Mikrobiol. Z. 2021; 83(6):13-19.
doi: https://doi.org/10.15407/microbiolj83.06.013

Ростова та фітазна активності Bacillus subtilis ІМВ-7023 за культивування з фітатом натрію

Н.В.Чуйко, А.Ю. Чоботарьов, І.К. Курдиш

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

Бактерії роду Bacillus відомі здатністю солюбілізувати фосфор з важкорозчинних неорганічних фосфатів та мінералізувати органічні сполуки фосфору. Фітати становлять до 60–80% від загального фосфору в рослинах та до 50% від органічного фосфору ґрунтів. В той же час фосфор фітатів є недоступним для рослин, а дефіцит доступного фосфору є однією з основних проблем сільськогосподарського виробництва. Представники роду Bacillus можуть синтезувати фосфатази як широкого спектру дії, так і вузькоспецифічні фітази, які каталізують гідроліз фітатів. Тому метою даної роботи було дослідження ростової та фітазної активності бактерій Bacillus subtilis ІМВ B-7023, які є компонентом комплексного бактеріального препарату для рослинництва Азогран. Методи. Ростову активність бактерій досліджували культуральними методами, фітазну активність – шляхом вимірювання кількості фосфату, який вивільнявся з фітату натрію в ході ферментативної реакції. Результати. Показано, що B. subtilis ІМВ B-7023 засвоювали фітат в якості джерела фосфорного живлення за культивування на середовищах з 0,5, 1,0 і 2,0 г/л фітату натрію. Найвищу ростову активність цих бактерій спостерігали через дві доби культивування в середовищі з 1,0 г/л фітату (їх кількість становила (3,91±0,32)×10⁹ КУО/мл). В той же час B. subtilis ІМВ B-7023 продемонструвала низький рівень асиміляції фітату як джерела вуглецевого живлення. Так, за вмісту в поживному середовищі 0,5–2,0 г/л фітату та відсутності іншого джерела вуглецю через дві доби культивування кількість бактерій зросла з (4,12±0,09)×10⁶ КУО/мл до (1,07±0,07–3,11±0,51)×10⁷ КУО/мл. Встановлено, що B. subtilis ІМВ B-7023 властива фітазна активність, яка була найвищою на першу добу їх культивування в середовищі з неорганічними фосфатами та склала 221,85±0,12 одиниць/г білка. Слід зазначити, що фітазна активність B. subtilis ІМВ B-7023 була нижчою за умови їх культивування в середовищі з фітатом натрію як джерелом фосфорного живлення, ніж у середовищі з неорганічними фосфатами. Отриманий факт може бути обумовлений гідролізом фітату широкоспецифічними фосфатазами, які, як відомо з попередніх досліджень, активно синтезуються даним штамом бацил. Вищі показники фітазної активності, отримані на середовищах з фітатом натрію як джерелом фосфорного живлення, на першу та третю добу культивування бактерій порівняно з другою та четвертою можуть вказувати на експресію генів фосфатаз широкого та вузького спектру дії лише в потрібний для максимального бактеріального розвитку період за недостатньої кількості цих білків у середовищі. В той же час фітазна активність B. subtilis ІМВ B-7023 після дводобового культивування на середовищах з 0,5 і 1,0 г/л фітату натрію (194,80±0,15 одиниць/г білка і 160,90±0,13 одиниць/г білка відповідно) як джерела вуглецю та фосфору була вищою від її показника в середовищі з неорганічними фосфатами (137,79±0,10 одиниць/г білка). Це може свідчити про синтез в бактеріальних клітинах за наявності в середовищі лише фітату в якості субстрату більшої кількості саме специфічних фосфатаз – фітаз. Висновки. Штаму B. subtilis ІМВ B-7023 властивий ріст на живильному середовищі з фітатом натрію та фітазна активність. Оскільки це ґрунтові мікроорганізми, що використовуються як компонент бактеріального добрива Азогран для рослинництва, здатність гідролізувати і засвоювати фітат є важливою для їх функціонування в ризосфері. Отримані результати досліджень розширюють розуміння впливу B. subtilis ІМВ B-7023 на фосфорне живлення та розвиток рослин.

Ключові слова: Bacillus subtilis ІМВ B-7023, фітат, ростова активність, фітазна активність.

Повний текст (PDF, англ)