antibioticsАнтибиотики и ХимиотерапияAntibiot Khimioter = Antibiotics and Chemotherapy0235-2990ООО «Издательство ОКИ»10.37489/0235-2990-2021-66-9-10-4-11antibiotics-853Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИExperimental ResearchВыделение актиномицетов редких родов — продуцентов антибиотиков из почв с применением сока Aloe arborescensIsolation of rare Genera of actinomycetes — antibiotic producers from soils using Aloe Arborescens juicehttps://orcid.org/0000-0002-0063-4922СинёваО. Н.SinevaO. N.

Синёва Ольга Николаевна — к. б. н., научный сотрудник отдела микробиологии

eLIBRARY SPIN-код: 4862-2509

Москва

Olga N. Sineva — Ph. D. in biology

Moscow

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт по изысканию новых антибиотиков им. Г. Ф. Гаузе»РоссияGause Institute of New AntibioticsRussian Federation202102012022669-10411Copyright © Синёва О.Н., 20222022Синёва О.Н.Sineva O.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.antibiotics-chemotherapy.ru/jour/article/view/853

В настоящее время актуальной проблемой является поиск новых антибиотиков, в связи с распространением устойчивости патогенных микроорганизмов к существующим антибактериальным препаратам. Актиномицеты являются продуцентами большого количества антибиотиков, применяемых в медицине. Большинство антибиотиков выделено из актиномицетов рода Streptomyces, в то же время актиномицеты редких родов могут быть продуцентами новых антибиотиков.

Цель

Цель: изучить влияние комплекса биологических веществ сока алоэ на стимуляцию роста актиномицетов редких родов.

Материал и методы

Материал и методы. Объекты: образцы дерново-подзолистой почвы и чернозёма. Для выделения актиномицетов использовали стандартный метод посева почвенных суспензий на овсяный агар и среду № 2 Гаузе. Хемотаксономические признаки определяли с помощью методов восходящей тонкослойной хроматографии. Родовую принадлежность культур определяли по определителю Берджи и материалам сравнения состава клеточных стенок актинобактерий. Для изучения геносистематических признаков проводили выделение ДНК, полимеразную цепную реакцию со стандартными праймерами 27f и 1492r, секвенирование по Сенгеру. Антибиотическую активность определяли в отношении тест-микроорганизмов: Staphylococcus aureus ИНА 00985 (FDA 209P), Staphylococcus aureus ИНА 00761 (MRSA), Staphylococcus aureus ИНА 00762 (УФ-2), Micrococcus luteus ATCC 9341, Bacillus subtilis ATCC 6633, Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Saccharomyces cerevisiae ИНА 01042.

Результаты

Результаты. При добавлении сока алоэ из образцов дерново-подзолистой почвы и чернозёма выделено 527 культур актиномицетов, определено их филогенетическое положение. Доминирующими актиномицетами в исследованных образцах почвы являются представители рода Streptomyces. На втором месте по количеству выделенных культур — представители рода Micromonospora. Выделены также актиномицеты редких родов: Nonomuraea, Streptosporangium, Nocardia, Actinomadura, Actinocorallia, Pseudonocardia, Amycolatopsis, Saccharomonospora, Saccharopolyspora, Promicromonospora, Kribbella. Установлено, что выделенные культуры обладают антибиотической активностью в отношении тест-микроорганизмов.

Заключение

Заключение. Для выделения актиномицетов из почвы и выявления их биоразнообразия целесообразно применять сок алоэ, предварительно подвергнув листья биостимуляции.

The search for new antibiotics is an urgent problem due to the spread of resistance to existing antibacterial drugs in pathogenic microorganisms. Actinomycetes are producers of a large number of antibiotics used in medicine. Most antibiotics are isolated from actinomycetes of the Streptomyces genus, while rare genera of actinomycetes can be the producers of new antibiotics.

The aim of the study is to investigate the effect of the biological substances complex present in aloe juice on the growth stimulation of rare genera of actinomycetes.

Material and methods

Material and methods. Objects: samples of sod-podzolic soil and chernozem. The standard method of sowing soil suspensions on oat agar and Gause medium No. 2 was used to isolate actinomycetes. Chemotaxonomic properties were determined using the methods of ascending thin-layer chromatography on a cellulose layer. The generic identity of cultures was determined using Bergey’s manual and materials comparing the composition of cell walls of actinobacteria. DNA PCR with standard 27f and 1492r primers, as well as Sanger sequencing, were performed to study genosystematic features. Antibiotic activity was determined against the test microorganisms: Staphylococcus aureus ИНА 00985 (FDA 209P), Staphylococcus aureus ИНА 00761 (MRSA), Staphylococcus aureus ИНА 00762 (УФ- 2), Micrococcus luteus ATCC 9341, Bacillus subtilis ATCC 6633, Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Saccharomyces cerevisiae ИНА 01042.

Results

Results. A total of 527 actinomycete cultures were isolated from samples of sod-podzolic soil and chernozem with the addition of aloe juice; their phylogenetic position was determined. The dominant actinomycetes in the studied soil samples are the representatives of the genus Streptomyces. Bacteria of the genus Micromonospora take the second place by the number of isolated cultures. Rare genera of actinomycetes have also been identified: Nonomuraea, Streptosporangium, Nocardia, Actinomadura, Actinocorallia, Pseudonocardia, Amycolatopsis, Saccharomonospora, Saccharopolyspora, Promicromonospora, Kribbella. It was determined that the isolated cultures possess antibiotic activity against test microorganisms.

Conclusion

Conclusion. It is advisable to use aloe juice after subjecting the leaves to biostimulation to isolate actinomycetes from the soil and identify their biodiversity.

продуценты антибиотиковактиномицетысок алоэStreptomycesantibiotic producersactinomycetesaloe juiceStreptomycesReferencesBerdy J. Thoughts and facts about antibiotics: Where we are now and where we are heading. The Journal of Antibiotics. 2012; 65 (8): 385–395. doi: 10.1038/ja.2012.27.Berdy J. Thoughts and facts about antibiotics: Where we are now and where we are heading. The Journal of Antibiotics. 2012; 65 (8): 385–395. doi: 10.1038/ja.2012.27.Терехова Л.П., Галатенко О.А., Алферова И.В., Преображенская Т.П. Использование селективных сред для выделения актиномицетов. Преображенская Т.П. ред., В: Поиск продуцентов антибиотиков среди актиномицетов редких родов. Гылым (Алма-Ата). 1990.Terekhova L.P., Galatenko O.A., Alferova I.V., Preobrazhenskaya T.P. Ispol'zovanie selektivnykh sred dlya vydeleniya aktinomitsetov. In: Preobrazhenskaya T.P editor, Poisk produtsentov antibiotikov sredi aktinomitsetov redkikh rodov. Gylym (Alma-Ata). 1990. (in Russians)Otoguro M., Hayakawa M., Yamazaki T., Iimura Y. An integrated method for the enrichment and selective isolation of Actinocineospora spp. In soil and plant litter J Appl Microbiol. 2001; 91 (1): 118–130. doi: 10.1046/j.1365-2672.2001.01372.x.Otoguro M., Hayakawa M., Yamazaki T., Iimura Y. An integrated method for the enrichment and selective isolation of Actinocineospora spp. In soil and plant litter J Appl Microbiol. 2001; 91 (1): 118–130. doi: 10.1046/j.1365-2672.2001.01372.x.Benhadj M., Gacemi-Kirane D., Manasria T., Guebla K., Ahmane Z. Screening of rare actinomycetes isolated from natural wetland ecosystem (Fetzara Lake, northeastern Algeria) for hydrolytic enzymes and antimicrobial activities. Journal of King Saud University — Science. 2018; 31 (4). doi:10.1016/j.jksus.2018.03.008.Benhadj M., Gacemi-Kirane D., Manasria T., Guebla K., Ahmane Z. Screening of rare actinomycetes isolated from natural wetland ecosystem (Fetzara Lake, northeastern Algeria) for hydrolytic enzymes and antimicrobial activities. Journal of King Saud University — Science. 2018; 31 (4). doi:10.1016/j.jksus.2018.03.008.Jiang Y., Li Q., Chen X., Jiang C. Isolation and cultivation methods of Actinobacteria. In D. Dhanasekaran (ed.). Actinobacteria — basics and biotechnological applications. Rijeka: InTech; 2016; 39–57. doi 10.5772/61457.Jiang Y., Li Q., Chen X., Jiang C. Isolation and cultivation methods of Actinobacteria. In D. Dhanasekaran (ed.). Actinobacteria — basics and biotechnological applications. Rijeka: InTech; 2016; 39–57. doi 10.5772/61457.Singh V., Haque S., Singh H., Verma J., Vibha K., Singh R., Jawed A., Tripathi C.K.M. Isolation, screening, and identification of novel isolates of actinomycetes from India for antimicrobial applications. Front Microbiol. 2016; 7: 1921. doi: 10.3389/fmicb.2016.01921.Singh V., Haque S., Singh H., Verma J., Vibha K., Singh R., Jawed A., Tripathi C.K.M. Isolation, screening, and identification of novel isolates of actinomycetes from India for antimicrobial applications. Front Microbiol. 2016; 7: 1921. doi: 10.3389/fmicb.2016.01921.Мачавариани Н.Г., Терехова Л.П. Новый метод выделения актиномицетов из почвы. В: Сборник научных докладов. Актуальные вопросы в современной науке. 2013. Варшава. Июнь 28–30. С. 9–12.Machavariani N.G., Terekhova L.P. Novyi metod vydeleniya aktinomitsetov iz pochvy. In: Sbornik nauchnykh dokladov. Aktual'nye voprosy v sovremennoi nauke. 2013. June 28–30. Varshava. S. 9–12. (in Russians).Куликова Н.Г. Разработка селективных методов выделения актинобактерий — потенциальных продуцентов антибиотиков из разных экологических систем: автореф… Дис. … канд. биол. наук. М.: 2017. Доступно по: https://www.gause-inst.ru/sites/default/files/2019-Kulikova N.G. Razrabotka selektivnykh metodov vydeleniya aktinobakterii — potentsial'nykh produtsentov antibiotikov iz raznykh ehkologicheskikh sistem: avtoref … Diss. kand. biol. nauk. — Moscow: 2017. Dostupno po: https://www.gause-inst.ru/sites/default/files/2019-01/Autoref_Kulikova.pdf Ssylka aktivna na 26.07.2021. (in Russians)/Autoref_Kulikova.pdf Ссылка активна на 26.07.2021Waithaka P.N., Mwaura F.B., Wagacha J.M., Gathuru E.M. Methods of isolation actinomycetes from the soils of Menengai crater in Kenia. Greener Journal of Microbiology and Antimicrobials. 2017; 8 (3): 008–017. doi: 10.15580/GJMA.2017.2.041817051.Waithaka P.N., Mwaura F.B., Wagacha J.M., Gathuru E.M. Methods of isolation actinomycetes from the soils of Menengai crater in Kenia. Greener Journal of Microbiology and Antimicrobials. 2017; 8 (3): 008–017. doi: 10.15580/GJMA.2017.2.041817051.Subramani R., Sipkema D. Marine rare actinomycetes: a promising source of structurally diverse and unique novel natural products. Mar Drugs. 2019. 17 (5): 249. doi: 10.3390/md17050249.Subramani R., Sipkema D. Marine rare actinomycetes: a promising source of structurally diverse and unique novel natural products. Mar Drugs. 2019. 17 (5): 249. doi: 10.3390/md17050249.Qiu D., Ruan J., Huang Y. Selective isolation and rapid identification of members of the genus Micromonospora. App Environ Microbiol. 2008; 74 (17): 5593–5597. doi: 10.1128/AEM.00303-08.Qiu D., Ruan J., Huang Y. Selective isolation and rapid identification of members of the genus Micromonospora. App Environ Microbiol. 2008; 74 (17): 5593–5597. doi: 10.1128/AEM.00303-08.Stanley M.C., Ifeanyi O.E, Eziokwu O.G. Antimicrobial effects of Aloe vera on some human pathogens. Int J Curr Microbiol App Sci. 2014; 3 (3): 1022–1028.Stanley M.C., Ifeanyi O.E, Eziokwu O.G. Antimicrobial effects of Aloe vera on some human pathogens. Int J Curr Microbiol App Sci. 2014; 3 (3): 1022–1028.Olennikov D.N., Ibragimov T.A., Chelombit′ko V. A., Nazarova A. V., Rokhin A. V., Zilfikarov I. N. Chemical composition of Aloe arborescens and its change by biostimulation. Chemistry of Natural Compounds. 2009; 45. (4): 478–482. doi 10.1007/s10600-009-9405-z.Olennikov D.N., Ibragimov T.A., Chelombit′ko V. A., Nazarova A. V., Rokhin A. V., Zilfikarov I. N. Chemical composition of Aloe arborescens and its change by biostimulation. Chemistry of Natural Compounds. 2009; 45. (4): 478–482. doi 10.1007/s10600-009-9405-z.Nidiry E. S. J., Ganeshan G., Lokesha A.N. Antifungal activity of some extractives and constituents of Aloe vera. Res J Med Plants. 2011; 5 (2): 196–200. doi: 10.3923/rjmp.2011.196.200.Nidiry E. S. J., Ganeshan G., Lokesha A.N. Antifungal activity of some extractives and constituents of Aloe vera. Res J Med Plants. 2011; 5 (2): 196–200. doi: 10.3923/rjmp.2011.196.200.Meier N., Meier B., Peter S., Wolfram E. In-Silico UHPLC method optimization for aglycones in the herbal laxatives Aloe barbadensis Mill., Cassia angustofolia Vahl Pods, Rhamnus frangula L.Bark, Rhamnus purshianus DC. Bark, and Rheum palmatum L. Roots. Molecules. 2017; 22 (11), 1838. doi: 10.3390/molecules22111838.Meier N., Meier B., Peter S., Wolfram E. In-Silico UHPLC method optimization for aglycones in the herbal laxatives Aloe barbadensis Mill., Cassia angustofolia Vahl Pods, Rhamnus frangula L.Bark, Rhamnus purshianus DC. Bark, and Rheum palmatum L. Roots. Molecules. 2017; 22 (11), 1838. doi: 10.3390/molecules22111838.Olennikov D.N., Zilfikarov I.N., Penzina T.A. Use of microcolumn HPLC for analysis of aloenin in Aloe arborescens raw material and related drags. Pharmaceu Chem J. 47 (9): 494–497. doi: 10.1007/s11094-013-0988-0.Olennikov D.N., Zilfikarov I.N., Penzina T.A. Use of microcolumn HPLC for analysis of aloenin in Aloe arborescens raw material and related drags. Pharmaceu Chem J. 47 (9): 494–497. doi: 10.1007/s11094-013-0988-0.Gauze G.F., Preobrazhenskaya T.P., Sveshnikova M.L., Terekhova L.P., Maksimova T.S. Opredelitel′ aktinomitsetov. Moscow: Nauka; 1983. (in Russian)Гаузе Г.Ф., Преображенская Т.П., Свешникова М.Л., Терехова Л.П., Максимова Т.С. Определитель актиномицетов. М.: Наука; 1983.McCarty A.J., Williams S.T. Methods for studying the ecology of actinomycetes. Methods in Microbiology. 1990; 29: 583–563.McCarty A.J., Williams S.T. Methods for studying the ecology of actinomycetes. Methods in Microbiology. 1990; 29: 583–563.Platonov A.E. Statisticheskii analiz v meditsine i biologii: zadachi, terminologiya, logika, komp'yuternye metody. Moscow: Izdatel'stvo RAMN; 2000. (in Russians)Платонов А.Е. Статистический анализ в медицине и биологии: задачи, терминология, логика, компьютерные методы. М.: Издательство РАМН; 2000.Lechevalier H.A., Lechivalier M.P., Gerber N.N. Chemical composition as a criterion in the classification of actinomyces. Adv Appl Microbiol.1971; 14: 47–72.Lechevalier H.A., Lechivalier M.P., Gerber N.N. Chemical composition as a criterion in the classification of actinomyces. Adv Appl Microbiol.1971; 14: 47–72.Berkley R.C.W., Bock E., Boone D. R., Brenner D.J., Vasil’eva L.V., Widdel F. et al. Bergey’s manual of determinative bacteriology. 9th ed. V. 2. Holt J. G., Krieg N.R., Sneath P.H.A., Staley J.T., Williams S.T., editors. Mir, Moscow; 1997.Беркли Р., Бок Э., Бун Д., Бреннер Д., Васильева Л.В., Видель Ф. и др. Определитель бактерий Берджи. 9 издание. Т. 2. Пер. с англ. Хоулт Дж., Криг Н., Снит П., Стейли Дж., Уильямс С. ред. Мир, М.; 1997.Yamaguchi T. Comparison of the cell-wall composition of morphologically distinct actinomycetes. J Bacteriol. 1965; 89: 444–453.Yamaguchi T. Comparison of the cell-wall composition of morphologically distinct actinomycetes. J Bacteriol. 1965; 89: 444–453.Manucharova N.A. Molekulyarno-biologicheskiye metody v pochvovedenii i ekologii: uchebnoye posobiye. Moscow: Universitetskaya kniga; 2014. (in Russian)Манучарова Н.А. Молекулярно-биологические методы в почвоведении и экологии: учебное пособие. М.: Университетская книга; 2014.Sokolov S.Ya. Fitoterapiya i fitofarmakologiya: rukovodstvo dlya vrachei. Moscow: Meditsinskoe informatsionnoe agentstvo. 2000. (in Russians)Соколов С.Я. Фитотерапия и фитофармакология: руководство для врачей. М.: Медицинское информационное агентство. 2000. [Sokolov S.Ya. Fitoterapiya i fitofarmakologiya: rukovodstvo dlya vrachei. Moscow: Meditsinskoe informatsionnoe agentstvo. 2000. (in Russians)]Dobrovol’skaya T. G., Zvyagintsev D. G., Chernov I. Yu., Golovchenko A. V., Zenova G. M., Lysak L. V., Manucharova N. A., Marfenina O. E., Polyanskaya L. M., Stepanov A. L., Umarov M. M. The role of microorganisms in the ecological functions of soils. Eurasian soil science. 2015; 9: 959–967. doi: 10.1134/S1064229315090033. (in Russians).Добровольская Т.Г., Звягинцев Д.Г., Чернов И.Ю., Головченко А.В., Зенова Г.М., Лысак Л.В., Манучарова Н.А., Марфенина О.Е., Полянская Л.М., Степанов А.Л., Умаров М.М. Роль микроорганизмов в экологических функциях почв. Почвоведение. 2015; 9: 1087–1096. doi: 10.1134/S1064229315090033.Berdy J. Bioactive Microbial Metabolites. J Antibiot. 2005; 58 (1): 1–26. doi 10.1038/ja.2005.1.Berdy J. Bioactive Microbial Metabolites. J Antibiot. 2005; 58 (1): 1–26. doi 10.1038/ja.2005.1.Ding T., Yang L-J., Zhang W-D., Shen Y-H. The secondary metabolites of rare actinomycetes: chemistry and bioactivity. RSC Advances. 2019 (9):21694–21988. doi: 10.1039/C9RA03579F.Ding T., Yang L-J., Zhang W-D., Shen Y-H. The secondary metabolites of rare actinomycetes: chemistry and bioactivity. RSC Advances. 2019 (9):21694–21988. doi: 10.1039/C9RA03579F.Ding T., Yang L-J., Zhang W-D., Shen Y-H. The secondary metabolites of rare actinomycetes: chemistry and bioactivity. RSC Advances. 2019 (9):21694–21988. doi: 10.1039/C9RA03579F.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.