Mikrobiol. Z. 2020; 82(6):3-12.
doi: https://doi.org/10.15407/microbiolj82.06.003

Індукція синтезу ауксинів Rhodococcus erythropolis IMВ Ac-5017
при додаванні триптофану в середовище культивування

Т.П. Пирог^1,2, Н.О. Леонова², Д.В. П’ятецька¹, Н.О. Клименко¹, В.І. Жданюк¹, Т.А. Шевчук²

¹Національний університет харчових технологій
вул. Володимирська, 68, Київ, 01601, Україна

²Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України
вул. Академіка Заболотного, 154, Київ, 03143, Україна

Здатність продуцентів поверхнево-активних речовин (ПАР) до синтезу фітогормонів розширює сфери їх практичного застосування і окреслює перспективи для створення мікробних препаратів з ріст-стимулювальними властивостями. Можливість інтенсифікації синтезу штамами фітогормонів-стимуляторів підвищує ефективність використання таких препаратів. Мета. Дослідити можливість індукції синтезу позаклітинних ауксинів за присутності триптофану в середовищі культивування продуцента ПАР Rhodococcus erythropolis ІМВ Ac-5017 та встановити оптимальну концентрацію і час внесення у середовище для забезпечення максимального синтезу ауксинів. Методи. Біохімічні, мікробіологічні, біотехнологічні. Культивування проводили у рідкому мінеральному середовищі з внесенням субстратів етанолу та відпрацьованої соняшникової олії. Триптофан додавали в середовище у вигляді 1% розчину в кількості 200 або 300 мг/л на початку процесу або в кінці експоненційної фази росту. Фітогормони виділяли шляхом послідовної екстракції органічними розчинниками із супернатанту культуральної рідини після екстракції ПАР. Попереднє очищення і концентрування фітогормонів здійснювали методом тонкошарової хроматографії. Якісне та кількісне визначення ауксинів проводили за допомогою високоефективної рідинної хроматографії. Результати. Встановлено, що незалежно від концентрації і часу внесення триптофану в середовище культивування R. erythropolis ІМВ Ac-5017 з обома субстратами, спостерігали значне підвищення (на 2−3 порядки) кількості синтезованих ауксинів у порівнянні з показниками на середовищі без триптофану. Найвища концентрація ауксинів (5552−5634 мкг/л) спостерігалася при додаванні 300 мг/л триптофану у середовище культивування з етанолом, у той час як без попередника їх кількість становила всього 143 мкг/л. На відміну від культивування штаму на етанолі, де синтез ауксинів не залежав від часу внесення триптофану, на відпрацьованій олії R. erythropolis ІМВ Ac-5017 утворював максимальну кількість ауксинів при внесенні 300 мг/л триптофану наприкінці експоненційної фази росту (2398 мкг/л порівняно з 9.8 мкг/л на середовищі без попередника). Серед ауксинів ідентифіковано індол-3-оцтову кислоту, індол-3-карбонову кислоту та індол-3-масляну кислоту. Проте було синтезовано найбільшу кількість саме індол-3-оцтової кислоти, попередником якої і є триптофан. Синтез цього ауксину (найпоширеніший рослинний ауксин) за наявності 300 мг/л триптофану збільшувався більш, ніж у 40 разів на середовищі з етанолом і більш, ніж у 700 разів на середовищі з відпрацьованою олією. Індукція синтезу ауксинів штамом R. erythropolis ІМВ Ac-5017 корелювала зі зміною активності триптофантрансамінази: при культивуванні на етанолі без триптофану вона становила 138 нмоль·хв^-1·мг^-1 білка, у той час як за наявності попередника підвищувалася у 5,2 рази (до 714 нмоль·хв^-1·мг^-1 білка). Отримані результати дають підставу припустити, що біосинтез індол-3-оцтової кислоти у штаму ІМВ Ас-5017 відбувається через утворення індол-3-пірувату. Висновки. Встановлена можливість підвищення на два-три порядки кількості позаклітинних ауксинів у разі внесення невисоких концентрацій попередника їх біосинтезу в середовище культивування R. erythropolis ІМВ Ас-5017 не тільки з етанолом, а й з відпрацьованою олією. Отримані результати можна розглядати як перспективні для використання у рослинництві екзометаболітів штаму R. erythropolis ІМВ Ас-5017 з ріст-стимулювальними властивостями.

Kлючові слова: продуцент ПАР Rhodococcus erythropolis ІМВ Ac-5017, позаклітинні ауксини, триптофан, триптофантрансаміназа, індукція синтезу ауксинів.

Повний текст (PDF, англ)