2025 Выпуск №2

Влияние наночастиц селена на основные параметры культивирования и фитостимулирующие свойства Lactococcus Lactis

DOI

10.5922/vestniknat-2025-2-9

Страницы / Pages

142-154

Аннотация

Цель исследования — изучение влияния наночастиц селена на основные парамет­ры культивирования и фитостимулирующие свойства Lactococcus lactis IMB B-7352. Культивирование L. lactis IMB B-7352 проводили на питательной среде MRS с добав­лением наноселена в концентрации 0,25; 0,5; 0,75 и 1,0 мг/л (по селену). Антагонисти­ческую активность штамма L. lactis IMB B-7352 оценивали по отношению к культу­рам фитопатогенных бактерий методом агаровых блоков. Установлено, что опти­мальной стимулирующей активностью по накоплению биомассы культуры L. lactis IMB B-7352 обладает наноселен в концентрации 0,75 мг/л. Изучение антагонистиче­ской активности L. lactis IMB В-7352 показало, что зона угнетения роста X. Cam­pest­ris В-4102 составила 55,0 мм, а A. tumefaciens В-8833—20,0 мм. При добавлении МРС-на­носелена в питательную среду достоверных различий в зонах подавления фитопато­генных бактерий не выявлено. Показано стимулирующее влияние штамма L. lactis IMB B-7352, культивируемого на среде MRS с наноселеном, на параметры роста рас­тений пшеницы и гороха. Установлено, что концентрации наноселена в среде MRS 0,25—0,5 мг/л являются оптимальными для стимуляции роста растений. Впервые показана эффективность внесения наноселена в питательную среду для выращивания лактококков, используемого для стимуляции роста растений. Проведенные экспери­менты перспективны для разработки микробных препаратов для растениеводства.

Список литературы

1.   Pogacean M., Gavrilescu M. Plant protection products and their sustainable and environmentally friendly use // Environmental Engineering and Management Jour­nal. 2009. Vol. 8, № 3. P. 607—627. doi: 10.30638/eemj.2009.084.

2.   Egorov N. P., Shafronov O. D., Egorov D. N., Suleimanov E. V. Development and implementation of an experimental assessment of the effectiveness of the use of new types of fertilizers in crop production, obtained using nanotechnology // Bulletin of Nizhny Novgorod University named after N. I. Lobachevskiy. 2008. № 6. P. 94—99.

3.   Nurminskii V. N., Perfil'eva A. I., Kapustina I. S. et al. Growth-stimulating activity of selenium nanocomposites in natural polymer matrices during germination of seeds of cultivated plants // Reports of the Russian Academy of Sciences. Life sci­ences. 2020. Vol. 495. P. 607—611. doi: 10.31857/S2686738920060207.

4.   Cremonini E., Zonaro E., Donini M. et al. Biogenic selenium nanoparticles: char­acterization, antimicrobial activity and effects on human dendritic cells and fibro­blasts // Microbial Biotechnology. 2016. Vol. 9, № 6. P. 758—771. doi: 10.1111/1751- 7915.12374.

5.   Perfileva A. I., Nozhkina O. A., Graskova I. A. et al. Selenium nanocomposites ha­ving polysaccharid matrices stimulate growth of potato plants in vitro infected with ring rot pathogen // Reports of Biological Sciences. 2019. Vol. 489, № 1. P. 184—188. doi: 10.31857/S0869-56524893325-330.

6.   Zhao L., Lu L., Wang A. et al. Nano-Biotechnology in Agriculture: Use of Nano­materials to Promote Plant Growth and Stress Tolerance // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2020. Vol. 68, № 7. P. 1935—1947. doi: 10.1021/acs.jafc.9b06615.

7.   Nikonov I. N., Folmanis J. G., Kovalenko L. V. et al. Biological activity of nanoscale colloidal selenium // Reports of Biochemistry and Biophysics. 2012. Vol. 447. P. 297—299. doi: 10.1134/S1607672912060075.

8.   Nozhkina O. A., Perfileva A. I., Graskova I. A. et al. The biological activity of a se­lenium nanocomposite encapsulated in carrageenan macromolecules with respect to ring rot pathogenesis of potato plants // Nanotechnologies in Russia. 2019. Vol. 14, № 5-6. P. 255—262. doi: 10.1134/S1995078019030091.

9.   Mangiapane E., Lamberti C., Pessione A. et al. Selenium effects on the metabolism of a Se-metabolizing Lactobacillus reuteri: analysis of envelope-enriched and extra­cellular proteomes // Molecular BioSystems. 2014. Vol. 10, № 6. P. 272—1280. doi: 10.1039/C3MB 70557A.

10.  Fernando G. M., Gustavo M.-M., Micaela P. et al. Biotransformation of Selenium by Lactic Acid Bacteria: Formation of Seleno-Nanoparticles and Seleno-Amino Acids // Fron­tiers Bioengineering and Biotechnology. 2020. Vol. 8. P. 1—17. doi: 10.3389/ fbioe.2020.00506.

11.  Atanassova M., Dalgalarrondo M., Choiset Y. et al. Isolation and partial biochem­ical characterization of a proteinaceous anti-bacteria and anti-yeast compound pro­duced by Lactobacillus paracasei subsp. paracasei strain M3 // International Journal of Food Microbiology. 2003. Vol. 87, № 1-2. P. 63—73. doi: 10.1016/S0168-1605(03)00 054-0.

12.  Stoyanova L., Ustiugova E., Netrusov A. Antibacterial metabolites of lactic acid bacteria: Their diversity and properties //Appl. Biochem Microbiol. 2012. Vol. 48. P. 229—243. doi: 10.1134/S0003683812030143.

13.  Kashket E. R. Bioenergetic of lactic acid bacteria: Cytoplasmic pH and osmo­tolerance // FEMS Microbiol. Reviews. 1987. Vol. 46. P. 233—244.

14.  Zlotnikov K., Kaparullina E., Doronina N. Phylogenetic position and phosphate solubilization activity of lactic acid bacteria associated with different plants // Mi­crobiology. 2013. Vol. 82, № 3. P. 376—9. doi: 10.1134/S0026261713030144.

15.  Higa T., Kinjo S. Effect of lactic acid fermentation bacteria on plant growth and soil humus formation // First International Conference on Kyusei Nature Far­ming. Khon Kaen, Thailand. Retrieved from. 1989.

16.  Ruiz Rodríguez L., Mohamed F., Bleckwedel J. et al. Diversity and Functional Properties of Lactic Acid Bacteria Isolated From Wild Fruits and Flowers Present in Northern Argentina. Front // Microbiology. 2019. Vol. 21. doi: 10.3389/fmicb.2019. 01091.

17.  Lamont J., Wilkins O., Bywater-Ekegärd M. et al. From yogurt to yield: Potential applications of lactic acid bacteria in plant production // Soil Biology and Bioche­mistry. 2017. Vol. 111. P. 1—9. doi: 10.1016/j.soilbio.2017.03.015.

18.  Strafella S., Simpson D., Khanghahi M. et al. Comparative Genomics and In Vit­ro Plant Growth Promotion and Biocontrol Traits of Lactic Acid Bacteria from the Wheat Rhizosphere // Microorganisms. 2021. Vol. 9. P. 78. doi: 10.3390/microorga nisms9010078.

19.  Schleifer K. H., Kraus J., Dvorak C. et al. Transfer of Streptococcus lactis and rela­ted streptococci to the genus Lactococcus gen. nov // Syst. Appl. Microbiol. 1985. Vol. 6. P. 183—195. doi: 10.1016/S0723-2020(85)80052-7.

20.  Yurkova I. N., Panova E. P., Panov D. A., Omel'chenko A. V. A method for obtai­ning a watersoluble composition of nanoparticles containing selenium nanoparticles. Patent RF, № 159620 ; 2013.

21.  Sagi Y. Methods of soil microbiology / trans. from the veng. I. F. Kurenny. M., 1983.

22.  Gritsayenko Z. M., Gritsayenko A. A., Karpenko V. P. Methods of biological and ag­rochemical research of plants and soils. K., 2003.

23.  Trukhacheva N. Mathematical statistics in biomedical research using the Statis­tica package. M., 2012.

24.  Palomo-Siguero M., Madrid Y. Exploring the behavior and metabolic transfor­mations of SeNPs in exposed lactic acid bacteria. Effect of nanoparticles coating agent // International Journal of Molecular Sciences. 2017. Vol. 18, № 8. P. 1712.

25.  Mehdi Y., Hornick J. L., Istasse L. et al. Selenium in the environment, metabo­lism and involvement in body functions // Molecules. 2013. Vol. 18, № 3. P. 3292—3311.

26.  Tymoshok N. O., Kharchuk M. S., Kaplunenko V. G. et al. Evaluation of effects of selenium nanoparticles on Bacillus subtilis // Regul. Mech. Biosyst. 2019. Vol. 10, № 4. P. 544—552. doi: 10.15421/021980.

27.  Omelchenko A. V., Rzhevskaya V. S., Kryzhko A. V. et. al. The effect of na­no­se­lenium as a component of the nutrient medium on the main parameters of culti­vation and antagonistic activity of bacteria of the genus Lactobacillus // Izvestiya VUZov. Applied chemistry and biotechnology. 2021. Vol. 11, № 1. P. 125—135. doi: 10.21285/ 2227-2925-2021-11-1-125-135101.

28.  Kheradmand E., Yazdi M., Shahverdi А. et al. The antimicrobial effects of seleni­um nanoparticle-enriched probiotics and their fermented broth against Candida albi­cans // Journal of Pharmaceutical Sciences. 2014. Vol. 22, № 1. P. 48. doi: 10.1186/ 2008-2231-22-48.

29.  Xia S. K., Chen L., Liang J. Q. Enriched selenium and its effects on growth and biochemical composition in Lactobacillus bulgaricus // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2007. Vol. 55, № 6. P. 2413—2417. doi: 10.1021/jf062946j.

30.  Pescuma M., Gomez-Gomez B., PerezCorona T. et al. Food prospects of selenium enriched Lactobacillus acidophilus CRL 636 and Lactobacillus reuteri CRL 1101 // Journal of Functional Foods. 2017. Vol. 35. P. 466—473. doi: 10.1016/j.jff.2017.06.009.

31.  Moreno-Martin G., Pescuma M., Pérez-Corona T. et al. Determination of size and mass-and number-based concentration of biogenic SeNPs synthesized by lactic acid bacteria by using a multimethod approach // Analytica Chimica Acta. 2017. Vol. 992. P. 34—41. doi: 10.1016/j.aca.2017.09.033.

32.  Kurek E., Ruszczyńska A., Wojciechowski M. et al. Bio-transformation of seleni­um in Se-enriched bacterial strains of Lactobacillus casein// Roczniki Panstwowego Zakladu Higieny. 2016. Vol. 67, № 3. P. 253—262.

33.  Jin W., Yoon C., Johnston T. V. et al. Production of selenomethionine-enriched Bifidobacterium bifidum BGN4 via sodium selenite biocatalysis // Molecules. 2018. Vol. 23 (11). P. 2860.

34.  Pophaly S. D., Poonam, Singh P. et al. Selenium enrichment of lactic acid bacte­ria and bifidobacteria: a functional food perspective // Trends in Food Science & Technology. 2014. Vol. 39, № 2. P. 135—145. doi: 10.1016/j.tifs. 2014.07.006.

35.  Zambonino M. C., Quizhpe E. M., Jaramillo F. E. et al. Green synthesis of seleni­um and tellurium nanoparticles: current trends, biological properties and biomedical applications // International Journal Molecular Sciences. 2021. Vol. 22, № 3. P. 989. doi: 10.3390/ijms22030989.

36.  Zee J., Patterson S., Wiseman S. Is hepatic oxidative stress a main driver of die­tary selenium toxicity in white sturgeon // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2016. Vol. 133. P. 334—340.