Характеристика биологической активности и оценка экзогенных метаболитов цианобактерии “Anabaena” SP. IPPAS B-2020
- Авторы: Батаева Ю.В.1, Синетова М.А.2, Курашов Е.А.3, Крылова Ю.В.3, Коломбет Л.В.1, Григорян Л.Н.4
-
Учреждения:
- Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии Роспотребнадзора
- Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН
- Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН
- Астраханский государственный университет им В.Н. Татищева
- Выпуск: Том 93, № 5 (2024)
- Страницы: 519-533
- Раздел: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
- URL: https://permmedjournal.ru/0026-3656/article/view/655071
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0026365624050026
- ID: 655071
Цитировать
Аннотация
Культура цианобактерий “Anabaena” sp. выделена из аллювиальных луговых почв юга России и депонирована в коллекции культур микроводорослей и цианобактерий IPPAS Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН под номером IPPAS B-2020. Филогенетический анализ показал, что изучаемый штамм относится к кладе, объединяющей роды Sphaerospermopsis, Amphiheterocytum, Raphidiopsis, Wollea и Neowollea, но не может быть в настоящее время отнесен ни к одному из них. Изучена фитотоксичность, фунгицидная и антиоксидантная активности штамма. Культура оказалась нетоксична. Водно-спиртовой экстракт и биомасса “Anabaena” sp. IPPAS B-2020 полностью подавляли рост микромицетов Fusarium culmorum, Fusarium graminearum, Fusarium sporotrichioides с максимальным диаметром зоны ингибирования 2.5 см. Выраженной антиоксидантной активностью обладал водный экстракт цианобактерий “Anabaena” sp. IPPAS B-2020 ‒ 39.3%. В составе метаболитов “Anabaena” sp. IPPAS B-2020 обнаружены органические кислоты (изолимонная, молочная, уксусная), терпены, алканы, спирты и другие низкомолекулярные органические соединения. Культура “Anabaena” sp. IPPAS B-2020 представляет интерес для биотехнологии как продуцент таких важных биологически активных соединений, как трибутилфосфат, D-лимонен, сквален, α-пинен.
Полный текст

Об авторах
Ю. В. Батаева
Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии Роспотребнадзора
Автор, ответственный за переписку.
Email: aveatab@mail.ru
Россия, 142279, Оболенск
М. А. Синетова
Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН
Email: aveatab@mail.ru
Россия, 127276, Москва
Е. А. Курашов
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН
Email: aveatab@mail.ru
Россия, 152742, Ярославская область, Некоузский район, сп. Борок
Ю. В. Крылова
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН
Email: aveatab@mail.ru
Россия, 152742, Ярославская область, Некоузский район, сп. Борок
Л. В. Коломбет
Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии Роспотребнадзора
Email: aveatab@mail.ru
Россия, 142279, Оболенск
Л. Н. Григорян
Астраханский государственный университет им В.Н. Татищева
Email: aveatab@mail.ru
Россия, 414056, Астрахань
Список литературы
- Андреюк Е. И., Коптева Ж. Л., Занина В. В. Цианобактерии. Киев: Наукова думка, 1990. 159 с.
- Астафьева О. В., Жаркова З. В., Генатуллина Г. Н. Исследование фенольных соединений и антиоксидантной активности экстрактов соцветий Tagetespatulal // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2021. Т. 15. № 4. С. 116‒120.
- Батаева Ю. В. Особенности микробных комплексов аридной зоны в условиях агро- и техногенеза и их биотехнологическая значимость. Автореферат дис. … докт. биол. наук, 24.03.2023. Оболенск: ГНЦ прикладной микробиологии и биотехнологии, 2022. 48 с.
- Батаева Ю. В., Григорян Л. Н., Яковлева Л. В., Магзанова Д. К., Баймухамбетова А. С., Андреева М. Д. Особенности развития томатов при инокуляции циано-бактериальными сообществами // АгроЭкоИнфо. 2020. № 2 (40). С. 15.
- Батаева Ю. В., Григорян Л. Н. Оценка фитостимулирующих свойств цианобактерий Anabaena constricta IPPAS B-2020 в микроделяночном опыте // Вестник Башкирского государственного педагогического университета им. М. Акмуллы. 2022. № S2 (63). С. 139‒142.
- Батаева Ю. В., Курашов Е. А., Крылова Ю. В. Хромато-масс-спектрометрическое исследование экзогенных метаболитов альго-бактериальных сообществ в накопительной культуре // Вода: Химия и экология. 2014. № 9 (75). С. 59‒68.
- Батаева Ю. В., Магзанова Д. К., Григорян Л. Н. Возделывание хлопчатника с применением цианобактерий для биологизации агросистем // Экологические системы и приборы. 2022. № 11. С. 18‒25. https://doi.org/10.25791/esip.11.2022.1331
- Бессолицына Е. А. Биология цианобактерий. Киров: ФГБОУ ВПО “ВятГУ”, 2012. 51 с.
- Гайсина Л. А., Фазлутдинова А. И., Кабиров Р. Р. Современные методы выделения и культивировани○имия. 2001. Т. 27. С. 130‒140.
- Домрачева Л. И., Ковина А. Л., Кондакова Л. В., Ашихмина Т. Я. Цианобактериальные симбиозы и возможность их практического использования (обзор) // Теоретическая и прикладная экология. 2021. № 3. С. 21‒30. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2021-3-021-030
- Домрачева Л. И., Широких И. Г., Фокина А. И. Антифузариозное действие цианобактерий и актиномицетов в почве и ризосфере // Микология и фитопатология. 2009. Т. 43. С. 157‒165.
- Кирпенко Н. И., Курашов Е. А., Крылова Ю. В. Экзогенные метаболитные комплексы двух синезеленых водорослей в моно- и смешанных культурах // Пресноводная гидробиология. 2010. № 2 (43). С. 241‒244.
- Крылова Ю. В., Курашов Е. А., Русанов А. Г. Сравнительный анализ компонентного состава низкомолекулярного метаболома горца земноводного (Persicaria amphibia (L.) Delarbre) из разнотипных местообитаний в Ладожском озере // Труды Карельского научного центра РАН. 2020. № 4. С. 95–114. https://doi.org/10.17076/lim1141
- Кудашева Э. Ю., Борисевич И. В., Иванов В. Б., Климов В. И., Корнилова О. Г., Лебединская Е. В., Бунятян Н. Д. Современные технологические подходы к обеспечению вирусной безопасности препаратов иммуноглобулинов человека // Успехи современного естествознания. 2015. № 5. С. 132‒138.
- Курашов Е. А., Крылова Ю. В., Митрукова Г. Г. Компонентный состав летучих низкомолекулярных органических веществ Ceratophyllum demersum L. во время плодоношения // Вода: Химия и экология. 2012. № 6. С. 107‒116.
- Лютикова М. Н. Изучение состава биологически активных компонентов дикорастущих ягод Vaccinium vitis-idaea, Oxycoccus palustris в зависимости от степени их зрелости и условий хранения. Автореферат дис. … канд. хим. наук, 25.06.13. Черноголовка: Институт физиологически активных веществ РАН, 2013. 25 с.
- МУК 4.2.1890-04. Определение чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам. Методические указания. М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2004. 94 с.
- Панкратова Е. М. Становление функциональных особенностей цианобактерий на путях их сопряженной эволюции с биосферой // Теоретическая и прикладная экология. 2010. № 3. С. 4–11.
- Панкратова Е. М., Трефилова Л. В., Зяблых Р. Ю., Устюжанин И. А. Цианобактерия Nostoc paludosum Kutz как основа для создания агрономически полезных микробных ассоциаций на примере бактерий рода Rhizobium // Микробиология. 2008. Т. 77. № 2. С. 266‒272.
- Pankratova E. M., Trefilova L. V., Zyablykh R. Yu., Ustyuzhanin I. A. Cyanobacterium Nostoc paludosum Kütz as a basis for creation of agriculturally useful microbial associations by the example of bacteria of the genus Rhizobium // Microbiology (Moscow). 2008. V. 77. P. 228‒234.
- Патент РФ. 2019. № 2734987. Средство для стимуляции роста бобовых, масличных и овощных культур и угнетения сорных растений в агроценозах.
- Патент РФ. 2017. № 2634387. Способ стимуляции роста и развития растений, повышения урожайности и защиты от фитопатогенных грибов в аридной зоне.
- Пиневич А. В., Аверина С. Г. На краю радуги: длинноволновые хлорофиллы и фотосинтетическая адаптация цианобактерий к дальнему красному свету // Микробиология. 2022. Т. 91. С. 666–684. https://doi.org/10.31857/S0026365622600444
- Pinevich A. V., Averina S. G. On the edge of the rainbow: red-shifted chlorophylls and far-red light photoadaptation in cyanobacteria // Microbiology (Moscow). 2022. V. 91. P. 631‒648. https://doi.org/10.1134/S0026261722602019
- Темралеева А. Д., Кривина Е. С., Букин Ю. С. Современные подходы к изучению водорослей: ДНК-баркодинг и ДНК-таксономия // Вопросы современной альгологии. 2021. № 2 (26). С. 124‒130. https://doi.org/10.33624/2311-0147-2021-2(26)-124-130
- Трефилова Л. В. Использование цианобактерий в агробиотехнологии. Автореферат дис. … канд. биол. наук, 24.12.2008. Саратов: Ин-т биохимии и физиологии растений и микроорганизмов, 2008. 26 с.
- Трефилова Л. В., Патрушева М. Н. Эффективность использования цианоризобиального консорциума при выращивании гороха посевного // Теоретическая и прикладная экология. 2009. № 3. С. 67–75.
- Хасанов В. В., Рыжова Г. Л., Мальцева Е. В. Методы исследования антиоксидантов // Химия растительного сырья. 2004. № 3. С. 63‒75.
- Цавкелова Е. А. Структурно-функциональные особенности микробных сообществ эпифитных орхидей: биоразнообразие, роль и биотехнологическая значимость ассоциативных микроорганизмов. Автореферат дис. … докт. биол. наук, 18.05.2021. М.: Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, 2021. 46 с.
- Aguilera A., Berrendero Gómez E., Kaštovský J., Echenique R. O., Salerno G. L. The polyphasic analysis of two native Raphidiopsis isolates supports the unification of the genera Raphidiopsis and Cylindrospermopsis (Nostocales, Cyanobacteria) // Phycologia. 2018. V. 57. Р. 130‒146. https://doi.org/10.2216/17-2.1
- Allenspach M., Steuer C. α-Pinene: a never-ending story // Phytochemistry. 2021. V. 190. Art. 12857.
- Apostol T. V., Chifiriuc M. C., Draghici C., Socea L. I., Marutescu L. G., Olaru O. T., Nitulescu G. M., Pahontu E. M., Saramet G., Barbuceanu S. F. Synthesis, in silico and in vitro evaluation of antimicrobial and toxicity features of new 4-[(4-chlorophenyl)sulfonyl]benzoic acid derivatives // Molecules. 2021. V. 26. Art. 5107. https://doi.org/10.3390/molecules26165107
- Bataeva Y. V., Dzerzhinskaya I. S., Yakovleva L. V. Сomposition of phototrophs in different soil types of Аstrakhan oblast // Euras. Soil. Sci. 2017. V. 50. Р. 943‒951. https://doi.org/10.1134/s1064229317080026
- Bataeva Yu.V., Satkalieva M. S., Antonova S. V., Sinetova M. A., Kozlova A. Yu., Astafyeva O. V., Baimuhambetova A. S. Study of antioxidant activity and composition of cyanobacteria metabolites by TLC, HPTLC, and HPLC for the search of environmentally safe cleaning agents // Rus. J. Gen. Chem. 2018. V. 88. P. 2898‒2902. https://doi.org/10.1134/S107036321813011X
- Burja A. M., Banaigs B., Abou-Mansour E., Burgess J. G., Wright P. C. Marine cyanobacteria – a prolific source of natural products // Tetrahedron. 2001. V. 57. Р. 9347–9377.
- Costa M. D.S., Rocha J. E., Campina F. F., Silva A. R.P., Da Cruz R. P., Pereira R. L.S., Quintans-Junior L.J., Coutinho H. D.M. Comparative analysis of the antibacterial and drug-modulatory effect of D-limonene alone and complexed with β-cyclodextrin // Eur. J. Pharm. Sci. 2019. V. 128. Р. 158‒161. https://doi.org/10.1016/j.ejps.2018.11.036
- Dabravolski S. A., Isayenkov S. V. Metabolites facilitating adaptation of desert cyanobacteria to extremely arid environments // Plants. 2022. V. 11. Art. 3225. https://doi.org/10.3390/ plants11233225
- Duval C., Thomazeau S., Drelin Y., Yepremian C., Bouvy M., Couloux A., Troussellier M., Rousseau F., Bernard C. Phylogeny and salt-tolerance of freshwater Nostocales strains: contribution to their systematics and evolution // Harmful Algae. 2018. V. 73. Р. 58‒71. https://doi.org/10.1016/j.hal.2018.01.008
- Eden P. A., Schmidt T. M., Blakemore R. P., Pace N. R. Phylogenetic analysis of Aquaspirillum magnetotacticum using polymerase chain reaction-amplified 16S rRNA-specific DNA // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 1991. V. 41. P. 324‒325. https://doi.org/10.1099/00207713-41-2-324
- Fadl-Allah E.M., El-komy H.M., Al-Harbi N.A., Sholkamy E. N. In vitro creation of artificial nitrogen fixing cyanobacterium (Nostoc muscorum) association with wheat // African J. Microbiol. Res. 2011. V. 5. P. 302–310.
- Ferrari P. F., Palmieri D., Casazza A. A., Aliakbarian B., Perego P., Palombo D. TNFα-induced endothelial activation is counteracted by polyphenol extract from UV-stressed cyanobacterium Arthrospira platensis // Med. Chem. Res. 2015. V. 24. Р. 275–282.
- Goldwhite H. Short summary of the career of the German organic chemist, Hermann Kolbe // New Haven Section Bull. Am. Chem. Soc. J. 2003. V. 20. Р. 203–218.
- Hirsch A. M. Hormonal regulation in plant-microbe symbioses (symposium remarks) // Biology of Plant-Microbe Interactions. 2004. V. 4. P. 389–390.
- Iteman I., Rippka R., Marsac N. T., Herdman M. Comparison of conserved structural and regulatory domains within divergent 16S rRNA–23S rRNA spacer sequences of cyanobacteria // Microbiology (Reading). 2000. V. 146. P. 1275–1286. https://doi.org/10.1099/00221287-146-6-1275
- Gerwick W. H., Coates R. C., Engene N., Gerwick L., Grindberg R. V., Jones A. C., Sorrels C. M. Giant marine cyanobacteria produce exciting potential pharmaceuticals // Microbe. 2008. V. 3. Р. 277–284.
- Kajiyma S., Kanzaki H., Kawazu K., Kobayashi A. Nostofungicide, an atifungal lipopeptide from the fieldgrown terrestrial bluegreen alga Nostoc commune // Tetrahedron Lett. 1998. V. 39. P. 3737‒3740.
- Kaštovský J., Gomez E. B., Hladil J., Johansen J. R. Cyanocohniella calida gen. et sp. nov. (Cyanobacteria: Aphanizomenonaceae) a new cyanobacterium from the thermal springs from Karlovy Vary, Czech Republic // Phytotaxa. 2014. V. 181. Р. 279‒292. https://doi.org/10.11646/phytotaxa.181.5.3
- Komárek J., Kaštovský J., Mareš J., Johansen J. R. Taxonomic classification of cyanoprokaryotes (cyanobacterial genera) 2014, using a polyphasic approach // Preslia. 2014. V. 86. Р. 295–335.
- Komárek J. Süßwasserflora von Mitteleuropa, Bd. 19/3: Cyanoprokaryota 3. Teil/3rd part: Heterocytous Genera // Süßwasserflora von Mitteleuropa. Spektrum Academischer Verlag: Heidelberg, 2013. 1131 p.
- Kozlíková-Zapomělová E., Chatchawan T., Kaštovský J., Komárek J. Phylogenetic and taxonomic position of the genus Wollea with the description of Wollea salina sp. nov. (Cyanobacteria, Nostocales) // Fottea. 2016. V. 16. Р. 43–55. https://doi.org/10.5507/fot.2015.026
- Kurashov E. A., Krylova J. V., Mitrukova G. G., Aleshina D. G., Bataeva Y. V., Astafyeva O. V. Low-molecular weight metabolites in Spirodela polyrhiza (L.) Scheiden from Northwest Russia in the middle of the growing season // Ponte. 2016. V. 72. P. 10‒22. https://doi.org/10.21506/j.ponte.2016.10.2
- Kumar J., Parihar P., Singh R., Singh V. P., Prasad S. M. UVB induces biomass production and nonenzymatic antioxidant compounds in three cyanobacteria // J. Appl. Phycol. 2016. V. 28. Р. 131–140.
- Kumar S., Stecher G., Li M., Knyaz C., Tamura K. MEGA X: Molecular Evolutionary Genetics Analysis across computing platforms // Mol. Biol. Evol. 2018. V. 35. P. 1547‒1549.
- Lacap-Bugler D.C., Lee K. K., Archer S., Gillman L. N., Lau M. C.Y., Leuzinger S., Lee C. K., Maki T., McKay C.P., Perrott J. K., de los Rios-Murillo A., Warren-Rhodes K.A., Hopkins D. W., Pointing S. B. Global diversity of desert hypolithic cyanobacteria // Front. Microbiol. 2017. V. 8. Art. 867. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.00867
- Lamb G. D., Stephenson D. G. Point: Counterpoint: Lactic acid accumulation is an advantage disadvantage during muscle activity // J. Appl. Physiology. 2006. V. 100. С. 1410‒1412.
- Lorenzi A. S., Bonatelli M. L., Varani A. M., Quecine M. C., Bittencourt-Oliveira M.D.C. Draft genome sequence of the cyanobacterium Sphaerospermopsis aphanizomenoides BCCUSP55 from the Brazilian semiarid region reveals potential for anti-cancer applications // Arch. Microbiol. 2022. V. 204. Р. 1‒7. https://doi.org/10.1007/s00203-021-02602-1
- Macias F. A., Galindo J. L.G., Garcia-Diaz M.D., Galindo J. C.G. Allelopathic agents from aquatic ecosystems: potential biopesticides models // Phytochem. Rev. 2008. V. 7. P. 155‒178.
- Mironov K. S., Los D. A. RNA Isolation from Synechocystis // Bio-protocol. 2015. V. 5. Art. e1428. https://doi.org/10.21769/BioProtoc.1428
- Molyneux P., Peterson D., Peterson N., Stecher G., Nei M., Kumar S. The use of the stable free radical diphenilpicrylhydrazyl (DPPH) for estimating antioxidant activity // J. Sci. Technol. 2004. V. 26. Р. 211‒219.
- Nübel U., Garcia-Pichel F., Muyzer G. PCR primers to amplify 16S rRNA genes from cyanobacteria // Appl. Environ. Microbiol. 1997. V. 63. Р. 3327‒3332.
- Popa I., Băbeanu N., Niță S., Popa O. Squalene ‒ natural resources and applications // Farmacia. 2014. V. 62. Р. 840‒862.
- Prasanna R., Jaiswal P., Shrikrishna J., Joshi M., Nain L., Rana A., Shivay Y. S. Evaluating the potential of rhizo-cyanobacteria as inoculants for rice and wheat // J. Agricult. Technol. 2012. V. 8. P. 157–171.
- Ramamurthy V. D., Raveendran S., Thirumeni S., Krishnaveni S. Antimicrobial activity of heterocytic Cyanobacteria // Int. J. Adv. Life Sci. 2012. V. 1. P. 32–39.
- Samadi N., Manayi A., Vazirian M., Samadi M., Zeinalzadeh Z., Saghari Z., Abadian N., Mozaffarian V. O., Khanavi M. Chemical composition and antimicrobial activity of the essential oil of Anthemis altissima L. var. altissima // Nat. Prod. Res. 2012. V. 26. V. 20. P. 1931‒1934.
- Singh R., Parihar P., Singh M., Bajguz A., Kumar J., Singh S., Singh V. P., Prasad S. M. Uncovering potential applications of cyanobacteria and algal metabolites in biology, agriculture and medicine: current status and future prospects // Front. Microbiol. 2017. V. 8. Art. 515. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.00515.
- Sivonen K., Jones G. Cyanobacterial toxins // Toxic cyanobacteria in water – a guide to their public health consequences, monitoring and management / Eds. Chorus I., Bartram J. London: E. and F. N. Spon, 1999. P. 41–111.
- Strunecký O., Ivanova A. P., Mareš J. An updated classification of cyanobacterial orders and families based on phylogenomic and polyphasic analysis // J. Phycol. 2023. V. 59. Р. 12‒51. https://doi.org/10.1111/jpy.13304
- Takeuchi M., Kawai F., Shimada Y., Yokota A. Taxonomic study of polyethylene glycol-utilizing bacteria: emended description of the genus Sphingomonas and new descriptions of Sphingomonas macrogoltabidus sp. nov., Sphingomonas sanguis sp. nov. and Sphingomonas terrae sp. nov. // Syst. Appl. Microbiol. 1993. V. 16. P. 227–238. https://doi.org/10.1016/s0723-2020(11)80473-x
- Tawong W., Pongcharoen P., Pongpadung P., Ponza S. Neowollea manoromense gen. & sp. nov. (Nostocales, Cyanobacteria), a novel geosmin producer isolated from Thailand // Phytotaxa. 2019. V. 424. Р. 1‒17. https://doi.org/10.11646/phytotaxa.424.1.1
- Verma S., Thapa S., Siddiqui N, Chakdar H. Cyanobacterial secondary metabolites towards improved commercial significance through multiomics approaches // World J. Microbiol. Biotechnol. 2022. V. 38. Art. 100. https://doi.org/10.1007/s11274-022-03285-6
- Wang H., Halary S., Duval C., Bernard C., Troussellier M., Beniddir M. A., Brunel J.-M., Castaldi A., Caudal F., Golléty C., Martin C., Bourguet-Kondracki M.-L., Duperron S. Diversity, metabolome profiling and bioactivities of benthic filamentous cyanobacteria isolated from coastal mangroves of Mayotte // Front. Mar. Sci. 2023. V. 10. Art. 1201594. https://doi.org/10.3389/fmars.2023.1201594
- Willey J. M., Gaskell A. A. Morphogenetic signaling molecules of the streptomycetes // Chem. Rev. 2011. V. 111. Р. 174 – 187.
- Xuan T. D., Chung M., Khanh T. D., Tawata S. Identification of phytotoxic substances from early growth of barnyard grass (Echinochloa crusgalli) root exudates // J. Chem. Ecol. 2006. V. 32. P. 895‒906.
Дополнительные файлы
