Бактерии bacillus subtilis что это
Bacillus subtilis (cенная палочка)
Бациллюс субтилис или cенная палочка (лат. Bacillus subtilis) — вид грамположительных спорообразующих аэробных бактерий, представителей рода бациллы (Bacillus). Bacillus subtilis — один из наиболее хорошо изученных микроорганизмов.
Название сенная палочка происходит из-за того, что ранее Bacillus subtilis изолировался исключительно из сенных отваров. Bacillus subtilis имеет вид бесцветной прямой палочки, размером примерно 0,7 мкм в толщину и 2—8 мкм в длину. Bacillus subtilis может размножаться делением и спорами. Иногда отдельные Bacillus subtilis, после поперечного деления, остаются соединенными в нити.
Bacillus subtilis (сенная палочка), благодаря продуцируемым антибиотикам и способности закислять среду обитания, является антагонистом патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, таких как сальмонелла, протей, стафилококки, стрептококки, дрожжевые грибки; продуцируют ферменты, удаляющие продукты гнилостного распада тканей; синтезируют аминокислоты, витамины и иммунноактивные факторы. Некоторые штаммы Bacillus subtilis являются продуцентами гиалуроновой кислоты.
Bacillus subtilis может быть причиной пищевых отравлений человека (код по МКБ-10 A05.4).
Bacillus subtilis — действующее вещество лекарственных препаратов
В России также зарегистрированы (были зарегистрированы) лекарства, в которых основным действующим веществом являлись Bacillus subtilis: Споробактерин (штамм 534), Бактиспорин (штамм N 3H).
В состав лекарственного препарата Энзимтал, имеющего разрешение на применение на территории Украины (позже отозванном), имеется грибковая амилаза — амилолитический фермент, получаемый из грибов Aspergillus oryzae и непатогенных бактериальных культур Bacillus subtilis (Кирик Д.Л., Полякова И.Ф.).
Bacillus subtilis — пробиотик
Кроме перечисленных выше лекарств-пробиотиков, штаммы Bacillus subtilis входят в состав пищевых добавок. В России продаются (продавались) БАДы, содержащие Bacillus subtilis: Бактистатин, Супрадин Киндер гель (производство Германии), Ветом и другие.
БАД Бактистатин содержит метаболиты бесклеточной культуральной жидкости Bacillus subtilis штамм 3 (содержащей в том числе витамин Е), носитель цеолит, ферментированный гидролизат соевой муки, антислеживающий агент стеарат кальция (или аэросил), ингредиенты капсулы (желатин медицинский, титана диоксид, индиготин). Бактистатин рекомендуется разными авторами, в частности, для коррекции синдрома избыточного бактериального роста лёгкой степени (Логинов В.А.), как дополнительного средства: при синдроме кишечной недостаточности (Левченко С.А.), Н.pylori-ассоциированном гастрите (Грищенко Е.Б.) и других.
Штаммы Bacillus subtilis используются в ряде лекарств и продуктов для ветеринарии и сельского хозяйства. В частности, пробиотик «Субтилис» (жидкая форма «Субтилис-Ж» и порошок «Субтилис-С»), включающий в свой состав собой микробную массу живых спор бактерий Bacillus subtilis и Bacillus licheniformis применяется в животноводстве, птицеводстве, рыбоводстве для профилактики и лечение заболеваний ЖКТ бактериальной этиологии, дисбактериоза, легочных инфекций, увеличения продуктивности, получения здорового потомства, подавления роста патогенных и условно патогенных микроорганизмов (сальмонеллы, кишечной палочки, аэромонад, псевдомонад и других).
На сайте GastroScan.ru в «Литература» имеется подраздел «Пробиотики, пребиотики, синбиотики, симбиотики», содержащий статьи, посвященные терапии заболеваний органов ЖКТ пробиотиками, пребиотиками и синбиотиками.
Bacillus subtilis в растениеводстве
Bacillus subtilis в систематике бактерий
Антибиотики и бактерии, активные в отношении сенной палочки
В отношении представителей вида бацилл Bacillus subtilis (сенной палочки) активны следующие антимикробные средства (из представленных в настоящем справочнике): ванкомицин, нифурател. Некоторые виды бактерий, в частности, Lactobacillus plantarum, подавляют Bacillus subtilis.
Bacillus subtilis
Действующие вещества
Штаммы Bacillus subtilis:
Физико-химические свойства
Bacillus subtilis – наиболее продуктивные представители рода Bacillus по синтезу антибиотиков. Как правило, штаммы Bacillus subtilis образуют на питательной среде выпуклые колонии ризоидной формы. Хорошо растут на МПА, пептонно-кукурузном агаре и других средах. Размер клеток 0,7..0,8х2..3мкм. В почве бациллы находятся в виде спор или вегетативных клеток. При температурах почвы, близких к 0°C, большая часть бацилл образует споры; в этом состоянии микроорганизмы отличаются высокой устойчивостью к внешним факторам.
При наступлении благоприятных условий бактерии переходят в активное (вегетативное) состояние и начинают работать – защищать почву и растения от болезней. Чем выше рН (щелочные почвы), тем больше процент спор Bacillus subtilis.
Действующие вещества биопрепаратов в любом случае представляют собой живые клетки и комплекс метаболитов продуцента, однако изготовленные на их основе средства могут быть представлены в различной форме.
Действие на вредные организмы
Подробнее при переходе по ссылке
«>Механизм действия. Штаммы Bacillus subtilis проявляют разностороннее действие на возбудителей заболевания: вырабатывают антибиотики, являются антагонистами по отношению к фитопатогенам, повышают иммунитет растения. Кроме того, в большинстве случаев они проявляют стимулирующий эффект в отношении защищаемой культуры. Препараты на основе каждого из действующих веществ имеют свои особенности.
для сельского хозяйства:
для личных подсобных
хозяйств:
Применение
В сельском и личном подсобных хозяйствах. Зарегистрированные препараты на основе Bacillus subtilis разрешены к применению в сельском и личном подсобных хозяйствах против болезней картофеля (ризоктониоз, фитофтороз), цветочных культур открытого и/или защищенного грунта (корневые гнили, пятнистости), капусты белокочанной («черная ножка», бактериоз), томата открытого и/или защищенного грунта (корневые гнили, фитофтороз, альтернариоз), плодово-ягодных культур, некоторых зерновых, сахарной свеклы, винограда и др.
Баковые смеси. В составе баковых смесей используются препараты Фитоспорин-М, Алирин-Б, Гамаир. Биопрепарат на основе штамма ИПМ 215 может усиливать (или ослаблять) бактерицидную активность Гербицид – средство химической защиты растений, используемые для борьбы с сорной растительностью (преимущественно, травянистой).
Подробнее при переходе по ссылке
«>гербицидов. Препараты на основе Bacillus subtilis, штамм М-22 ВИЗР не используются в смеси с другими.
В медицине. Ряд штаммов Bacillus subtilis используют для получения фармацевтических препаратов и пищевых добавок. В частности, на основе Bacillus subtilis создан известный препарат Споробактерин отечественного производства, предназначенный для борьбы с нарушениями микрофлоры кишечника.
Токсикологические свойства и характеристики
Опасность для человека. Как и многие другие микроорганизмы, Bacillus subtilis способны выступать в виде аллергенов; реакция на эту бактерию носит название аллергия на сенную палочку. Обычно она проявляется только в виде кожных симптомов, но может протекать и в более тяжелых формах. Наблюдается нечасто.
Классы опасности. Препараты на основе Bacillus subtilis относятся к 3, 3В или 4 классам опасности для человека и 3 классу опасности для пчел.
Полезные виды. Бактофит обладает токсическим действием на афидофагов, остальные средства безопасны или практически безопасны для полезных видов.
Теплокровные. Малотоксичны для теплокровных животных.
Сенная палочка
Сенная палочка (Bacillus subtilis) — крошечный микроб, полезная бактерия, который встречается в естественной природе повсеместно: почва, поверхность растений, пыль в воздухи и тд. Кроме того, если отойти от растениеводства, то сенная палочка присутствует в кишечнике человека и животных. Выдерживает достаточно суровые температурный условия: выживает от –5°С до 150°С, активнее всего при от 25°С до 30°С, дышит кислородом, образует споры.
Основные функции сенной палочки в растениеводстве
Как и многие биопрепараты на основе живых полезных бактерий, сенная палочка применяется на всех этапах культивирования:
Bacillus subtilis питается мертвыми органическими веществами, продуцируя при этом многие антибиотические вещества, аминокислоты, ферменты и полисахариды. Кроме того, сенная палочка, выделяет и множество необходимых растениям микроэлементов в доступной для мгновенного усваивания виде: соединения калия, фосфора, азота.
Как результат, мы имеем здоровые растения, повышенный иммунитет к болезням, перепадам температур, засухам или переувлажнениям, более мощный рост и образование плодов, улучшение их качества и питательности.
Какие заболевания помогает предотвратить сенная палочка
Вот неполный перечень болезней, профилактика и лечение которых может осуществляться с помощью препаратов сенной палочки: альтернариоз, бактериальная и белая пятнистости, бактериоз, бурая ржавчина, монилиальный ожог, мучнистая роса, парша, пероноспороз, ризоктониоз, снежная плесень, трахеомикоз, фитофтороз, фомоз, церкоспороз, а также различные гнили (белая, серая, черная сухая, плодовая, сухая, фузариозная и др.).
Преимущества и недостатки Bacillus subtilis
Для людей, животных, червей и других организмов сенная палочка не представляет никакой опасности, тк не является токсичной.
Бактерии bacillus subtilis что это
Биотехнология и микробиология
1 Научно-производственная фирма «Исследовательский центр»,
наукоград Кольцово, Новосибирская обл., Россия
2 Новосибирский государственный аграрный университет, г. Новосибирск, Россия
Антагонистический потенциал сибирских штаммов
Bacillus spp. в отношении возбудителей болезней
животных и растений
Введение
Спорообразующие бактерии рода Bacillus являются продуцентами широкого спектра биологически активных веществ (БАВ), в том числе ферментов, липопептидных и других антибиотиков, спектр которых зависит от географического происхождения изолятов [1, 2]. Продукция БАВ обусловливает высокую бактерицидную и бактериостатическую активность Bacillusspp. в отношении патогенных грамположительных (Clostridiumspp.,Corynebacteriumspp., Staphylococcusaureus) и грамотрицательных (Treponemapallidum, Neisseriameningitis) бактерий [3], а также фунгицидную (фунгистатическую) активность в отношении фитопатогенных грибов – Rhizoctoniasolani, Botrytiscinerea, Aspergillusniger [4, 5]. Таким образом, представители рода Bacillus обладают бактерицидной и фунгицидной активностью, и рассматриваются как перспективные биологические агенты для создания противомикробных препаратов. Пробиотики на основе бактерий B. subtilisуспешно применяют в медицине для терапии инфекций различной этиологии [6–8]. В ветеринарной медицине препараты и кормовые добавки, включающие в качестве действующего начала бактерии рода Bacillus, используют для снижения падежа, повышения привесов, снижения конверсии кормов в свиноводстве [9, 10], птицеводстве [11], при выращивании крупного рогатого скота [12]. В защите растений от возбудителей болезней была показана эффективность штаммов B. subtilis в качестве биофунгицидов для культур открытого и защищенного грунта [13, 14], а также в технологии хранения овощей [15].
Цель работы – оценить антагонистическую активность сибирских природных штаммов бактерий рода Bacillus как потенциальную основу биопрепаратов для управления здоровьем животных и растений.
Материалы и методики исследования
Культуры микроорганизмов. Штаммы бактерий-антагонистов патогенной микрофлоры – Bacillussubtilis, Bacillusamyloliquefaciens и Bacilluslicheniformis – были выделены из почвы лесных биоценозов Новосибирской области и депонированы во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ, Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов, г. Москва) и Немецкой коллекции микроорганизмов и клеточных культур (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH, Braunschweig, Germany). Чистые культуры фитопатогенных грибов (Bipolarissorokiniana ВКПМ В-532, BotrytiscinereaВКПМ В-1006, FusariumgraminearumВКПМ В-147, FusariumsolaniВКПМ В-163, Fusariumchlamydosporum ВКПМ В-899, FusariumoxysporumВКПМ В-349, FusariumavenaciumВКПМ В-623) были получены в ВКПМ. Остальные тест-объекты (штаммы Alternariasolani A7 АКТЛ 112, А7 НКЛ 2в, А7 АКТЛ 125 3б, BotrytiscinereaM-01, M-4-2, FusariumsolaniК 6, Phytophthora infestans, расы 3,4 и 1-11) выделены авторами из инфицированных растений, а чистые культуры патогенных бактерий (Candidaalbicans, Citrobacterfreundii, Escherichiacoli, Klebsiellapneumonia, Proteusvulgaris, Pseudomonasaeruginosae, Salmonella entericasubsp. entericaserovarcholeraesuis, Salmonella entericasubsp. entericaserovarenteritidis, Salmonella entericasubsp. entericaserovarparatyphi B, Salmonella entericasubsp. entericaserovartyphimurium, Shigellasonnei, ShigellaflexneriIIa, Staphylococcusaureus) – из патологического органного материала, полученного от павших сельскохозяйственных животных (молодняк крупного рогатого скота, свиньи).
Данные в таблицах представлены в виде средней арифметической с доверительными интервалами. Статистическая обработка полученных данных выполнена в программе Statsoft STATISTICA for Windows 6.0.
Результаты исследования и обсуждение
Анализ антагонистической активности в отношении патогенных бактерий.
Результаты определения антагонистической активности изученных штаммов в отношении патогенов представлены в таблице 1.
Таблица 1
Антагонистическая активность бактерий в отношении патогенов, зона угнетения роста, мм
Наименование патогенного
тест-микроорганизма
Salmonella enterica subsp. enterica serovar choleraesuis
Salmonella enterica subsp. enterica serovar enteritidis
Salmonella enterica subsp. enterica serovar paratyphi B
Salmonella enterica subsp. enterica serovar typhimurium
В зависимости от ширины зоны угнетения роста микробных тест-объектов можно выделить высокую (от 11 до 30 мм), среднюю (в пределах 4–10 мм) и слабую антагонистическую активность (до 4 мм).
Наибольшее антагонистическое действие бацилл отмечено в отношении St. aureus.
Таблица 2
Ингибирующая активность бактерий в отношении фитопатогенов, %
Наименование фитопатогенного
тест-микроорганизма
A. solani A7 АКТЛ 112
A. solaniА7 АКТЛ 125 3б
B. sorokiniana ВКПМ В-532
B. cinerea ВКПМ В-1006
Fusarium graminearum ВКПМ В-147
Fusarium solani ВКПМ В-163
A. solani A7 АКТЛ 112
A. solaniА7 АКТЛ 125 3б
B. sorokiniana ВКПМ В-532
B. cinerea ВКПМ В-1006
Fusarium graminearum ВКПМ В-147
Fusarium solani ВКПМ В-163
Fusarium chlamydosporum ВКПМ В-899
Fusarium solani К 6
Fusarium oxysporum ВКПМ В-349
Fusarium avenacium ВКПМ В-623
Ph. infestans расы 3,4
Ph. infestans расы 1-11
Высокой активностью в отношении C. albicans обладали штаммы B. subtilis ВКПМ В-16041, DSM 24613 (далее по тексту Bs-1), B. amyloliquefaciens ВКПМ В-10642, DSM 24614 (далее по тексту Ba-1) и B. amyloliquefaciens ВКПМ В-10643, DSM 24615 (далее по тексту Ba-2). Остальные штаммы бацилл проявили к данному патогену среднюю антагонистическую активность.
Все штаммы показали наличие бактерицидного действия средней и слабой степени в отношении других использованных в опыте грамотрицательных бактерий – C. freundii, E. coli, K. pneumonia, P. vulgaris, P. aeruginosa, Salmonellasp., Sh. sonnei, Sh. flexneriIIa. Зона угнетения роста составляла в среднем 2–10 мм в зависимости от вида тест-объекта.
Таким образом, все изученные штаммы бактерий B. subtilis, B. amyloliquefaciensи B. licheniformis подавляли рост патогенных бактерий, хотя и в различной степени.
Анализ антагонистической активности в отношении фитопатогенных грибов
Штаммы бактерий-антагонистов проявили ингибирующие свойства в отношении большинства использованных в опыте фитопатогенов (табл. 2).
На возбудителя альтернариоза A. solani наибольшее ингибирующее действие оказали штаммы B. amyloliquefaciens Ba-1 и Ba-2, B. licheniformis ВКПМ В-10561, DSM 24609 (далее по тексту Bl-1), иB. subtilis Bs-1. В подавлении роста возбудителя корневых гнилей B. sorokiniana высокую активность проявили штаммы B. subtilis Bs-1, B. amyloliquefaciens Ba-1и Ba-2. Эти же штаммы были максимально активными по сравнению с остальными по отношению к возбудителю серой гнили растений B. cinerea. В то же время установлено, что штаммы B. licheniformis не подавляли роста B. cinerea (штамм ВКПМ В-1006). Против фитопатогенных грибов рода Fusarium и возбудителя фитофтороза пасленовых культур Ph. infestans все изученные нами бактерии Bacillusspp. показали высокий уровень ингибирующей активности. У бактерий B. licheniformis Bl-1; ВКПМ В-10562, DSM 24610 (далее по тексту Bl-2) и ВКПМ В-10564, DSM 24612 (далее по тексту Bl-4) отсутствовала антагонистическая активность в отношении F. solani ВКПМ В-163.
Проведенные исследования показали, что помимо бактерицидного действия, которое штаммы B. subtilis, B. amyloliquefaciens и B. licheniformis оказывали на патогенные бактерии, они проявляют ингибирующую активность в отношении фитопатогенных грибов. Ряд авторов указывал на подобное антибактериальное и фунгистатическое действие спорообразующих бактерий [18–21]. Как отмечено выше, это связано с тем, что перечисленные бактерии в процессе жизнедеятельности выделяют антимикробные вещества широкого спектра действия [22, 23]. Поэтому спорообразующие бактерии применяют в качестве действующего начала как лекарственных препаратов [24, 25], так и экологически безопасных средств защиты растений от болезней [26, 27].
Нами установлено наличие антагонизма изученных штаммов бактерий рода Bacillus в опытах invitro в отношении бактерий-возбудителей болезней животных и человека – C. freundii, E. coli, K. pneumonia, P. vulgaris, P. aeruginosa, Salmonellasp., Sh. sonnei, Sh. flexneri IIa и St. aureus, C. albicans. Что касается антагонистической активности в отношении фитопатогенных грибов, то добавление изученных штаммов в питательную среду подавляло рост опасных возбудителей болезней растений A. solani, B. sorokiniana, Ph. infestans и грибов рода Fusarium в большей или меньшей степени в зависимости от штамма тест-микроорганизма. Для одного из использованных в эксперименте штаммов – B. cinerea ВКПМ В-1006 – не выявлено ингибирующего действия со стороны бактерий-антагонистов B. licheniformis. Наши результаты согласуются с данными, полученными другими авторами в работах, касающихся патогенных бактерий Corynebacteriumdiphteriae, St. aureus, Streptococcushaemolyticus, P. aeruginosa[28] и фитопатогенных грибов [29, 30]. Так, Н.И. Габриэлян с соавторами [28] показали, что штамм бактерии B. subtilis, входящий в состав препарата споробактерин, обладает высокой антагонистической активностью в отношении стафилококков (St. aureus, St. epidermidis, St. saprophyticus), дрожжеподобных грибов Candidaspp.и энтерококков (Enterococcusfaecium). В то же время, авторы отмечают, что среди изученных штаммов другого вида энтерококка – E. faecalis – лишь 50% были чувствительны к штамму-антагонисту. Авторы указывают, что изученный ими штамм B. subtilis эффективно подавлял лишь 36,8% штаммов патогенных бактерий, среди которых были E. coli, Klebsiellaspp., Serratiaspp. и другие, тогда как изученные в нашей работе штаммы бактерий-антагонистов B. subtilis, B. amyloliquefaciensи B. licheniformis в 100% случаев ингибировали перечисленных патогенов.
Продемонстрировано наличие у B. subtilis ингибирующей активности по отношению к таким фитопатогенным грибам, как A. alternata, B. cinerea, B. sorokiniana, Cladosporiumsp., F. avenacium, F. oxysporum и другим [31]. При этом отмечено, что некоторые из изученных авторами штаммов обладали 100%-й ингибирующей активностью в отношении B. cinerea и F. oxysporum, чего не наблюдалось в наших экспериментах.
Наблюдающиеся различия в оценке антагонистической активности бактериальных штаммов, представленные в разных работах, могут быть связаны с разным географическим происхождением изучаемых культур [32]. Различия в антагонистической активности против штаммов патогенов одного вида можно объяснить вариабельным составом пептидогликана бактериальной клетки, который является регулятором взаимоотношений в системе «прокариот-прокариот», а также регулятором внутриродового и межродового антагонизма в условиях межмикробных взаимодействий [33].
Заключение
Таким образом, в результате проведенных исследований был выявлен антагонистический потенциал природных сибирских штаммов бактерий рода Bacillus. Bсе изученные штаммы бактерий-антагонистов B. subtilis, B. amyloliquefaciensи B. licheniformis проявили бактерицидное и фунгистатическое действия invitro на чистых культурах патогенных бактерий и фитопатогенных грибов. Подавление штаммами-антагонистами роста патогенов, вызывающих болезни сельскохозяйственных животных и растений перспективно для создания биопрепаратов, обеспечивающих получение экологически безопасной продукции животноводства и растениеводства, что важно для решения проблем здорового питания населения.
Литература
Поступила в редакцию 01.10.2013 г.
Anastasya A. Lelyak1, Margarita V. Shternshis2
1Research Center, Ltd, scientific town Koltsovo, Novosibirsk region, Russia; 2Novosibirsk State Agrarian University, Russia
ANTAGONISTIC POTENTIAL OF SIBERIAN STRAINS OF BACILLUS SPP. TOWARD AGENTS CAUSED ANIMAL AND PLANT DISEASES
Key words:Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus licheniformis, antagonistic activity, pathogenic bacteria, phytopathogenic fungi.