PAENIBACILLUS POLYMYXA КВ — ПРОДУЦЕНТ БІОЛОГІЧНО АКТИВНИХ РЕЧОВИН
Objective. To investigate the ability of Paenibacillus polymyxa KB to produce biologically active substances that stimulate the growth and development of plants. Methods. Qualitative and quantitative determination of auxins, abscisic acid (ABA) and cytokinins in the culture fluid (CF) of P. polymyxa...
Gespeichert in:
| Datum: | 2022 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine
2022
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/492 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Agriciltural microbiology |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Agriciltural microbiology| _version_ | 1871466287246344192 |
|---|---|
| author | Токмакова, Л.М. Шевченко, Л.А. Трепач, А.О. |
| author_facet | Токмакова, Л.М. Шевченко, Л.А. Трепач, А.О. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Л.М. Токмакова",
"institution": "Інститут сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН"
},
{
"author": "Л.А. Шевченко",
"institution": "Інститут сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН"
},
{
"author": "А.О. Трепач",
"institution": "Інститут сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН"
}
] |
| author_sort | Токмакова, Л.М. |
| baseUrl_str | https://smic.in.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-22T10:10:51Z |
| description | Objective. To investigate the ability of Paenibacillus polymyxa KB to produce biologically active substances that stimulate the growth and development of plants. Methods. Qualitative and quantitative determination of auxins, abscisic acid (ABA) and cytokinins in the culture fluid (CF) of P. polymyxa KB was carried out by high-performance liquid chromatography (HPLC) using Agilent 1200 liquid chromatograph; gibberellins were measured by high-performance liquid chromatography (HPLC/MS) using Agilent 1200 liquid chromatograph (Agilent Technologies, USA) and Agilent G1956B mass spectral detector. The content of vitamins in P. polymyxa KB was determined using Waters liquid chromatograph with a tqs-micro mass-selective detector. The content of amino acids in CF was studied by ion exchange chromatography on a Sycam amino acid analyser. The ability of P. polymyxa KB to synthesize exopolysaccharides and enzymes was determined using classical microbiological and biochemical research methods. Antifungal properties of the bacterium were studied by the dual culture method. Statistical calculations were carried out using analysis-of-variance method. Results. P. polymyxa KB synthesises phytohormonal compounds: auxins — up to 81.15 μg/g of dry biomass, abscisic acid — up to 9.84 μg/g; gibberellic acids (GA3 — within 2.48 μg/g and GA4 — 1.96 μg/g of dry biomass); cytokinins (zeatin — up to 16.42 μg/g, kinetin — up to 6.78 μg/g, isopentenyl-adenine — up to 9.03 μg/g of dry biomass), as well as vitamins: thiamine (B1) — within 0.93 mg/dm3 CF, riboflavin (B2) — 0.48 mg/dm3, pyridoxine (B6) — 0.27 mg/dm3, folic acid (B9) — 0.18 mg/dm3 CF. P. polymyxa KB shows phosphatase, amylolytic, proteolytic, pectolytic activity, produces amino acids: histidine — within 300.4 mg/dm3, alanine — 236.3 mg/dm3, proline — 164.2 mg/dm3, valine — 157.8 mg/dm3, isoleucine — 148.4 mg/dm3, threonine — 126.2 mg/dm3, cystine — 124.0 mg/dm3 CF and others. The bacterium synthesizes exopolysaccharides amylopectin and levan. P. polymyxa KB shows antagonistic activity against phytopathogenic micromycetes from the genera Fusarium, Alternaria, Nigrospora — pathogens of agricultural crops. Conclusion. P. polymyxa KB synthesizes a significant amount of physiologically active substances that can play an important role in the processes of plant organogenesis. |
| doi_str_mv | 10.35868/1997-3004.35.42-57 |
| first_indexed | 2025-07-17T12:26:38Z |
| format | Article |
| fulltext |
42
Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 35. С. 42–57.
ISSN 1997-3004
https://doi.org/10.35868/1997-3004.35.42-57
УДК 579.22:631.463:631.847
PAENIBACILLUS POLYMYXA КВ — ПРОДУЦЕНТ
БІОЛОГІЧНО АКТИВНИХ РЕЧОВИН
Л. М. Токмакова, Л. А. Шевченко, А. О. Трепач
Інститут сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН
вул. Шевченка, 97; м. Чернігів, 14030, Україна; e-mail: tokmakova_ln@ukr.net
Мета. Дослідити здатність бактерії Paenibacillus polymyxa КВ продукувати біологічно
активні речовини, які стимулюють ріст і розвиток рослин. Методи. Якісне й кількісне ви-
значення ауксинів, абсцизової кислоти (АБК) та цитокінінів у культуральній рідині (КР)
P. polymyxa КВ проводили методом високоефективної рідинної хроматографії (HPLC) з ви-
користанням рідинного хроматографа Agilent 1200, гіберелінів — методом високоефектив-
ної рідинної хроматографії (HPLC/MS) з використанням рідинного хроматографа Agilent
1200 (Agilent Technologies, США) та мас-спектрального детектора Agilent G1956B. Уміст
вітамінів у КР P. polymyxa КВ визначали за використання рідинного хроматографа Waters з
мас-селективним детектором tqs-micro. Вміст амінокислот у КР досліджували методом
іоннообмінної хроматографії на амінокислотному аналізаторі Sycam. Здатність P. polymy-
xa КВ синтезувати екзополісахариди та ферменти визначали за використання класичних
мікробіологічних та біохімічних методів досліджень. Антифунгальні властивості бактерії
досліджували методом зустрічних культур. Статистичні розрахунки здійснювали за вико-
ристання методів дисперсійного аналізу. Результати. P. polymyxa КВ синтезує фітогормо-
нальні сполуки: ауксини — до 81,15 мкг/г сухої біомаси; абсцизову кислоту — до 9,84 мкг/г;
гіберелові кислоти (ГК3 — в межах 2,48 мкг/г та ГК4 — 1,96 мкг/г сухої біомаси); цитокіні-
ни (зеатин — до 16,42 мкг/г, ізопентеніл-аденін — до 9,03 мкг/г сухої біомаси), а також
вітаміни: тіамін (В1) — у межах 0,93 мг/дм3 КР, рибофлавін (В2) — 0,48 мг/дм3, піридоксин
(В6) — 0,27 мг/дм3, фолієву кислоту (В9) — 0,18 мг/дм3 КР. P. polymyxa КВ виявляє фосфа-
тазну, амілолітичну, протеолітичну, пектолітичну активність, продукує амінокислоти:
гістидин — у межах 300,4 мг/дм3, аланін — 236,3 мг/дм3, пролін — 164,2 мг/дм3, валін —
157,8 мг/дм3, ізолейцин — 148,4 мг/дм3, треонін — 126,2 мг/дм3, цистин — 124,0 мг/дм3 КР
та інші. Бактерія синтезує екзополісахариди амілопектин та леван. P. polymyxa КВ виявляє
антагоністичну активність до фітопатогенних мікроміцетів з родів Fusarium, Alternaria,
Nigrospora — збудників хвороб сільськогосподарських культур. Висновки. P. polymyxa КВ
синтезує значну кількість фізіологічно активних речовин, які можуть відігравати важливу
роль у процесах органогенезу рослин.
Ключові слова: Paenibacillus polymyxa, амінокислоти, антифунгальна активність бак-
терій, вітаміни, екзополісахариди, ферменти, фітогормони.
Вступ. У сучасних системах землеробс-
тва важлива роль відводиться управлінню
факторами природної родючості ґрунтів, се-
ред яких особливе значення мають мікробні
угруповання кореневої зони рослин. Для ко-
рекції їхнього складу й функцій застосову-
ють мікробні препарати [1; 2]. Біологічні
препарати сьогодні є одним із важливих аг-
ротехнічних заходів для підвищення продук-
тивності сільськогосподарських культур [3–
5]. Сучасне виробництво мікробних препара-
тів базується на використанні селекціонова-
них мікроорганізмів, які сприяють постачан-
ню рослинам елементів мінерального живлен-
ня (азоту, фосфору, калію) з ґрунту внаслі-
док впливу фізіологічно активних речовин
(фітогормонів, вітамінів, та ін.) на процеси
ризогенезу та формування абсорбційної по-
© Л. М. Токмакова, Л. А. Шевченко, А. О. Трепач, 2022
43
верхні коріння [6–8]. Позитивні ефекти за-
стосування інокулянтів можуть бути пов’яза-
ні зі здатністю мінералізувати органічні спо-
луки за рахунок продукування позаклітинних
ферментів. До того ж метаболіти, що проду-
куються мікроорганізмами, можуть впливати
на формування стійкості рослин до хвороб [9].
У зв’язку з цим в останні роки створення
та впровадження у виробництво ефективних
мікробних препаратів, які підвищують уро-
жайність сільськогосподарських культур і
покращують якість продукції, є предметом
фундаментальних і прикладних досліджень у
різних країнах.
Аналіз останніх досліджень і публіка-
цій. Однією з найважливіших властивостей
симбіотичних, ризосферних та епіфітних
бактерій, що стимулюють і покращують ріст
та розвиток рослин, є продукування ними
широкого спектру біологічно активних речо-
вин, а саме: фітогормонів, вітамінів, аміно-
та органічних кислот, екзополісахаридів
(ЕПС), ферментів, антибіотичних та анти-
фунгальних сполук тощо [10; 11]. У рослин-
ництві використовують як мікробну масу
(живі організми), так і метаболіти мікроор-
ганізмів. У деяких випадках культуральну
рідину не розділяють і використовують оби-
два компоненти разом (мікроорганізми + ме-
таболіти) [12]. Варто зазначити, що фізіоло-
гічно активні сполуки відіграють важливу
роль у процесах обміну продуктами метабо-
лізму між рослиною і бактеріями, що пози-
тивно впливає на ростові й формотворні про-
цеси у рослин [13].
Нами раніше [14] селекціоновано бакте-
рію Paenibacillus polymyxa КВ, застосування
якої для інокуляції насіння та для обробки
вегетуючих рослин забезпечує зростання
урожайності низки сільськогосподарських
культур. Селекціонований штам P. polymyxa
КВ впливає на розчинність фосфатів, проте
його позитивний вплив на продуктивність
агроценозів, вірогідно, не обмежується лише
цією властивістю. Важливою особливістю
бактерії може бути також продукування фі-
зіологічно активних речовин.
Мета досліджень — дослідити фермен-
тативну активність P. polymyxa КВ та здат-
ність бактерії продукувати біологічно актив-
ні речовини.
Матеріали та методи. Для дослідження
вмісту фітогормонів P. polymyxa КВ вирощу-
вали протягом 3 діб за температури +28 °С в
умовах періодичної культури на рідкому се-
редовищі такого складу (г/л): меляса — 40;
кукурудзяний екстракт — 20; К2НРО4 — 0,8;
КН2РО4 — 0,5; MgSO4 — 0,5; NaCl — 0,5;
CaCО3 — 3–5; NaОН — 1–2. Титр клітин
бактерій після культивування становив
6,5 млрд/мл.
Визначення вмісту позаклітинних фіто-
гормонів у культуральній рідині (КР) бакте-
рії проводили в Інституті мікробіології і ві-
русології ім. Д. К. Заболотного НАН України
методом високоефективної рідинної хрома-
тографії (HPLC/MS) за методикою, описа-
ною раніше [15].
Для визначення здатності P. polymyxa
КВ продукувати позаклітинний полісахарид
амілопектин культуру висівали штрихом на
агаризоване живильне середовище МПА
(м’ясо-пептонний агар) з 5 % сахарози, пері-
од культивування — 48 год. На поверхню
чашки Петрі наносили кілька крапель розчи-
ну Люголя і спостерігали зміну забарвлення
середовища [16].
Здатність P. polymyxa KB синтезувати
екзополісахарид леван визначали за зовніш-
нім виглядом колоній, які виросли на сере-
довищах, збагачених сахарозою. Склад жи-
вильних середовищ для визначення синтезу
левану такий:
а) середовище № 1, г/л: сахароза —
150,0; пептон — 2,0; дріжджовий екстракт —
2,0; К2НРО4 — 2,0; (NH4)2SО4 — 2,0;
MgSO4·7Н2О — 0,3; агар — 20,0;
б) середовище № 2, г/л: сахароза —
100,0; пептон — 2,0; дріжджовий екстракт —
10,0; К2НРО4 — 2,0; (NH4)2SО4 — 1,0;
MgSO4·7Н2О — 0,5; агар — 20,0.
Контролем слугували колонії, які вирос-
ли на аналогічних середовищах без сахарози
[16].
Здатність P. polymyxa КВ синтезувати
фермент фосфатазу досліджували на живи-
льному середовищі МПА за використання
фенолфталеїнфосфату. Після культивування
бактерій на кришку чашки Петрі наносили
5–6 крапель 25 %-го розчину аміаку, витри-
мували чашку в перевернутому стані 5–
10 хв. для контакту культури з парами аміаку
і визначали наявність позитивної чи негатив-
ної реакції за зміною забарвлення колоній
у рожевий колір (унаслідок розщеплення
фенолфталеїнфосфату натрію відбувається
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 35.
44
виділення фенолфталеїну, який за лужних
умов забарвлюється в рожевий колір) [17].
Позаклітинний протеолітичний фермент
желатиназу визначали методом желатинових
стовпчиків на МПЖ (м’ясо-пептонна жела-
тина) за характером і швидкістю їх розчи-
нення [18].
Амілазну активність P. polymyxa КВ ви-
значали на живильному середовищі з пепто-
ном із додаванням водорозчинного крохма-
лю в кількості 2 г на 1 л середовища. Здат-
ність бактерій гідролізувати крохмаль
спостерігали в чашках Петрі після обробки
агарової поверхні розчином Люголя. За умо-
ви гідролізу крохмалю навколо бактеріальної
маси з’являються чіткі знебарвлені зони [19].
Здатність P. polymyxa КВ до синтезу
ферменту пектинази оцінювали за появою
чітких зон диетерифікованого пектинового
субстрату (0,5 %) після 2 діб культивування
за температури 37 °С на живильному середо-
вищі МПА. За дії бромтимолового синього
виявлялися прозорі сині зони [20].
Вміст вітамінів, що синтезуються P. po-
lymyxa КВ, визначали в КР за вирощування
бактерії в рідкому живильному середовищі
такого складу (г/л): меляса — 40; кукурудзя-
ний екстракт — 20; К2НРО4 — 0,8; КН2РО4 —
0,5; MgSO4 — 0,5; NaCl — 0,5; CaCО3 —
3–5; NaОН — 1–2 за використання рідинного
хроматографа Waters (США) з мас-селектив-
ним детектором tqs-micro. Вміст амінокислот
у КР досліджували методом іоннообмінної
хроматографії на амінокислотному аналіза-
торі Sycam (Німеччина) на базі ТОВ Екс-
пертний центр діагностики та лабораторного
супроводу «Біолайтс».
Антифунгальні властивості P. polymyxa
КВ визначали методом зустрічних культур
на середовищі МПА + СА [21]. Тест-куль-
турами були фітопатогенні мікроміцети: Fu-
sarium сulmorum 50716, Alternaria аlternate
2857, Nigrospora oryzae 3000 та Nigrospora
oryzae 5000 із колекції відділу фізіології і си-
стематики мікроміцетів Інституту мікробіо-
логії і вірусології ім. Д. К. Заболотного НАН
України. За контроль слугували варіанти ви-
рощування мікроміцетів без P. polymyxa KB.
Діаметр колоній вимірювали на 14-у добу,
визначали відсоток інгібування росту коло-
ній гриба за формулою [21]:
Інгібування росту (%) =
Дк − Дд
Дк
× 100 %,
де Дк — діаметр колонії гриба в мм у конт-
ролі;
Дд — діаметр колонії гриба в мм у дос-
ліді.
Результати та їх обговорення. Відомо,
що ріст і розвиток рослин упродовж онто-
генезу — з моменту проростання і до повно-
го відмирання — контролюється фітогормо-
нами — сполуками, які синтезуються росли-
ною [22]. Проте за несприятливих умов
навколишнього середовища та з інших при-
чин рослини можуть синтезувати недостат-
ню кількість фітогормонів для оптимального
росту й розвитку. У цьому разі оптимізувати
перебіг метаболічних процесів у рослині
можуть екзогенні фітогормони. Вони здатні
змінювати баланс ендогенних рівнів гормо-
нів, що дозволяє модифікувати ріст і розви-
ток у бажаному напрямку [23]. Потенційним
джерелом екзогенних фітогормонів є мікро-
біота ґрунту. Переважна більшість ґрунтових
мікроорганізмів вивільняє ці сполуки як вто-
ринні метаболіти [24]. Численні ризосферні
бактерії, зокрема фосфатмобілізувальні, зда-
тні синтезувати фітогормони, які стимулю-
ють ріст рослин на різних стадіях розвитку,
беруть участь у поділі клітин та диференці-
юванні тканин [25; 26], розвитку кореневої
системи та засвоєнні поживних речовин з
ґрунту [27; 28].
У процесі досліджень з P. polymyxa КВ
показано, що вміст індол-3-оцтової кислоти
(ІОК) у КР сягав 36,65 мкг/г сухої біомаси
(табл. 1). Також виявлено інші речовини аук-
синової природи, зокрема індол-3-оцтової
кислоти гідразид у кількості 26,18 мкг/г су-
хої біомаси бактерій та індол-3-карбоксило-
ву кислоту — 18,32 мкг/г сухої біомаси (не-
активна форма ауксинів, що утворюється в
процесі деградації ІОК).
P. polymyxa КВ синтезувала у незнач-
ній кількості абсцизову кислоту (АБК) —
9,36 мкг/г сухої біомаси. Відомо, що здат-
ність синтезувати АБК, особливо в стресо-
вих умовах, наприклад, у разі засолення, і
впливати на її рівень у рослинах виявлено у
бактерій родів Azospirillum, Bacillus, Pseudo-
monas, Brevibacterium, Lysinibacillus [29; 30].
Показано, що інокуляція рослин кукурудзи
одним із таких штамів — Azospirillum lipo-
ferum USA 59 b — індукувала підвищення
рівня АБК у рослинах і стимулювала їхній
ріст в умовах посухи [31; 32]. Це дозволяє
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 35.
45
нам зробити припущення, що АБК, яку про-
дукує P. polymyxa КВ, може мати потенційно
важливе значення для сільськогосподарських
культур, підвищуючи стійкість до біотичних
та абіотичних стресів.
Таблиця 1. Синтез позаклітинних фі-
тогормонів P. polymyxa КВ
Фітогормони Вміст, мкг/г
сухої біомаси
Ауксини
Індол-3-оцтова кислота 36,65
Індол-3-оцтової кислоти
гідразид 26,18
Індол-3-карбоксилова кислота 18,32
Сумарний вміст 81,15
Абсцизова кислота
9,36
Гібереліни
Гіберелова кислота ГК3 2,48
Гіберелова кислота ГК4 1,96
Цитокініни
Зеатин 16,42
Ізопентеніл-аденін 9,03
З літератури [33] відомо про здатність
представників роду Bacillus до синтезу гібе-
релінів. Функціональна дія сполук цього
класу фітогормонів пов’язана з видовженням
стебла рослин за рахунок розтягнення клі-
тин, а не їх поділу, збільшенням кількості
міжвузлів, індукцією цвітіння, стимулюван-
ням процесів проростання насіння. У нашо-
му дослідженні P. polymyxa КВ продукувала
гіберелові кислоти: ГК3 у кількості 2,48 мкг/г
та ГК4 — 1,96 мкг/г сухої біомаси бактерій
(табл. 1), тож можна очікувати впливу на
ріст і розвиток рослин за використання дос-
ліджуваних бактерій як інокулянта.
Основний вплив фітогормонів цитокіні-
нової природи виявляється в регуляції поділу
та диференціації клітин, крім того, вони бе-
руть участь у процесі утворення й росту ко-
реневих бульбочок [34]. Показано, що іноку-
ляція рослин салату цитокінінпродукуючою
бактерією Bacillus subtilis підвищувала вміст
цитокініну як у пагонах, так і в коренях, що
вплинуло на загальне збільшення маси ко-
ренів і пагонів [35]. Відомо, що серед пред-
ставників роду Bacillus здатні синтезувати
цитокініни також і P. polymyxa [36].
Серед цитокінінів у КР P. polymyxa KB
виявлено зеатин у кількості 16,42 мкг/г, ізо-
пентеніл-аденін — 9,03 мкг/г сухої біомаси
мікроорганізмів (табл. 1).
Отже, досліджуваний штам P. polymyxa
КВ продукує фітогормони, і практична цін-
ність бактерії як інокулянта може поляга-
ти не лише у трансформації важкорозчин-
них ґрунтових сполук фосфору, але й у за-
безпеченні рослин речовинами фітогормо-
нальної природи. На нашу думку, інтродук-
ція P. polymyxa КВ у кореневу зону культур-
них рослин може забезпечувати пролонго-
ване надходження фізіологічно активних
речовин у рослини у міру розвитку бактерії
в кореневих сферах, що ефективніше, ніж
одноразове застосування фітогормональних
сполук.
В органогенезі рослин важливу роль мо-
жуть відігравати вітаміни групи В [37; 38]. У
нашому дослідженні в КР P. polymyxa КВ
концентрація вітамінів сягала: тіаміну (віта-
мін В1) — 0,93 мг/дм3, рибофламіну (вітамін
В2) — 0,48 мг/дм3, піридоксину (вітамін
В6) — 0,27 мг/дм3, вітаміну В9 (фолієва кис-
лота) — 0,18 мг/дм3 (табл. 2).
Таблиця 2. Вміст вітамінів групи В у
культуральній рідині P. polymyxa КВ
Вітаміни Вміст, мг/дм3
Тіамін 0,93
Рибофлавін 0,48
Піридоксин 0,27
Фолієва кислота 0,18
Як відомо, мікроорганізми синтезують
ендогенні ферменти, основна функція яких
полягає у прискоренні й регулюванні хіміч-
них реакцій, необхідних для їхньої життєді-
яльності. Крім того, більшість мікроорганіз-
мів мають здатність продукувати позаклі-
тинні ферменти, активність яких у багато
разів перевищує активність внутрішньоклі-
тинних [39]. Так, за даними Авдєєвої зі спів-
авт. [40], бактеріям роду Bacillus властива
висока ферментна гідролітична активність,
зокрема целюлозолітична, ксиланазна, пек-
толітична та ліполітична.
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 35.
46
Найбільш розповсюдженими серед гід-
ролітичних ферментів є позаклітинні протеа-
зи, які синтезуються різними мікроорганіз-
мами [41; 42]. Протеолітичні ферменти ката-
лізують розщеплення білків на фрагменти:
полі- і олігопептиди. Повідомляється, що
протеази виділяються різними видами бацил,
актиноміцетів, мікроміцетів [20]. Білки як
джерело азоту доступні лише тим мікроорга-
нізмам, які утворюють протеолітичні ферме-
нти, виділяючи їх у середовище (тобто в ек-
зоформі). За дії цих ферментів білки розщеп-
люються до низькомолекулярних речовин —
пептонів і амінокислот [43]. За культивуван-
ня P. polymyxa КВ на живильному середови-
щі з желатином за характером і швидкістю
його розчинення встановлено, що бактерія
виявляє протеолітичну активність (рис. 1 а),
що підтверджує результати Альвареса зі
співавт. [44] щодо здатності P. polymyxa син-
тезувати протеазу.
Амілолітична активність характерна для
мікроорганізмів, здатних використовувати
продукти гідролізу крохмалю як джерело
вуглецю й енергії. Відомо, що активними
продуцентами амілаз є різні види бацил, псе-
вдомонад, стрептоміцетів і міцеліальних
грибів [45]. Здатність P. polymyxa КВ гідро-
лізувати крохмаль спостерігали в чашках
Петрі після обробки агарової поверхні роз-
чином Люголя. Виявлено, що навколо
штрихів (рис. 1 б) з’являлися чіткі знебарв-
лені зони з умістом продуктів гідролізу. Зона
росту бактерій, де гідроліз крохмалю відсут-
ній, зафарбовувалась у темно-синій колір.
У дефосфорилюванні органофосфатів у
ґрунті мікроорганізмам належить первинна
роль. Розчинення органічних сполук фосфо-
Рис. 1. Ферментативна активність P. polymyxa КВ:
а — протеазна; б — амілазна; в — фосфатазна; г — пектиназна.
а б
в г
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 35.
47
ру досягається за їх гідролізу позаклітинни-
ми ферментами мікроорганізмів — вузько-
спеціалізованими до субстрату фосфатаза-
ми — нуклеазами, нуклеопротеазами, фіта-
зами, фосфоліпазами тощо [46; 47]. За виро-
щування досліджуваної бактерії P. polymy-
xa КВ на живильному середовищі МПА з
фенолфталеїнфосфатом натрію спостерігали
позитивну реакцію на утворення фосфата-
зи — колонії набували рожевого забарвлення
(рис. 1 в).
Пектинази є гетерогенною групою спо-
ріднених ферментів, які гідролізують пекти-
нові речовини, що є основним компонентом
клітинної стінки всіх наземних рослин і охо-
плює низку полісахаридів, багатих галакту-
роновою кислотою. Мікробні пектинази мо-
жуть синтезуватися багатьма мікроорганіз-
мами [48; 49]. Утворення пектинолітичних
ферментів P. polymyxa КВ оцінювали за їх-
ньою дією на пектин — за появою чітких зон
деетерифікованого пектинового субстрату.
За дії бромтимолового синього спостерігали
прозорі сині зони (рис. 1 г).
Отже, здатність P. polymyxa КВ викорис-
товувати як поживні субстрати різні високо-
молекулярні сполуки: полісахариди, білки та
ін., можлива завдяки гідролізу, який здійс-
нюється за дії екзоферментів класу гідролаз.
Поряд із здатністю продукувати фітогормони
та інші фізіологічно активні речовини, син-
тез ферментів є одним із важливих механіз-
мів, за допомогою яких ризобактерії сприя-
ють росту рослин сільськогосподарських ку-
льтур [50; 51].
Представники P. polymyxa відомі як ак-
тивні продуценти кислих і нейтральних ек-
зополісахаридів (ЕПС) [52; 53], які володі-
ють низкою унікальних властивостей. До
важливих функцій ЕПС варто зарахувати:
захисні, прикріплення до поверхні, утво-
рення біоплівки, взаємодія з іншими мікро-
та макроорганізмами, задоволення трофічних
потреб. Загалом зазначається, що фізіологіч-
не значення мікробних ЕПС полягає у ство-
ренні й підтриманні сприятливих для мікро-
організмів умов існування [54; 55]. На думку
Пирог [56], мікроорганізми залежно від кон-
кретних природних умов існування синтезу-
ють ЕПС різного складу і з різними фізико-
хімічними властивостями, що дає можли-
вість ЕПС виконувати свої біологічні фун-
кції, тим самим забезпечуючи існування й
виживання мікробних популяцій.
Для встановлення здатності P. polymyxa
КВ продукувати екзополісахариди нами дос-
ліджено два різні типи полісахаридів, один із
них — це амілопектин, який утворюється
шляхом синтезу його компонентів у клітині з
подальшою секрецією назовні, інший — ле-
ван, синтез якого здійснюється за межами
клітини із дисахаридів середовища за допо-
могою позаклітинних ферментів. Амілопек-
тин — один із полісахаридів крохмалю, по-
лімер із дуже розгалуженими ланцюгами,
складається з амілозних ферментів, з’єдна-
них α-1,6-глікозидними зв’язками, містить
додатково залишки фосфорної кислоти, іони
Са2+, Mg2+. Поява червоно-фіолетового або
коричневого забарвлення за вирощування
бактерій на живильному середовищі з 5 %
сахарози з подальшим нанесенням розчину
Люголя на поверхню чашки Петрі свідчила
про появу у середовищі амілопектинів (рис. 2).
Рис. 2 Здатність P. polymyxa КВ синте-
зувати амілопектин.
Леван — полімерна сполука, утворена
β-2,6-глікозидними зв’язками. Синтез фрук-
танів (інуліну, левану та ін.) характерний для
бактерій родів Pseudomonas, Azotobacter, ок-
ремих представників Bacillus subtilis, B. poly-
myxa, Erwinia amilovora. Здатність P. po-
lymyxa КВ синтезувати леван визначали за
зовнішнім виглядом колоній, які культиву-
вали на середовищі, збагаченому сахарозою
[19]. Колонії бактерій, що синтезують леван,
були опуклі, ослизнені і в’язкі, мали блиску-
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 35.
48
чу поверхню (рис. 3). Колонії бактерій, куль-
тивовані на контрольному середовищі без
сахарози, були плоскими (не опуклі), сухими
і мали матову поверхню.
У літературних джерелах є дані щодо
можливості розчинення ґрунтових фосфатів
за участі бактеріальних ЕПС [57], отже здат-
ність досліджуваної бактерії до продуку-
вання екзополісахаридів може підсилювати її
фосфатмобілізувальні можливості. Відомо,
що очищені ЕПС різного хімічного складу і
походження не володіють самостійною де-
струкційною активністю щодо важкорозчин-
них мінералів, зокрема й фосфоровмісних.
Натомість вони інтенсифікують розчинення
мінералів у водних розчинах органічних ки-
слот. Малиновська [58] пов’язує це із сорб-
ційними властивостями полісахаридів —
сорбуючи вилуговані іони на своїх макромо-
лекулах, вони порушують рівновагу реакції
розчинення у бік її продовження.
Отже, P. polymyxa КВ є продуцентом ле-
вану та амілопектину, які здатні активізувати
процеси мінералізації фосфатів ґрунту, що
може впливати на поліпшення живлення ро-
слин та підвищення продуктивності сільсь-
когосподарських культур.
Як відомо, в процесі росту багатьма бак-
Рис. 3. Визначення здатності P. polymyxa КВ синтезувати леван:
1 а — середовище № 1, збагачене сахарозою;
2 а — контрольне середовище № 1 без сахарози;
1 б — середовище № 2, збагачене сахарозою;
2 б — контрольне середовище № 2 без сахарози.
1 а 2 а
1 б 2 б
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 35.
49
теріями синтезуються амінокислоти, які во-
лодіють регуляторними функціями [59]. Роз-
виток таких бактерій у кореневих сферах
рослин має велике значення, оскільки від ек-
зогенного надходження амінокислот до рос-
лини може залежати її стійкість до стресових
умов та подолання їх наслідків. Амінокисло-
ти необхідні не лише як основа білків —
вони включаються в процеси синтезу вітамі-
нів, входять до складу алкалоїдів, токсинів і
багатьох інших метаболітів, а також вплива-
ють на процес проростання насіння та розви-
ток рослин узагалі [60].
За несприятливих умов навколишнього
середовища рослина не в змозі самостійно
синтезувати важливі для неї амінокислоти, а
під час їхнього синтезу витрачається багато
енергії, і тому за нестачі вологи та високих
температур довкілля ефективним є застосу-
вання препаратів на основі комплексу дос-
тупних L-амінокислот [61].
У зв’язку з вищевикладеним, нами ви-
значено амінокислотний склад КР P. poly-
myxa КВ. Отримані дані свідчать, що бакте-
рія синтезує значну кількість амінокислот
(табл. 3), які мають важливе значення для
росту й розвитку рослин.
Таблиця 3. Вміст амінокислот у куль-
туральній рідині P. polymyxa КВ
Амінокислоти Вміст, мг/дм3
Аланін 236,3
Аргінін 79,4
Аспарагінова кислота 101,4
Валін 157,8
Глютамінова кислота 80,5
Гліцин 65,2
Гістидін 300,4
Ізолейцин 148,4
Лейцин 76,9
Лізин 112,2
Метіонін 57,7
Пролін 164,2
Серин 92,6
Фенілаланін 39,3
Тирозин 61,5
Треонін 126,2
Цистин 124,0
Найвищі показники спостерігали для
гістидіну — 300,4 мг/дм3, аланіну —
236,3 мг/дм3, проліну — 164,2 мг/дм3, валі-
ну — 157,8 мг/дм3, ізолейцину — 148,4 мг/дм3,
треоніну — 126,2 мг/дм3, цистину —
124,0 мг/дм3. Оскільки КР P. polymyxa КВ
містить амінокислоти, є потенційна можли-
вість використання її в технологіях вирощу-
вання сільськогосподарських культур для
обприскування рослин під час вегетації.
З літератури відомо, що P. polymyxa мо-
же продукувати антибіотик поліміксин та
деякі інші антибіотики, які володіють фунгі-
цидною дією [62]. Є повідомлення, що бак-
терії роду Paenibacillus здатні пригнічувати
ріст широкого кола грибів-фітопатогенів, які
викликають захворювання різних культур, за
рахунок конкуренції за субстрат, синтезу ан-
тибіотичних та інших антифунгальних спо-
лук, гідролітичних ферментів тощо [63; 64].
Проведені нами дослідження антагоніс-
тичної активності P. polymyxa КВ щодо тест-
культур фітопатогенних мікроміцетів Fusa-
rium culmorum Sacc. 50716, Alternaria alter-
nata (Fries) Keissl. 2857, Nigrospora oryzae
Berk. 3000 та Nigrospora oryzae Berk. 5000
свідчать, що штам практично повністю при-
гнічує розвиток F. сulmorum 50716 (рис. 4) —
збудника фузаріозу початків кукурудзи, мі-
тоспорових грибів A. аlternata 2857 (рис. 5),
N. oryzae 3000 (рис. 6) та N. oryzae 5000
(рис. 7), які є збудниками нігроспорозу.
Як видно з рис. 8, P. polymyxa КВ інгібу-
вала ріст F. сulmorum 50716 на 82,4 %, A. аl-
ternata 2857 — на 67,0 %, N. oryzae 3000 —
на 81,6 % та N. oryzae 5000 — на 77,6 %.
За одночасного посіву P. polymyxa КВ і
фітопатогенних мікроміцетів на живильне
середовище (МПА + СА) спостерігали витіс-
нення мікроміцетів бактеріями, що є свід-
ченням антифунгальної активності бактерій.
P. polymyxa КВ мають високу швидкість рос-
ту, за рахунок чого вони швидше заселяють
субстрат й інтенсивніше використовують
поживні речовини.
Внаслідок цього мікроміцети втрачають
можливість росту й поступово витісняються
з субстрату. На основі спостереження може-
мо припустити, що механізм виявленої ана-
тагоністичної активності полягає в конку-
ренції за поживний субстрат.
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 35.
50
Рис. 4. Антифунгальна активність P. polymyxa КВ (2) щодо фітопатогенного мікромі-
цета F. culmorum 50716 (1).
Рис. 5. Антифунгальна активність P. polymyxa КВ (2) щодо фітопатогенного мікромі-
цета A. alternata 2857 (1).
Рис. 6. Антифунгальна активність P. polymyxa КВ (2) щодо фітопатогенного мікромі-
цета N. oryzae 3000 (1).
1
1
2
1
2 1
2
1
1
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 35.
51
Рис. 7. Антифунгальна активність P. polymyxa КВ (2) щодо фітопатогенного мікромі-
цета N. oryzae 5000 (1).
Рис. 8. Пригнічення росту фітопатогенних грибів штамом P. polymyxa КВ.
Висновки. Фосфатмобілізувальна бак-
терія P. polymyxa КВ є продуцентом широко-
го спектру біологічно активних речовин, а
саме: фітогормонів (ауксинів, гіберелінів,
цитокінінів), вітамінів, амінокислот, екзопо-
лісахаридів, ферментів, антибіотичних спо-
лук. Отримані результати можуть бути цін-
ними у розробці практичних заходів щодо
підвищення ефективності взаємодії мікроор-
ганізмів з культурними рослинами для під-
вищення продуктивності агроценозів.
ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Курдиш И. К. Гранулированные микроб-
ные препараты для растениеводства: наука и
практика. К. : КВІЦ, 2001. 142 с.
2. Биорегуляция микробно-растительных си-
стем: монография / под ред. Г. А. Иутинской,
С. П. Пономаренко. Киев: Ничлава, 2010. 464 с.
3. Russo A., Carrozza G. P., Vettori L. Plant
Beneficial Microbes and Their Application in Plant
Biotechnology. Innovations in Biotechnology. 2012.
P. 57–72.
4. Мікробні препарати в сучасних аграрних
технологіях / за ред. В. В. Волкогона. Київ, 2015.
248с.
5. Grobelak A., Napora A., Kacprzak M. Using
plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) to
improve plant growth. Ecological Engineering.
2015. Vol. 84. P. 22–28.
6. Vessey J. K. Plant growth promoting rhi-
zobacteria as bioferilizers. Plant and Soil. 2003.
№ 225. P. 571–586. https://doi.org/10.1023/A:1026
037216893
7. Курдиш І. К. Інтродукція мікроорганізмів
у агроекосистеми. К. : Наукова думка, 2010. 256 с.
82,4
67,0
81,6 77,6
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
F. culmorum
50716
A. alternata N. oryzae 3000 N. oryzae 5000
Ін
гі
бу
ва
нн
я
ро
ст
у,
%
1
1
2
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 35.
52
8. Puri A., Padda K. P., Chanway C. P. Evi-
dence of nitrogen fixation and growth promotion in
canola (Brassica napus L.) by an endophytic diazo-
troph Paenibacillus polymyxa P2b-2R. Biol Fertil
Soils. 2016. № 52, P. 119–125. https://doi.org/
10.1007/s00374-015-1051-y
9. Olanrewaju O. S., Glick B. R., Babalola O. O.
Mechanisms of action of plant growth promoting
bacteria. World Journal of Microbiology and Bio-
technology. 2017. Vol. 33, № 11. P. 197–204.
https://doi.org/10.1007/s11274-017-2364-9
10. Моргун В. В., Коць С. Я., Кириченко Е. В.
Ростстимулирующие ризобактерии и их практи-
ческое применение. Физиология и биохимия
культурных растений. 2009. Т. 41, № 3. С. 187–
206.
11. Грабова Г. Ю., Драговоз І. В., Леоно-
ва Н. О., Остапчук А. М., Авдєєва Л. В. Екзоме-
таболіти штаму Bacillus amyloliquefaciens subsp.
plantarum ІМВ В-7524 з рістстимулювальною ак-
тивністю. Мікробіологічний журнал. 2017. Т. 79,
№ 2. С. 67–77.
12. Ali Khan A., Jilani G., Akhtar M. S., Saq-
lan M. S., Rasheed М. Phosphorus Solubilizing Bac-
teria: Occurrence, Mechanisms and their Role in
Crop Production. J. Agric. Biol. Sci. 2009. Vol. 1,
№ 1. P. 48–58.
13. Драговоз I. В., Леонова Н. О., Бiлявсь-
ка Л. О., Яворська В. К., Іутинська Г. О. Проду-
кування фiтогормонiв деякими вiльноiснуючими
та симбiотичними ґрунтовими мiкроорганiзмами.
Доп. Національної академії наук України. 2010.
№ 12. С. 154–159.
14. Токмакова Л. Н. Штаммы Bacillus poly-
myxa и Achromobacter album — основа для со-
здания бактериальных препаратов. Микробиол.
журнал. 1997. Т. 59, № 4. С. 131–138.
15. Козар С. Ф. Продукування фітогормонів
Bradyrhizobium japonicum і Azospirillum brasilen-
se за їх cумісного культивування. Сільськогоспо-
дарська мікробіологія. 2018. Вип. 28. С. 33–40.
16. Радченко О. С. Фізіолого-біохімічні вла-
стивості мікроорганізмів та методи їх визначен-
ня. 2011. 212 с.
17. Волкогон В. В., Надкернична О. В., Ток-
макова Л. М., Мельничук Т. М., Чайковська Л. О.
Експериментальна ґрунтова мікробіологія : мо-
нографія / за наук. ред. В. В. Волкогона. К. : Аг-
рарна наука, 2010. 464 с.
18. Руководство к практическим занятиям
по микробиологии. Практ. пособие / под ред.
Н. С. Егорова. 2-е изд. Москва : Изд-во Моск. ун-
та, 1983. 215 с.
19. Авдеева Л. В., Осадчая А. И., Сафроно-
ва Л. А., Иляш В. М., Хархота М. А. Пектолити-
ческая активность бактерий рода Bacillus. Мікро-
біологія і біотехнологія. 2010. № 3. С. 71–78.
20. Егоров Н. С. Выделение микробов-анта-
гонистов и биологические методы учета их анти-
биотической активности. Москва : Изд-во МГУ,
1957. 182 с.
21. Song J., Soytong K., Kanokmedhakul S.
Antifungal аctivity of Chaetomium elatum against
Pyricularia oryzae Causing Rice Blast. Int. J. Agri-
cultural Technol. 2016. Vol. 12 (7.1). Р. 1437–1447.
22. Davies P. J. Plant Hormones and Their Role
in Plant Growth and Development. Netherlands :
Kluwer Academic Publishers, 1987. 681 р.
23. Nickell L. G. Plant Growth Regulators: Ag-
riculture Uses. New York : Springer Verlag, 1982.
173 р.
24. Frankenberger Jr. W. T., Arshad M. Phyto-
hormones in Soil: Microbial Production and Func-
tion. New York : Marcel Dekker Inc.,1995. 503 р.
25. Zhou L., Zhang T., Tang S., Fu X., and
Yu S. Pan-genome analysis of Paenibacillus poly-
myxa strains reveals the mechanism of plant growth
promotion and biocontrol. Antonie Van Leeuwenhoe.
2020. № 113. P. 1539–1558. https://doi.org/10.1007/
s10482-020-01461-y
26. Мусієнко М. М. Фізіологія рослин. Київ :
Либідь, 2005. 808 с.
27. Мікробні препарати у землеробстві. Тео-
рія і практика: [монографія] / за ред. В. В. Вол-
когона. К. : Аграрна наука, 2006. 312 с.
28. Шевченко Л. А. Розвиток кореневої сис-
теми рослин кукурудзи за впливу Поліміксобак-
терину — стимулятора росту рослин. Сільсько-
господарська мікробіологія. 2017. Вип. 26. С. 42–
48. https://doi.org/10.35868/1997-3004.26.42-48
29. Zou C., Li Z., Yu D. Bacillus megaterium
XTBG34 promotes plant growth by producing 2-pen-
tylfuran. Journal of Microbiology. 2010. № 48. P. 460–
466. https://doi.org/10.1007/s12275-010-0068-z
30. Belimov A. A., Dodd I. C., Safronova V. I.,
Dumova V. A., Shaposhnikov A. I., Ladatko A. G.,
Davies W. J. Abscisic acid metabolizing rhizobacte-
ria decrease ABA concentrations in planta and alter
plant growth. Plant Physiology and Biochemistry.
2014. № 74. P. 84–91. https://doi.org/10.1016/
j.plaphy.2013.10.032
31. Cohen A. C., Travaglia C. N., Bottini R.,
Piccoli P. N. Participation of abscisic acid and gib-
berellins produced by endophytic Azospirillum in
the alleviation of drought effects in maize. Botany.
2009. № 87. P. 455–462. https://doi.org/10.1139/
B09-023
32. Mauch-Mani B., Mauch F. The role of ab-
scisic acid in plant-pathogen interactions. Current
Opinionin Plant Biology. 2005. № 8. P. 409–414.
https://doi.org/10.1016/j.pbi.2005.05.015
33. Farag M. A., Zhang H., Ryu C. M. Dynamic
chemical communication between plants and bacte-
ria through airborne signals: induced resistance by
bacterial volatiles. J. Chem. Ecol. 2013. № 39.
P. 1007–1018. https://doi.org/10.1007/s10886-013-
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 35.
53
0317-9
34. Ferguson B. J., Mathesius U. Signaling
interactions during nodule developmental. Journal
of Plant Growth Regulation. 2003. Vol. 22, № 1.
P. 47–72. https://doi.org/10.1007/s10886-014-0472-7
35. Arkhipova Т., Veselov S., Melentiev А.,
Martynenko E. V., Kudoyarova G. R. Ability of bac-
terium Bacillus subtilis to produce cytokinins and to
influence the growth and endogenous hormone con-
tent of lettuce plants. Plant Soil. 2005. Vol. 272.
P. 201–209. https://doi.org/10.1007/s11104-004-5047-x
36. Timmusk S., Nicander B., Granhall U., and
Tillberg E. Cytokinin production by Paenibacillus
polymyxa. Soil Biol Biochem. 1999. № 31. P. 1847–
1852. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(99)00113-3
37. Nurmikko V., Soini J., Aaerimaa O. For-
mation of folate enzymes during the active growth
phases of Streptococcus thermophilus and Lactoba-
cillus arabinosus. Acta Chem. Scand. 1965. № 19.
P. 129–134.
38. Baya A. M., Boethling R. S., Ramos-Cor-
menzana A. Vitamin production in relation to phos-
phate solibilisation by soil bacteria. Soil Biol. And
Biochem. 1981. Vol. 13, № 6, P. 527–531.
39. Прист Ф. Внеклеточные ферменты мик-
роорганизмов. М. : Мир, 1987. 117 с.
40. Авдєєва Л. В., Осадча А. І., Сафроно-
ва Л. А., Іляш В. М., Хархота М. А. Вплив рН
поживного середовища на біосинтез гідролітич-
них ферментів у бацил. Мікробіол. журн. 2010.
72, № 5. С. 3–7.
41. Смирнов В. В., Резник С. Р., Василев-
ская И. А. Спорообразующие аеробные бакте-
рии — продуценты биологически активных
веществ. Киев : Наукова думка, 1982. 279 с.
42. Мацелюх О. В., Левішко А. С., Варба-
нець Л. Д. Протеолітичні ферменти мікроорга-
нізмів. Мікробіологічний журнал. 2010. Т. 72,
№ 4. С. 56–73.
43. Готтшалк Г. Метаболизм бактерий. М. :
Мир, 1982. 310 с.
44. Alvarez V. M., Weid I., Seldin L., San-
tos A. L. S. Influence of growth conditions on the
production of extracellular proteolytic enzymes in
Paenibacillus peoriae NRRL BD-62 and Paenibacil-
lus polymyxa SCE2. Letters of Applied Microbio-
log. 2006. Vol. 43 (6), P. 625–630. https://doi.org/
10.1111/j.1472-765X.2006.02015.x
45. Gupta R., Gigras P., Mohapatra H., Goswa-
ni V. K. Microbial α-amylases: A biotechnological
perspective. Process Biochemistry. 2003. № 38.
P. 1599–1616. https://doi.org/10.1016/s0032-9592
(03)00053-0
46. Greaves M. P., Anderson G., Webley D. M.
The hidrolisis of inositol phosphates by Aerobac-
ter aerogenes. Biochimica Biophisica Acta. 1967.
Vol. 132. P. 412–418. https://dx.doi.org/10.1016/
0005-2744(67)90160-X
47. Хазиев Ф. Х. Ферметативная активность
почв. Москва : Наука, 1976. 180 с.
48. Priya V., Sashi V. Pectinase enzyme produ-
cing Microorganisms. International Journal of Sci-
entific and Research Publications. 2014. Vol. 4,
Is. 3, P. 1–4.
49. Roy K., Dey S., Uddin M. K., Barua R.,
Hossain M. T. Extracellular Pectinase from a Novel
Bacterium Chryseobacterium indologenes Strain SD
and Its Application in Fruit Juice Clarification. En-
zyme research. 2018. № 21. P. 1–12. https://doi.org/
10.1155/2018/3859752
50. Bharathi R., Vivekananthan R., Harish S.
Rhizobacteria-based bio-formulations for the mana-
gement of fruit rot infection in chillies. Crop Protec-
tion. 2004. № 23, P. 835–843. https://doi.org/
10.1016/j.cropro.2004.01.007
51. Gholami A., Shahsavani S., Nezarat S. The
effect of plant growth promoting rhizobacteria
(PGPR) on germination, seedling growth and yield
of maize. World Academy of Science, Engineering
and Technology. 2009. № 49. P. 19–24.
52. Пирог Т. П., Слабоспицкая А. Т., Воце-
лко С. К., Мохаммед эль Сайд, Афонская C. B.,
Гринберг Т. А. Образование и физико-химичес-
кие характеристики экзополисахаридов некото-
рых бактерий рода Bacillus. Микробиол. журн.
1985. Т. 47. № 6. С. 27–32.
53. Haggag W. M. Colonization of exopolysac-
charide-producing Paenibacillus polymyxa on pea-
nut roots for enhancing resistance against crown rot
disease. Afr. J. Biotechnol. 2007. Vol. 6, № 13,
P. 1568–1577.
54. Семенова Е. В., Гречушкина Н. Н. Вне-
клеточные полисахариды микроорганизмов, ус-
ловия их биосинтеза и физиологическая роль.
Экологическая роль микробных метаболитов.
Москва : Изд-во Моск. ун-та, 1986. С. 121–130.
55. Whitfield C. Bacterial extracellular poly-
saccharides. Canadian Journal of Microbiology.
1988. Vol. 34, № 4. P. 415–420. https://doi.org/
10.1139/m88-073
56. Пирог Т. П. Роль экзополисахаридов
Acinetobacter sp., синтезируемых в различных
условиях культивирования, в защите клеток про-
дуцента от действия Ва2+ и Zn2+. Мікробіологіч-
ний журнал. 1999. Т. 61, № 5. С. 64–71.
57. Claus D., Wittmann H., Ripell-Baldes A.
Untersuchungen über die Zusammensetzung von
Bakterienschleimen und deren Lösungsvermögen
gegenüber schwerlöslichen und anorganischen Ver-
bindungen. Archives of Mikrobiology. 1958. Vol. 29,
№ 2. P. 169–178.
58. Малиновская И. М., Патика В. Ф. Меха-
низм деструкции минералов Bacillus mucilagino-
sus. Агроекологічний журнал. 2006. № 1. С. 29–
36.
59. Церковняк Л. С., Рой А. А., Курдиш І. К.
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 35.
54
Синтез амінокислот Bacillus subtilis ІМВ В-7023
в середовищі з гліцерофосфатом. Мікробіологіч-
ний журнал. 2009. Т. 71, № 5. С. 18–23.
60. Володимирець В. В. Біохімія рослин: Ін-
терактивний комплекс навчально-методичного
забезпечення. Рівне : НУВГП. 2006. 127 с.
61. Кретович В. Л. Основы биохимии расте-
ний. Москва : Высшая школа, 1971. 46 с.
62. Beatty P. H., Jensen S. E. Paenibacillus po-
lymyxa produces fusaricidin-type antifungal antibi-
otics active against Leptosphaeria maculans, the
causative agent of blackleg disease of canola. Can.
J. Microbiol. 2002. № 48. P. 159–169.
63. He Z. G., Kisla D., Zhang L. W., Yuan C.,
Green-Church K. B., Yousef A. E. Isolation and
identification of a Paenibacillus polymyxa strain that
coproduces a novell antibiotic and polymyxin. Ap-
plied and Environmental Microbiology. 2007. № 73.
P. 168–178. https://doi.org/10.1128/AEM.02023-06
64. Xu S. J., Hong S. J., Choi W., Kim B. S.
Antifungal activity of Paenibacillus kribbensis strain
T-9 isolated from soils against several plant patho-
genic fungi. Plant Pathology. J. 2014. Vol. 30, № 1.
P. 102–108. https://doi.org/10.5423/PPJ.OA.05.2013
.0052
Отримано 11.04.2022
https://doi.org/10.35868/1997-3004.35.42-57
UDC 579.22:631.463:631.847
PAENIBACILLUS POLYMYXA КВ — PRODUCER OF
BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES
L. M. Tokmakova, L. A. Shevchenko, A. O. Trepach
Institute of Agricultural Microbiology and Agroindustrial Manufacture, NAAS, Chernihiv
e-mail: tokmakova_ln@ukr.net
Objective. To investigate the ability of Paenibacillus polymyxa KB to produce biologically ac-
tive substances that stimulate the growth and development of plants. Methods. Qualitative and
quantitative determination of auxins, abscisic acid (ABA) and cytokinins in the culture fluid (CF) of
P. polymyxa KB was carried out by high-performance liquid chromatography (HPLC) using Ag-
ilent 1200 liquid chromatograph; gibberellins were measured by high-performance liquid chroma-
tography (HPLC/MS) using Agilent 1200 liquid chromatograph (Agilent Technologies, USA) and
Agilent G1956B mass spectral detector. The content of vitamins in P. polymyxa KB was determined
using Waters liquid chromatograph with a tqs-micro mass-selective detector. The content of amino
acids in CF was studied by ion exchange chromatography on a Sycam amino acid analyser. The
ability of P. polymyxa KB to synthesize exopolysaccharides and enzymes was determined using
classical microbiological and biochemical research methods. Antifungal properties of the bacte-
rium were studied by the dual culture method. Statistical calculations were carried out using analy-
sis-of-variance method. Results. P. polymyxa KB synthesises phytohormonal compounds: auxins —
up to 81.15 μg/g of dry biomass, abscisic acid — up to 9.84 μg/g; gibberellic acids (GA3 — within
2.48 μg/g and GA4 — 1.96 μg/g of dry biomass); cytokinins (zeatin — up to 16.42 μg/g, kinetin —
up to 6.78 μg/g, isopentenyl-adenine — up to 9.03 μg/g of dry biomass), as well as vitamins: thia-
mine (B1) — within 0.93 mg/dm3 CF, riboflavin (B2) — 0.48 mg/dm3, pyridoxine (B6) —
0.27 mg/dm3, folic acid (B9) — 0.18 mg/dm3 CF. P. polymyxa KB shows phosphatase, amylolytic,
proteolytic, pectolytic activity, produces amino acids: histidine — within 300.4 mg/dm3, alanine —
236.3 mg/dm3, proline — 164.2 mg/dm3, valine — 157.8 mg/dm3, isoleucine — 148.4 mg/dm3, thre-
onine — 126.2 mg/dm3, cystine — 124.0 mg/dm3 CF and others. The bacterium synthesizes exopo-
lysaccharides amylopectin and levan. P. polymyxa KB shows antagonistic activity against phyto-
pathogenic micromycetes from the genera Fusarium, Alternaria, Nigrospora — pathogens of agri-
cultural crops. Conclusion. P. polymyxa KB synthesizes a significant amount of physiologically
active substances that can play an important role in the processes of plant organogenesis.
Key words: Paenibacillus polymyxa, amino acids, bacterial antifungal activity, vitamins, exo-
polysaccharides, enzymes, phytohormones.
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 35.
55
REFERENCES
1. Kurdish, I. K. (2001). Granulirovannye mik-
robnye preparaty dlya rastenievodstva: nauka i pra-
ktika [Granular microbial preparations for crop pro-
duction: science and practice]. K.: KVІC [in Rus-
sian].
2. Iutinskaya, G. A., Ponomarenko, S. P. (Eds.).
(2010). Bioregulyaciya mikrobno-rastitel’nyh sistem
[Bioregulation of microbial-plant systems]. Kiev:
Nichlava [in Russian].
3. Russo, A., Carrozza, G. P., & Vettori, L.
(2012). Plant Beneficial Microbes and Their Appli-
cation in Plant Biotechnology. In Eddy C. Agbo
(Ed.) Innovations in Biotechnology (pp. 57–72).
4. Volkohon, V. V. (Ed.) (2015). Mikrobni pre-
paraty v suchasnykh ahrarnykh tekhnolohiiakh [Mi-
crobial preparations in modern agricultural techno-
logies]. Kyiv [in Ukrainian].
5. Grobelak, A., Napora, A., Kacprzak, M.
(2015). Using plant growth-promoting rhizobacteria
(PGPR) to improve plant growth. Ecological Engi-
neering, 84, 22–28.
6. Vessey, J. K. (2003) Plant growth promoting
rhizobacteria as bioferilizers. Plant and Soil, 225,
571–586. https://doi.org/10.1023/A:1026037216893
7. Kurdysh, I. K. (2010). Introduktsiia mikroor-
hanizmiv u ahroekosystemy [Introduction of micro-
organisms into agroecosystems]. Kyiv: Naukova
dumka [in Ukrainian].
8. Puri, A., Padda, K. P., & Chanway, C. P.
(2016). Evidence of nitrogen fixation and growth
promotion in canola (Brassica napus L.) by an endo-
phytic diazotroph Paenibacillus polymyxa P2b-2R.
Biol Fertil Soils, 52, 119–125. https://doi.org/
10.1007/s00374-015-1051-y
9. Olanrewaju, O. S., Glick, B. R., & Babalo-
la, O. O. (2017). Mechanisms of action of plant
growth promoting bacteria. World Journal of Micro-
biology and Biotechnology, 33(11), 197–204. https://
doi.org/10.1007/s11274-017-2364-9
10. Morgun, V. V., Koc’, S. Ya., & Kirichen-
ko, E. V. (2009). Roststimuliruyushchie rizobakterii
i ih prakticheskoe primenenie [Growth-stimulating
rhizobacteria and their practical application]. Fizi-
ologiya i biohimiya kul’turnyh rastenij — Physiolo-
gy and biochemistry of cultivated plants, 41(3), 187–
206 [in Russian].
11. Hrabova, H. Yu., Drahovoz, I. V., Leono-
va, N. O., Ostapchuk, A. M., & Avdieieva, L. V.
(2017). Ekzometabolity shtamu Bacillus amylolique-
faciens subsp. plantarum IMV V-7524 z riststy-
muliuvalnoiu aktyvnistiu [Exometabolites of Bacil-
lus amyloliquefaciens subsp. plantarum IMV B-
7524 with growth-stimulating activity]. Mikrobiolo-
hichnyi zhurnal — Journal of Microbiology, 79(2),
67–77 [in Ukrainian].
12. Khan, A., Jilani, G., Akhtar, M. S., Saq-
lan, M. S., & Rasheed, М. (2009). Phosphorus Solu-
bilizing Bacteria: Occurrence, Mechanisms and their
Rolein Crop Production. J. Agric. Biol. Sci., 1(1),
48–58.
13. Drahovoz, I. V., Leonova, N. O., Biliavs-
ka, L. O., Yavorska, V. K., & Iutynska, H. O.
(2010). Produkuvannia fitohormoniv deiakymy vil-
noisnuiuchymy ta symbiotychnymy hruntovymy
mikroorhanizmamy [Production of phytohormones
by some free-living and symbiotic soil microorgan-
isms]. Dopovidi Natsionalnoi akademii nauk Ukra-
iny — Reports of the National Academy of Sciences
of Ukraine, 12, 154–159 [in Ukrainian].
14. Tokmakova, L. N. (1997). Shtammy Bacil-
lus polymyxa i Achromobacter album — osnova
dlya sozdaniya bakterial’nyh preparatov [Strains of
Bacillus polymyxa and Achromobacter album — the
basis for the creation of bacterial preparations].
Mikrobiol. Zhurnal — Journal of Microbiology,
59(4), 131–138 [in Russian].
15. Kozar, S. F. (2018). Produkuvannia fito-
hormoniv Bradyrhizobium japonicum i Azospirillum
brasilense za yikh cumisnoho kultyvuvannia [Pro-
duction of phytohormones by Bradyrhizobium ja-
ponicum and Azospirillum brasilense during their
co-cultivation]. Silskohospodarska mikrobiolohiia —
Agricultural Microbiology, 28, 33–40. https://doi.org/
10.35868/1997-3004.28.33-40 [in Ukrainian].
16. Radchenko, O. S. (2011). Fizioloho-biokhi-
michni vlastyvosti mikroorhanizmiv ta metody yikh
vyznachennia [Physiological and biochemical prop-
erties of microorganisms and methods of their de-
termination] [in Ukrainian].
17. Volkohon, V. V. (Ed.). (2010). Ekspery-
mentalna gruntova mikrobiolohiia [Experimental so-
il microbiology]. Kyiv : Ahrar. Nauka [in Ukrainian].
18. Egorov, N. S. (Ed.). (1983). Rukovodstvo k
prakticheskim zanyatiyam po mikrobiologii. Prakt.
posobie [Guide to practical exercises in microbiolo-
gy. Practical guide]. Moskva: Izd-vo Mosk. un-ta [in
Russian].
19. Avdeeva, L. V., Osadchaya, A. I., Safrono-
va, L. A., Ilyash, V. M., & Harhota, M. A. (2010).
Pektoliticheskaya aktivnost’ bakterij roda Bacillus
[Pectolytic activity of bacteria of the genus Bacil-
lus]. Mіkrobіologіya і bіotekhnologіya — Microbi-
ology and biotechnology, 3, 71–78 [in Russian].
20. Egorov, N. S. (1957). Vydelenie mikrobov
antagonistov i biologicheskie metody ucheta ih anti-
bioticheskoj aktivnosti [Isolation of antagonist mi-
crobes and biological methods for accounting for
their antibiotic activity]. Moskva: Izd-vo MGU [in
Russian].
21. Song, J., Soytong, K., & Kanokmedha-
kul, S. (2016). Antifungal аctivity of Chaetomium
elatum against Pyricularia oryzae Causing Rice
Blast. International Journal of Agricultural Tech-
nology, 12 (7.1), 1437–1447.
22. Davies, P. J. (1987). Plant Hormones and
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 35.
56
Their Role in Plant Growth and Development. Ne-
therlands: Kluwer Academic Publishers. http://
dx.doi.org/10.1007/978-94-009-3585-3
23. Nickell, L. G. (1982). Plant Growth Regula-
tors: Agriculture Uses. New York : Springer Verlag.
24. Frankenberger, Jr. W. T., Arshad, M. (1995).
Phytohormones in Soil: Microbial Production and
Function. New York : Marcel Dekker Inc.
25. Zhou, L., Zhang, T., Tang, S., Fu, X., &
Yu, S. (2020). Pan-genome analysis of Paenibacillus
polymyxa strains reveals the mechanism of plant
growth promotion and biocontrol. Antonie Van
Leeuwenhoe, 113, 1539–1558. https://doi.org/
10.1007/s10482-020-01461-y
26. Musiienko, M. M. (2005). Fiziolohiia ros-
lyn [Physiology of plants]. Kyiv : Lybid [in Ukrai-
nian].
27. Volkohon, V. V. (Ed.) (2006). Mikrobni
preparaty u zemlerobstvi. Teoriia i praktyka [Micro-
bial preparations in agriculture. Theory and practice.
Kyiv: Ahrarna nauka [in Ukrainian].
28. Shevchenko, L. A. (2017). Rozvytok ko-
renevoi systemy roslyn kukurudzy za vplyvu Po-
limiksobakterynu — stymuliatora rostu roslyn [De-
velopment of the root system of corn plants under
the influence of Polymyxobacterin, a plant growth
stimulator]. Silskohospodarska mikrobiolohiia —
Agricultural Microbiology, 26, 42–48. https://doi.org/
10.35868/1997-3004.26.42-48 [in Ukrainian].
29. Zou, C., Li, Z., & Yu, D. (2010). Bacillus
megaterium XTBG34 promotes plant growth by
producing 2-pentylfuran. Journal of Microbiology,
48, 460–466. https://doi.org/10.1007/s12275-010-
0068-z
30. Belimov, A. A., Dodd, I. C., Safronova, V. I.,
Dumova, V. A., Shaposhnikov, A. I., Ladatko, A. G.,
& Davies, W. J. (2014). Abscisic acid metabolizing
rhizobacteria decrease ABA concentrations in planta
and alter plant growth. Plant Physiology and Bio-
chemistry, 74, 84–91. https://doi.org/10.1016/j.plaphy
.2013.10.032
31. Cohen, A. C., Travaglia, C. N., Bottini, R.,
& Piccoli, P. N. (2009). Participation of abscisic
acid and gibberellins produced by endophytic Azo-
spirillum in the alleviation of drought effects in-
maize. Botany, 87, 455–462. https://doi.org/10.1139/
B09-023
32. Mauch-Mani, B., Mauch, F. (2005). The
role of abscisic acid in plant-pathogen interactions.
Current Opinionin Plant Biology, 8, 409–414.
https://doi.org/10.1016/j.pbi.2005.05.015
33. Farag, M. A., Zhang, H., & Ryu, C. M.
(2013). Dynamic chemical communication between
plants and bacteria through airborne signals: induced
resistance by bacterial volatiles. J. Chem. Ecol., 39,
1007–1018. https://doi.org/10.1007/s10886-013-
0317-9
34. Ferguson, B. J., Mathesius, U. (2003). Sig-
naling interactions during nodule developmental.
Journal of Plant Growth Regulation, 22 (1), 47–72.
https://doi.org/10.1007/s10886-014-0472-7
35. Arkhipova, Т., Veselov, S., Melentiev, А.,
Martynenko, E. V., & Kudoyarova, G. R. (2005)
Ability of bacterium Bacillus subtilis to produce cy-
tokinins and to influence the growth and endogenous
hormone content of lettuce plants. Plant Soil, 272,
201–209. https://doi.org/10.1007/s11104-004-5047-x
36. Timmusk, S., Nicander, B., Granhall, U., &
Tillberg, E. (1999). Cytokinin production by Paeni-
bacillus polymyxa. Soil Biol Biochem, 31, 1847–
1852. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(99)00113-3
37. Nurmikko, V., Soini, J., & Aaerimaa, O.
(1965). Formation of folate enzymes during the ac-
tive growth phases of Streptococcus thermophilus
and Lactobacillus arabinosus. Acta Chem. Scand.,
19, 129–134.
38. Baya, A. M., Boethling, R. S., & Ramos-
Cormenzana, A. (1981). Vitamin production in rela-
tion to phosphate solibilisation by soil bacteria. Soil
Biol. And Biochem, 13(6), 527–531.
39. Prist, F. (1987). Vnekletochnye fermenty
mikroorganizmov [Extracellular enzymes of micro-
organisms]. Moskva: Mir [in Russian].
40. Avdieieva, L. V., Osadcha, A. I., Safrono-
va, L. A., Iliash, V. M., & Kharkhota, M. A. (2010).
Vplyv pH pozhyvnoho seredovyshcha na biosyntez
hidrolitychnykh fermentiv u batsyl [The effect of the
pH of the nutrient medium on the biosynthesis of
hydrolytic enzymes in bacilli]. Mikrobiolohichnyi
zhurnal — Microbiological Journal, 72(5), 3–7 [in
Ukrainian].
41. Smirnov, V. V., Reznik, S. R., & Vasilev-
skaya, I. A. (1982). Sporoobrazuyushchie aerobnye
bakterii — producenty biologicheski aktivnyh vesh-
chestv [Spore-forming aerobic bacteria — producers
of biologically active substances]. Kiev: Naukova
dumka [in Russian].
42. Matseliukh, O. V., Levishko, A. S., & Var-
banets, L. D. (2010). Proteolitychni fermenty mikro-
orhanizmiv [Proteolytic enzymes of microorgan-
isms]. Mikrobiolohichnyi zhurnal — Microbiologi-
cal Journal, 72(4), 56–73 [in Ukrainian].
43. Gottshalk, G. (1982). Metabolizm bakterij
[Metabolism of bacteria]. Moskva: Mir [in Russian].
44. Alvarez, V. M., Weid, I., Seldin, L., & San-
tos, A. L. S. (2006). Influence of growth conditions
on the production of extracellular proteolytic en-
zymes in Paenibacillus peoriae NRRL BD-62 and
Paenibacillus polymyxa SCE2. Letters of Applied
Microbiology, 43(6), 625–630. https://doi.org/
10.1111/j.1472-765X.2006.02015.x
45. Gupta, R., Gigras, P., Mohapatra, H., &
Goswani, V. K. (2003). Microbial α-amylases: A bio-
technological perspective. Process Biochemistry, 38,
1599–1616. https://doi.org/10.1016/s0032-9592(03)
00053-0
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 35.
57
46. Greaves, M. P., Anderson, G., & Web-
ley, D. M. (1967). The hidrolisis of inositol phos-
phates by Aerobacter aerogenes. Biochimica Bio-
phisica Acta, 132, 412–418. https://dx.doi.org/
10.1016/0005-2744(67)90160-X
47. Haziev, F. H. (1976). Fermetativnaya ak-
tivnost’ pochv [Enzymatic activity of soils]. Mos-
kva : Nauka [in Russian].
48. Priya, V., Sashi, V. (2014). Pectinase enzy-
me producing Microorganisms. International Jour-
nal of Scientific and Research Publications, 4(3),
1–4.
49. Roy, K., Dey, S., Uddin, M. K., Barua, R.,
& Hossain, M. T. (2018). Extracellular Pectinase
from a Novel Bacterium Chryseobacterium indolo-
genes Strain SD and Its Application in Fruit Juice
Clarification. Enzyme research, 21, 1–12. https://
doi.org/10.1155/2018/3859752
50. Bharathi, R., Vivekananthan, R., & Harish, S.
(2004). (2006). Rhizobacteria-based bio-formulati-
ons for the management of fruit rot infection in chil-
lies. Crop Protection, 23, 835–843. https://doi.org/
10.1016/j.cropro.2004.01.007
51. Gholami, A., Shahsavani, S., & Nezarat, S.
(2009). The effect of plant growth promoting rhizo-
bacteria (PGPR) on germination, seedling growth
and yield of maize. World Academy of Science, En-
gineering and Technology, 49, 19–24.
52. Pirog, T. P., Slabospickaya, A. T., Vocel-
ko, S. K., Mohammed, el’ Sajd, Afonskaya, C. B., &
Grinberg, T. A. (1985). Obrazovanie i fiziko-himi-
cheskie harakteristiki ekzopolisaharidov nekotoryh
bakterij roda Bacillus [Formation and physicochem-
ical characteristics of exopolysaccharides of some
bacteria of the genus Bacillus]. Mikrobiologicheskiy
zhurnal — Microbiological Journal, 47(6), 27–32
[in Russian].
53. Haggag, W. M. (2007). Colonization of
exopolysaccharide-producing Paenibacillus polymy-
xa on peanut roots for enhancing resistance against
crown rot disease. Afr. J. Biotechnol, 6(13),
1568–1577.
54. Semenova, E. V., Grechushkina, N. N.
(1986). Vnekletochnye polisaharidy mikroorganiz-
mov, usloviya ih biosinteza i fiziologicheskaya rol’.
Ekologicheskaya rol’ mikrobnyh metabolitov [Extra-
cellular polysaccharides of microorganisms, condi-
tions of their biosynthesis and physiological role.
Ecological role of microbial metabolites]. Moskva:
Izd-vo Mosk. un-ta [in Russian].
55. Whitfield, C. (1988). Bacterial extracellular
polysaccharides. Canadian Journal of Microbiology,
34(4), 415–420. https://doi.org/10.1139/m88-073
56. Pirog, T. P. (1999). Rol’ ekzopolisaharidov
Acinetobacter sp., sinteziruemyh v razlichnyh uslo-
viyah kul’tivirovaniya, v zashchite kletok producen-
ta ot dejstviya Ba2+ i Zn2+ [The role of Acinetobacter
sp. exopolysaccharides synthesized under various
cultivation conditions in protecting producer cells
from the action of Ba2+ and Zn2+]. Mikrobiol.
Zhurn. — Journal of Microbiology, 61(5), 64–71 [in
Russian].
57. Claus, D., Wittmann, H., & Ripell-Bal-
des, A. (1958). Untersuchungen über die Zusam-
mensetzung von Bakterienschleimen und deren Lö-
sungsvermögen gegenüber schwerlöslichen und
anorganischen Verbindungen. Archives of Mikrobi-
ology, 29, 2, 169–178.
58. Malinovskaya, I. M., Patika, V. F. (2006).
Mekhanizm destrukcii mineralov Bacillus mucilagi-
nosus [Mineral degradation mechanism of Bacillus
mucilaginosus]. Agroekologіchnij zhurnal — Agro-
ecological journal, 1, 29–36 [in Russian].
59. Tserkovniak, L. S., Roi, A. A., & Kur-
dysh, I. K. (2009). Syntez aminokyslot Bacillus sub-
tilis IMV В-7023 v seredovyshchi z hlitserofosfatom
[Amino acid synthesis of Bacillus subtilis IMV
B-7023 in a medium with glycerophosphate].
Mikrobiolohichnyi zhurnal — Microbiological Jour-
nal, 71(5), 18–23 [in Ukrainian].
60. Volodymyrets, V. V. (2006). Biokhimiia
roslyn: Interaktyvnyi kompleks navchalno-metodych-
noho zabezpechennia [Biochemistry of plants: Inter-
active complex of educational and methodological
support]. Rivne: NUVHP [in Ukrainian].
61. Kretovich, V. L. (1971). Osnovy biohimii
rastenij [Fundamentals of plant biochemistry]. Mos-
kva: Vysshaya shkola [in Russian].
62. Beatty, P. H., Jensen, S. E. (2002). Paeni-
bacillus polymyxa produces fusaricidin-type anti-
fungal antibiotics active against Leptosphaeria
maculans, the causative agent of blackleg disease
of canola. Can. J. Microbiol, 48, 159–169.
PMID 11958569
63. He, Z. G., Kisla, D., Zhang, L. W., Yuan, C.,
Green-Church, K. B., & Yousef, A. E. (2007). Isola-
tion and identification of a Paenibacillus polymyxa
strain that coproduces a novell antibiotic and poly-
myxin. Applied and Environment al Microbiology,
73, 168–178. https://doi.org/10.1128/AEM.02023-06
64. Xu, S. J., Hong, S. J., Choi, W., & Kim, B. S.
(2014). Antifungal activity of Paenibacillus kribben-
sis strain T-9 isolated from soils against several plant
pathogenic fungi. Plant Pathology. J., 30(1), 102–
108. https://doi.org/10.5423/PPJ.OA.05.2013.0052
Received 11.04.2022
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 35.
|
| id | oai:ojs2.smic.in.ua:article-492 |
| institution | Agriciltural microbiology |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-23T01:15:32Z |
| publishDate | 2022 |
| publisher | Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | smicinua/3e/4b79b1a557cf9be204f5a972b882e43e.pdf |
| spelling | oai:ojs2.smic.in.ua:article-4922026-07-22T10:10:51Z PAENIBACILLUS POLYMYXA КВ — PRODUCER OF BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES PAENIBACILLUS POLYMYXA КВ — ПРОДУЦЕНТ БІОЛОГІЧНО АКТИВНИХ РЕЧОВИН Токмакова, Л.М. Шевченко, Л.А. Трепач, А.О. Paenibacillus polymyxa, amino acids, bacterial antifungal activity, vitamins, exopolysaccharides, enzymes, phytohormones Paenibacillus polymyxa, амінокислоти, антифунгальна активність бактерій, вітаміни, екзополісахариди, ферменти, фітогормони Objective. To investigate the ability of Paenibacillus polymyxa KB to produce biologically active substances that stimulate the growth and development of plants. Methods. Qualitative and quantitative determination of auxins, abscisic acid (ABA) and cytokinins in the culture fluid (CF) of P. polymyxa KB was carried out by high-performance liquid chromatography (HPLC) using Agilent 1200 liquid chromatograph; gibberellins were measured by high-performance liquid chromatography (HPLC/MS) using Agilent 1200 liquid chromatograph (Agilent Technologies, USA) and Agilent G1956B mass spectral detector. The content of vitamins in P. polymyxa KB was determined using Waters liquid chromatograph with a tqs-micro mass-selective detector. The content of amino acids in CF was studied by ion exchange chromatography on a Sycam amino acid analyser. The ability of P. polymyxa KB to synthesize exopolysaccharides and enzymes was determined using classical microbiological and biochemical research methods. Antifungal properties of the bacterium were studied by the dual culture method. Statistical calculations were carried out using analysis-of-variance method. Results. P. polymyxa KB synthesises phytohormonal compounds: auxins — up to 81.15 μg/g of dry biomass, abscisic acid — up to 9.84 μg/g; gibberellic acids (GA3 — within 2.48 μg/g and GA4 — 1.96 μg/g of dry biomass); cytokinins (zeatin — up to 16.42 μg/g, kinetin — up to 6.78 μg/g, isopentenyl-adenine — up to 9.03 μg/g of dry biomass), as well as vitamins: thiamine (B1) — within 0.93 mg/dm3 CF, riboflavin (B2) — 0.48 mg/dm3, pyridoxine (B6) — 0.27 mg/dm3, folic acid (B9) — 0.18 mg/dm3 CF. P. polymyxa KB shows phosphatase, amylolytic, proteolytic, pectolytic activity, produces amino acids: histidine — within 300.4 mg/dm3, alanine — 236.3 mg/dm3, proline — 164.2 mg/dm3, valine — 157.8 mg/dm3, isoleucine — 148.4 mg/dm3, threonine — 126.2 mg/dm3, cystine — 124.0 mg/dm3 CF and others. The bacterium synthesizes exopolysaccharides amylopectin and levan. P. polymyxa KB shows antagonistic activity against phytopathogenic micromycetes from the genera Fusarium, Alternaria, Nigrospora — pathogens of agricultural crops. Conclusion. P. polymyxa KB synthesizes a significant amount of physiologically active substances that can play an important role in the processes of plant organogenesis. Мета. Дослідити здатність бактерії Paenibacillus polymyxa КВ продукувати біологічно активні речовини, які стимулюють ріст і розвиток рослин. Методи. Якісне й кількісне визначення ауксинів, абсцизової кислоти (АБК) та цитокінінів у культуральній рідині (КР) P. polymyxa КВ проводили методом високоефективної рідинної хроматографії (HPLC) з використанням рідинного хроматографа Agilent 1200, гіберелінів — методом високоефективної рідинної хроматографії (HPLC/MS) з використанням рідинного хроматографа Agilent 1200 (Agilent Technologies, США) та мас-спектрального детектора Agilent G1956B. Уміст вітамінів у КР P. polymyxa КВ визначали за використання рідинного хроматографа Waters з мас-селективним детектором tqs-micro. Вміст амінокислот у КР досліджували методом іоннообмінної хроматографії на амінокислотному аналізаторі Sycam. Здатність P. polymyxa КВ синтезувати екзополісахариди та ферменти визначали за використання класичних мікробіологічних та біохімічних методів досліджень. Антифунгальні властивості бактерії досліджували методом зустрічних культур. Статистичні розрахунки здійснювали за використання методів дисперсійного аналізу. Результати. P. polymyxa КВ синтезує фітогормональні сполуки: ауксини — до 81,15 мкг/г сухої біомаси; абсцизову кислоту — до 9,84 мкг/г; гіберелові кислоти (ГК3 — в межах 2,48 мкг/г та ГК4 — 1,96 мкг/г сухої біомаси); цитокініни (зеатин — до 16,42 мкг/г, ізопентеніл-аденін — до 9,03 мкг/г сухої біомаси), а також вітаміни: тіамін (В1) — у межах 0,93 мг/дм3 КР, рибофлавін (В2) — 0,48 мг/дм3, піридоксин (В6) — 0,27 мг/дм3, фолієву кислоту (В9) — 0,18 мг/дм3 КР. P. polymyxa КВ виявляє фосфатазну, амілолітичну, протеолітичну, пектолітичну активність, продукує амінокислоти: гістидин — у межах 300,4 мг/дм3, аланін — 236,3 мг/дм3, пролін — 164,2 мг/дм3, валін — 157,8 мг/дм3, ізолейцин — 148,4 мг/дм3, треонін — 126,2 мг/дм3, цистин — 124,0 мг/дм3 КР та інші. Бактерія синтезує екзополісахариди амілопектин та леван. P. polymyxa КВ виявляє антагоністичну активність до фітопатогенних мікроміцетів з родів Fusarium, Alternaria, Nigrospora — збудників хвороб сільськогосподарських культур. Висновки. P. polymyxa КВ синтезує значну кількість фізіологічно активних речовин, які можуть відігравати важливу роль у процесах органогенезу рослин. Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine 2022-06-05 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/492 10.35868/1997-3004.35.42-57 Agricultural microbiology; Vol. 35 (2022): Agriciltural microbiology; 42-57 Сільськогосподарська мікробіологія; Том 35 (2022): Сільськогосподарська мікробіологія; 42-57 1997-3004 10.35868/1997-3004.35 uk https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/492/566 Авторське право (c) 2022 L.M. Tokmakova, L.A. Shevchenko, A.O. Trepach https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | Paenibacillus polymyxa амінокислоти антифунгальна активність бактерій вітаміни екзополісахариди ферменти фітогормони Токмакова, Л.М. Шевченко, Л.А. Трепач, А.О. PAENIBACILLUS POLYMYXA КВ — ПРОДУЦЕНТ БІОЛОГІЧНО АКТИВНИХ РЕЧОВИН |
| title | PAENIBACILLUS POLYMYXA КВ — ПРОДУЦЕНТ БІОЛОГІЧНО АКТИВНИХ РЕЧОВИН |
| title_alt | PAENIBACILLUS POLYMYXA КВ — PRODUCER OF BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES |
| title_full | PAENIBACILLUS POLYMYXA КВ — ПРОДУЦЕНТ БІОЛОГІЧНО АКТИВНИХ РЕЧОВИН |
| title_fullStr | PAENIBACILLUS POLYMYXA КВ — ПРОДУЦЕНТ БІОЛОГІЧНО АКТИВНИХ РЕЧОВИН |
| title_full_unstemmed | PAENIBACILLUS POLYMYXA КВ — ПРОДУЦЕНТ БІОЛОГІЧНО АКТИВНИХ РЕЧОВИН |
| title_short | PAENIBACILLUS POLYMYXA КВ — ПРОДУЦЕНТ БІОЛОГІЧНО АКТИВНИХ РЕЧОВИН |
| title_sort | paenibacillus polymyxa кв — продуцент біологічно активних речовин |
| topic | Paenibacillus polymyxa амінокислоти антифунгальна активність бактерій вітаміни екзополісахариди ферменти фітогормони |
| topic_facet | Paenibacillus polymyxa amino acids bacterial antifungal activity vitamins exopolysaccharides enzymes phytohormones Paenibacillus polymyxa амінокислоти антифунгальна активність бактерій вітаміни екзополісахариди ферменти фітогормони |
| url | https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/492 |
| work_keys_str_mv | AT tokmakovalm paenibacilluspolymyxakvproducerofbiologicallyactivesubstances AT ševčenkola paenibacilluspolymyxakvproducerofbiologicallyactivesubstances AT trepačao paenibacilluspolymyxakvproducerofbiologicallyactivesubstances AT tokmakovalm paenibacilluspolymyxakvproducentbíologíčnoaktivnihrečovin AT ševčenkola paenibacilluspolymyxakvproducentbíologíčnoaktivnihrečovin AT trepačao paenibacilluspolymyxakvproducentbíologíčnoaktivnihrečovin |