Наукова новизна. Досліджено раніше нез’ясовані аспекти біосинтетичної
здатності S. netropsis IMВ Ac-5025. Вперше виявлено кореляційні
взаємозв’язки в біосинтезі стрептоміцетом полієнових антибіотиків з іншими
БАР – ауксинами, цитокінінами, абсцизовою кислотою, стеролами. Доведено
можливість використання факторного аналізу як методу теоретичного
прогнозування для підбору оптимальних умов культивування стрептоміцета і
накопичення корисних метаболітів за рахунок внесення екзогенних сполук.
Встановлено переваги використання органічного поживного середовища для
накопичення полієнових антибіотиків, фітогормонів і стеролів за глибинного
культивування продуцента. Вперше показано можливість застосування
метаболітів ґрунтових стрептоміцетів для отримання в умовах in vitro
рослин-регенерантів томату з пролонгованою стійкістю до фітонематод і
фітопатогенів, з’ясовано їх роль в праймінг-ефекті у рослин. S. netropsis ІМВ
Ас-5025 накопичує найбільшу кількість полієнових антибіотиків в біомасі в
стаціонарну фазу (на 7-му добу) за глибинного культивування, а саме: 0,387
мг/г АСБ в синтетичному і 2,318 мг/г АСБ в органічному поживних
середовищах. Вперше виявлено, що полієнові антибіотики накопичуються
вже на 1 добу культивування, що свідчить про їх структурну роль в
метаболізмі стрептоміцетів. Тому для з'ясування впливу екзогенних речовин
на біосинтез полієнових антибіотиків і інших БАР штамом доцільно вносити
ці речовини в стаціонарну фазу. Факторний аналіз показав, що біосинтез
полієнових антибіотиків S. netropsis ІМВ Ас-5025 має найбільший відсоток
кореляції із біосинтезом цитокініну – ізопентеніладенозином, ауксину –
індол-3-карбінолом і стерольною сполукою – β-ситостеролом. На підставі
отриманих даних було сформульовано гіпотезу про можливе регулювання
біосинтезу полієнових антибіотиків стрептоміцетом за рахунок внесення
екзогенних БАР.
Отримані результати доповнюють знання щодо складних взаємозв’язків в
біосинтезі речовин в клітинах стрептоміцетів і дають основи для біохімічного
регулювання накопичення цінних метаболітів продуцентом в одному
біотехнологічному процесі. Для захисту від фітопатогенів – актуально
збільшувати вміст полієнових антибіотиків, для праймінг-ефекту –
регулювати кількість ауксинів і цитокінінів, для збільшення стійкості рослин
до нематод – регулювати кількість стеролів, для покращення резистентності
до абіотичних стресів – змінювати накопичення АБК. Результати
дослідження розширюють спектр застосування метаболічного біопрепарату
Фітовіт (продуцент – S. netropsis IMВ Ac-5025), розробленого у відділі
загальної і ґрунтової мікробіології, Інституту мікробіології і вірусології ім Д
.К. Заболотного НАНУ. Застосування Фітовіту у рослинництві включає
механізми адаптивних можливостей рослин на молекулярному, клітинному і
організменному рівнях. Вперше показано ефективність метаболітів S.
netropsis ІМВ Ас-5025 для отримання в умовах in vitro рослин-регенерантів
Lycopersicon esculentum Mill. сорту Лагідний, стійких до нематодних інвазій і
уражень фітопатогенами з пролонгованим ефектом. У ризосферному ґрунті
таких рослин підвищується чисельність агрономічно корисних
мікроорганізмів, які беруть участь у трансформації сполук азоту, фосфору і
вуглецю, що сприяє формуванню продуктивних мікробно-рослинних систем і
підвищує супресивність ґрунту до фітопатогенів. Показано переваги
застосування біопрепарату в польових умовах для підвищення урожайності
соняшнику гібриду НК Конді і кукурудзі гібриду ДКС-4082 в період засухи.
Практичне значення отриманих результатів. З'ясовано кореляційні
взаємозв’язки біосинтезу полієнових антибіотиків, фітогормонів і стеролів S.
netropsis IMВ Ac-5025, що дає можливість використовувати факторний аналіз
як метод теоретичного прогнозування накопичення метаболітів. Показано
переваги використання органічного поживного середовища для накопичення
полієнових антибіотиків стрептоміцетом і можливість біохмімічного
регулювання накопичення цінних метаболітів в одному біотехнологічному
процесі. Доведено ефективність застосування метаболітів ґрунтових
стрептоміцетів для отримання в умовах in vitro рослин-регенерантів, стійких
до фітопаразитичних нематод і фітопатогенів і з покращеною урожайністю за
рахунок праймінг-ефекту з пролонгованою дією. Запропоновано схеми
вирощування агрокультур з використанням Фітовіту, за яких отримано 13 %
приросту урожаю по соняшнику гібриду НК Конді і 23,4 % по кукурудзі
гібриду ДКС-4082 за посушливого сезону.
