Сравнительная геномика и потенциал биоконтроля пяти штаммов Bacillus, выделенных из ризосферы виноградной лозы

Почему это важно для любителей вина и виноградарей

Виноградные лозы во всем мире подвергаются нападению серого грибка — разрушительного гриба, который может уничтожить урожай и испортить вкус, цвет и аромат вина. Сегодня это заболевание в основном контролируют синтетическими фунгицидами, которые могут оставлять остатки в виноградниках и в бутылках. В этом исследовании изучается более экологичная альтернатива: естественные почвенные бактерии из аргентинских виноградников, которые могли бы защитить лозы от болезней, при этом не допуская попадания химии в бокал.

Скрытое сообщество вокруг корней лозы

Виноградные лозы не живут в одиночку. Их корни окружены оживлённым подземным сообществом микроорганизмов, которые питаются выделениями корней и в обмен могут помогать растениям противостоять стрессам и болезням. Из этой корневой зоны исследователи ранее выделили пять штаммов Bacillus — группу стойких споровых бактерий, которые уже используются в некоторых экологичных препаратах для сельского хозяйства. Все пять штаммов в лабораторных тестах замедляли рост важных грибковых патогенов, включая Botrytis cinerea, возбудителя серого грибка, но их точная идентичность и механизмы действия оставались неясными.

Отделяя полезных от тех, кто вызывает сомнения

Чтобы понять, что именно они обнаружили, команда секвенировала полные геномы каждого штамма Bacillus и сравнила их с референтными базами данных. Два штамма, названные AMCV2 и FAU18, однозначно отнеслись к Bacillus subtilis — виду, который широко считается безопасным и уже используется в качестве биоконтроля. Остальные три штамма вошли в кластеры семейства Bacillus cereus, в которое входят как полезные биопестициды, так и бактерии, способные вызывать пищевые отравления и другие заболевания. Поскольку границы внутри этого семейства размыты, авторы применили несколько методов классификации и микроскопические проверки, в итоге отнеся эти три штамма к Bacillus cereus sensu stricto — группе, несущей типичные гены, кодирующие диарейные токсины, что требует осторожности.

Природное оружие, производимое виноградниковыми бактериями

Геномные данные также пролили свет на химические инструменты, которыми эти бактерии могут бороться с грибами. Все пять штаммов содержали наборы генов, направляющих синтез вторичных метаболитов — специализированных молекул, не необходимых для базового выживания, но важнейших для конкурентной борьбы и защиты. В парах B. subtilis, AMCV2 и FAU18, исследователи обнаружили полные, высококонсервативные генные кластеры для двух циклических липопептидов — фенгицин и сурфактин. Эти мыльноподобные молекулы известны тем, что нарушают мембраны грибов и разрушают биопленки. В отличие от них, штаммы B. cereus показали сильный генетический потенциал к синтезу сидерофоров — соединений, захватывающих железо из окружения, — но лишь фрагментарные следы мощных антигрибковых липопептидов.

Проверка защитных механизмов бактерий

Чтобы выяснить, превратились ли предсказания в реальную активность, команда выделила липопептиды из культур каждого штамма и нанесла их на питательные пластины с растущим серым грибком. Только экстракты из AMCV2 и FAU18 создали четкие, долго сохраняющиеся зоны, где грибок не продвигался; штаммы B. cereus при тех же условиях не показали видимого подавления. Когда учёные изучили раннюю стадию жизненного цикла гриба — прорастание спор — они обнаружили, что липопептиды пары B. subtilis почти полностью блокировали прорастание спор серого грибка, тогда как споры в контрольных обработках прорастали нормально. Комбинирование двух экстрактов B. subtilis не усиливало эффект, но и не ослабляло его, что говорит о том, что каждый из них уже обладает высокой эффективностью сам по себе.

К шагу к более чистому контролю болезней в виноградниках

Объединяя анализ ДНК с лабораторными тестами, это исследование сужает круг виноградниковых бактерий, которые одновременно эффективны и, вероятно, безопасны для использования в виде живых фунгицидов. Ключевой вывод заключается в том, что два штамма B. subtilis, выделенные из корней аргентинских лоз, продуцируют сильные антигрибковые липопептиды, которые предотвращают прорастание спор серого грибка, предлагая перспективный инструмент защиты лоз без массового применения химических распылений. В отличие от них, штаммы B. cereus, несмотря на способность синтезировать железо-захватывающие соединения, проявили мало прямого антигрибкового действия и несут генетические признаки, вызывающие вопросы по безопасности. В совокупности эти результаты выделяют AMCV2 и FAU18 как сильных кандидатов для следующих поколений биофунгицидов на основе Bacillus, которые могли бы способствовать более устойчивому и не оставляющему остатков виноградарству.

Цитирование: Lajoinie, D.M., Rocco Welsh, R., Rey, C. et al. Comparative genomics and biocontrol potential of five Bacillus strains isolated from grapevine rhizosphere. Sci Rep 16, 10819 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44555-9

Ключевые слова: биоконтроль виноградной лозы, Bacillus subtilis, серый грибок, биофунгицид, устойчивое виноградарство