Исследование природных изолятов микромицетов Fusarium spp. – продуцентов лигнолитических ферментов

И.В. Дармов, Е.И. Горшунова, Т.С. Тарасова

Вятский государственный университет, г. Киров, 610000, Россия

Полный текст PDF

Аннотация

Из объектов окружающей среды в Кировской области выделены и идентифицированы природные изоляты микромицетов: F. culmorum, штамм 3, F. sporotrichioides, штамм 12, и F. solani, штамм 52, способные к деградации лигнина древесины и несущие генетические детерминанты одновременно всех трех основных лигнолитических ферментов – лакказы, марганецпероксидазы и лигнинпероксидазы. Исследовали динамику активности указанных ферментов в супернатантах культуральной жидкости при глубинном выращивании микромицетов. По продукции лакказы и марганецпероксидазы два штамма микромицетов – F. culmorum 3 и F. sporotrichioides 12 – практически не уступали базидиомицету T. versicolor, а по среднему уровню активности лигнинпероксидазы в одинаковых условиях культивирования штамм F. sporotrichioides 12 в 2.7 раза превосходил T. versicolor. По способности к накоплению биомассы при глубинном выращивании на богатой и синтетических средах разные штаммы фузариев превосходили базидиомицет T. versicolor в среднем в 1.5–1.7 раза либо достоверно не отличались от него. Все микромицеты секретировали лакказу, марганецпероксидазу и лигнинпероксидазу в среду выращивания; выход ферментов в культуральную жидкость достигал в среднем 75.5–91.9%. Таким образом, показана перспективность использования микромицетов – представителей рода Fusarium в качестве продуцентов лигнолитических ферментов, а также необходимость дальнейших исследований их биотехнологического потенциала.

Ключевые слова: микромицеты, Fusarium spp., глубинное выращивание, секреция лигнолитических ферментов, лакказа, марганецпероксидаза, лигнинпероксидаза

Литература

1. Рабинович М.Л., Болобова А.В., Кондращенко В.И. Теоретические основы биотехнологии древесных композитов. Т. 1: Древесина и разрушающие её грибы. – М.: Наука, 2001. – 264 с.
2. Федорова Т.В., Шахова Н.В., Кляйн О.И., Глазунова О.А.,  Малошенок Л.Г.,  Куликова Н.А., Псурцева Н.В., Королева О.В. Сравнительный анализ лигнолитического потенциала базидиальных грибов, принадлежащих к различным таксономическим и экологическим группам // Прикл. биохимия и микробиология. – 2013. – Т. 49, № 6. – С. 570–579. – doi: 10.7868/0555109913060081.
3. Yaropolov A.I., Skorobogat'ko O.V., Vartanov S.S., Varfolomeyev S.D. Laccase: Properties, catalytic mechanism and applicability // Appl. Biochem. Biotechnol. – 1994. – V. 49, No 3. – P. 257–280. – doi: 10.1007/BF02783061.
4. Karhunen E., Kantelinen A., Niku-Paavola M.-L. Mn-dependent peroxidase from the lignin-degrading white rot fungus Phlebia radiata // Arch. Biochem. Biophys. – 1990. – V. 279, No 1. – P. 25 –31. – doi: 10.1016/0003-9861(90)90458-B.
5. Sarkanen S., Razal R.A., Piccariello T., Yamamoto E., Lewis N.G. Lignin peroxidase: Toward a clarification of its role in vivo // J. Biol. Chem. – 1991. – V. 266, No 6. – P. 3636–3643.
6. Степанова Е.В., Королева О.В., Васильченко Л.Г., Карапетян К.Н., Ландесман Е.О., Явметдинов И.С., Козлов Ю.П., Рабинович М.Л. Разложение овсяной соломы грибами при жидкофазном и твердофазном культивировании // Прикл. биохимия и микробиология. – 2003. – Т. 39, № 1. – С. 74–84.
7. Addleman K., Archibald F. Kraft pulp bleaching and delignification by dikaryons and monokaryons of Trametes versicolor // Appl. Environ. Microbiol. – 1993. – V. 59, No 1. – P. 266–273.
8. Пат. 2017770 РФ. Пресс-масса для изготовления древесных плит / Соломатов В.И., Черкасов В.Д., Селяев В.П., Русаков В.А., Прыткова Т.Н., Трохин В.И. – № 5049524/05; заявл. 24.06.1992; опубл. 15.08.1994, Бюл. № 15. – 5 с.
9. Русинова Т.В. Разработка технологии биосинтеза фермента лакказы базидиальными грибами рода Trametes: Автореф. дис. … канд. техн. наук. – М., 2007. – 20 с.
10. Рабинович М.Л., Болобова А.В., Васильченко Л.Г. Разложение природных ароматических структур и ксенобиотиков грибами (обзор) // Прикл. биохимия и микробиология. – 2004. – Т. 40, № 1. – С. 5–23.
11. Мокрушина Н.С., Тарасова Т.С., Дармов И.В. Биоконверсия древесных отходов методом компостирования с получением органического удобрения // Изв. Сам. научн. центра РАН. – 2009. – Т. 11, № 1. – С. 228–232.
12. Пат. 2355753 РФ. Штамм Penicillium sizovae – деструктор лигнина древесины / Мокрушина Н.С., Дармов И.В.. – № 2007126013/13; заявл. 09.07.2007; опубл. 20.05.2009, Бюл. № 14. – 7 с.
13. Шевченко Е.А., Бессолицына Е.А., Дармов И.В. Выявление генов, кодирующих лигнолитические ферменты, у природных изолятов базидиомицетов // Прикл. биохимия и микробиология. – 2013. – Т. 49, № 3. – С. 285–291. – doi: 10.7868/S055510991303015X.
14. Литвинов М.А. Определитель микроскопических почвенных грибов. – Л.: Наука, 1967. – 303 с.
15. Саттон Д., Фотергилл А., Ринальди М. Определитель патогенных и условно патогенных грибов. – М.: Мир, 2001. – 468 с.
16. Методы экспериментальной микологии / Ред. В.И. Билай. – Киев: Наукова думка, 1973. – 242 с.
17. Королева О.В., Явметдинов И.С., Шлеев С.В., Степанова Е.В., Гаврилова В.П. Выделение и изучение некоторых свойств лакказы из базидиального гриба Cerrena maxima // Биохимия. – 2001. – Т. 66, Вып. 6. – С. 762–767.
18. Paszczyński A., Crawford R.L., Huynh V.-B. Manganese peroxidase of Phanerochaete chrysosporium: Purification // Methods Enzymol. – 1988. – V. 161. – P. 264–270. – doi: 10.1016/0076-6879(88)61028-7.
19. Никитина О.В., Шлеев С.В., Горшина Е.С., Русинова Т.В., Сереженков В.А., Бурбаев Д.Ш., Беловолова Л.В., Ярополов А.И. Выделение и очистка ферментов лигнолитического комплекса базидиального гриба Trametes рubescens (Schumach.) Pilát и исследование их свойств // Биохимия. – 2005. – Т. 70, Вып. 11. – С. 1548–1555.
20. Pavarina E.C., Durrant L.R. Growth of lignocellulosic-fermenting fungi on different substrates under low oxygenation conditions // Appl. Biochem. Biotechnol. – 2002. – V. 98–100. – P. 663–677.
21. Obruca S., Marova I., Matouskova P., Haronikova A., Lichnova A. Production of lignocellulose-degrading enzymes employing Fusarium solani F-552 // Folia Microbiol. (Prague). – 2012. – V. 57, No 3. – Р. 221–227. – doi: 10.1007/s12223-012-0098-5.

Поступила в редакцию

28.12.16

Дармов Илья Владимирович, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой микробиологии

Вятский государственный университет

ул. Московская, д. 36, г. Киров, 610000, Россия

E-mail: gitikx@mail.ru

Горшунова Екатерина Игоревна, аспирант кафедры микробиологии

Вятский государственный университет

ул. Московская, д. 36, г. Киров, 610000, Россия

E-mail: ekaterina250188@mail.ru

Тарасова Татьяна Сергеевна, заведующий лабораторией кафедры микробиологии

Вятский государственный университет

ул. Московская, д. 36, г. Киров, 610000, Россия

E-mail: tatyana.apple@icloud.com

Для цитирования: Дармов И.В., Горшунова Е.И., Тарасова Т.С. Исследование природных изолятов  микромицетов Fusarium spp. – продуцентов лигнолитических ферментов // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2017. – Т. 159, кн. 1. – С. 72–84.

For citation: Darmov I.V., Gorshunova E.I., Tarasovа T.S. The study of natural isolates of Fusarium spp. micromycetes – ligninolytic enzymes producers. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2017, vol. 159, no. 1, pp. 72–84. (In Russian)

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.