Mikrobiol. Z. 2019; 81(4):118-130.
doi: https://doi.org/10.15407/microbiolj81.04.118

Дестабілізація системи фаг–бактерія при бактеріальних інфекціях у деревних рослин

Товкач Ф.І.¹, Жумінська Г.І.²

¹Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України
вул. Академіка Заболотного, 154, Київ, 03143, Україна

²Одеський національний університет імені І.І. Мечникова
вул. Дворянська, 2, Одеса, 65082, Україна

Незважаючи на значні успіхи в розумінні геномної організації бактеріальних вірусів, невирішеними залишаються проблеми їх екології і величезного різноманіття в природі. Мета роботи полягала у вивченні дестабілізації псевдолізогенії ендофітної бактерії Pantoea agglomerans при розвитку в р ослинних тканинах верби симптомів хвороби «відьмина мітла», яке призводить до накопичення різноманітних літичних бактеріофагів. Матеріали і методи. Об’єктами досліджень були частини рослин верби, уражені хворобою «відьмина мітла», відібрані в Нижнєдністровському національному природному заповіднику (Одеська область) і на околиці м. Києва (Голосіївский район) влітку та восени. Ендофітні бактерії виділяли після подрібнення матеріалу і його екстракції в рідке средовище LB. Облік кількості бактерій і бактеріофагів проводили стандартно. Для очистки і електронно-мікроскопічної візуалізації фагових часток використовували загальноприйняті підходи. Результати. Спостереження показують, що враження верби «відьминими мітлами» на Україні носить масовий епідемічний характер. Для цієї хвороби вперше розглянуто основні особливості трьохкомпонентної системи: рослина – епіфітна бактерія – бактеріофаг. Встановлено, що трансформація тканин рослин Salix alba і Salix babylonicа призводить до суттєвої зміни ендофітного бактеріального корсорціуму, в якому спостерігається надлишкова кількість жовто-пігментованої бактерії P. agglomerans (Pag). В свою чергу це призводить до накопичення бактеріофагів за рахунок дестабілізації псевдолізогенного стану Pag в бінарній системі бактерія – фаг. Кількість вірусів і їх різноманіття залежить від місця локалізації бактерії-хазяїна по відношенню до вогнища інфекції. В трансформованих тканинах верби фаги зустрічаються не так часто, як на періферії уражених гілок. В роботі запропоновано універсальну індикаторну систему Pag g157, за допомогою якої може бути визначено 50% специфічних бактеріофагів. По морфології колоній і по неспроможності до лізогенізації чутливих культур визначено, що всі виділені фаги є строго літичними. Детальне дослідження шести фагових ліній показало, що вони представлені бактеріофагами родини Syphoviridae, які відносяться до В1-морфотипу. Середній діаметр фагових капсидів для фага АF6 складав 67,11±1,87 нм, а довжина його хвостового відростка – 168,96±9,97 нм. Висновки. Таким чином, значне кількісне превалювання P. agglomerans в ендофітному консорціумі, а також активація псевдолізогенії цієї бактерії може слугувати надійним показником не тільки локальних, а й системних інфекцій або механічних уражень деревних рослин. Запропонований в роботі підхід для дослідження трьохкомпонентної системи рослина – бактерія – бактеріофаг може в перспективі розширити загальне уявлення про інфекційні процеси, які протікають на рівні взаємодії при участі біологічних об’єктів різних рівнів складності.

Ключові слова: Salix alba, Salix babylonicа, Pantoea agglomerans, «відьмині мітли», система фаг–бактерія, дестабілізація фагової системи, нові літичні фаги.

Повний текст (PDF, англ)