Патент 19430 України, МКП А01 N 63/04; C12 N 1/14. Антагоніст бактерій роду Erwinia/ Шарга Б. М. , Туряниця А. І. , В’юницька В. О. (Україна); Ужгородський державний університет. - № 93006876; Заявл. 11.05.93; Опубл. 25.12.97; Бюл. №4. – 3 С.

16. Патент 35420 А України, МКП C12 N 1/20; А01 N 63/00. Штам Bacillus subtilis BS 2931 – антагоніст збудника парші та опіку плодових/ Шарга Б. М. (Україна); Ужгородський державний університет. - № 99105555; Заявл. 12.10.99; Опубл. 15.03.01; Бюл. № 2. – 2 С.

17. Шарга Б. М., Туряница А. И. Микроорганизмы - антагонисты возбудителя бак-териального ожога плодовых // Защита растений. -1991.- N10.- C.15.

18. Шарга Б. М. Вплив деяких бактерій роду Bacillus на розвиток кукурудзи // Мікробіол. журн. – 1994. – т. 56, 4. – С. 105.

19. Шарга Б. М. Антимикробный фактор Bacillus sp. B подавляет развитие Erwinia и Pseudomonas, поражающих сельскохозяйственные растения // Областная научно-техническая конференция “Наука-производству”. - Ужгород. – 1988. – С. 162-163.

20. Sharga B. M. Study of potato surface pathogenic bacteria and their antagonists // 1^st International meeting of young scientists in horticulture. Mendel Univ. Agr. Forest. Brno, Fac. Hort. Lednice. – Lednice (Czech Republic). – 1998. – P. 33 – 34.

21. Sharga B. M. Study of Bacillus subtilis BS 2924 antagonistic interaction with choco-late spot and brown rot agents // Mater. VII Oglnepolskiego zjazdu nauk. “Hodowla Rolin Ogrodniczych u progu XXI wieku” Akad. Rolnicza. Lublin (Poska). - 1999. – P. 599 – 602.

22. Sharga B. M. Bacillus subtilis BS 2924 as an antagonist of fire blight agent // 5^th Workshop on Integrated Control of Pome Fruit Diseases. // Fontevraud I’Abbaye. - Maine et Loire (France).-1999.- P. 2-3.

23. Sharga B. M. , Daugelaviius R. , Bakiene E. The study of Bacillus subtilis BS 934 antimicrobial influence onto Erwinia carotovora 8982 membrane voltage and some ion fluxes // XVIth International Symposium on Bioelectrochemistry and Bioenerge-tics. – Bratislava (Slovakia). – 2001. - P. 63.