Bài viết Đặc điểm sinh học của xạ khuẩn Streptomyces sp. VNUA30 có khả năng đối kháng với một số nấm gây bệnh trên cây trồng nghiên cứu các đặc điểm hình thái, sinh lý và sinh hóa và phương pháp sinh học phân tử đã định danh chủng xạ khuẩn VNUA30 và đặt tên chủng này là Streptomysec deccanensis VNUA30.
Vietnam J Agri Sci 2022, Vol 20, No 7: 954-964 Tạp chí Khoa học Nơng nghiệp Việt Nam 2022, 20(7): 954-964 www.vnua.edu.vn Nguyễn Thị Thanh Mai1, Nguyễn Thanh Hải2, Nguyễn Thị Thu2, Trần Thị Đào2, Nguyễn Xuân Cảnh2* Trung tâm Sinh học thực nghiệm, Viện Ứng dụng Công nghệ Khoa Công nghệ sinh học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam * Tác giả liên hệ: nxcanh@vnua.edu.vn Ngày nhận bài: 04.05.2022 Ngày chấp nhận đăng: 05.07.2022 TÓM TẮT Bệnh nấm gây chiếm 80% bệnh hại trồng làm giảm suất trồng toàn cầu Các biện pháp sử dụng thuốc hóa học phịng trừ bệnh gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến sức khỏe người Biện pháp sinh học sử dụng xạ khuẩn đối kháng nấm gây bệnh cho hiệu quả, an toàn sinh học Nghiên cứu phát chủng xạ khuẩn VNUA30 có khả đối kháng phổ rộng với năm loại nấm phổ biến gây bệnh nhiều loại trồng khác bao gồm: Colletotrichum gloeosporioides, Fusarium oxysporum f sp cubense (Foc TR4), Corynespora casiicola, Sclerotium rolfsii, Diaporthe sp với tỉ lệ phần trăm đối kháng 62,50%; 52,58%; 72,22%; 57,77% 95,37% Kết nghiên cứu đặc điểm sinh học cho thấy, chủng VNUA30 có khả sinh sắc tố melanin, siderophore, H2S, IAA, đồng hoá citrate, khử nitrate, hóa lỏng gelatin, phân giải ure sinh enzyme ngoại bào: chitinase, cellulase, xylanase, protease, pectinase Dựa vào nghiên cứu đặc điểm hình thái, sinh lý sinh hóa phương pháp sinh học phân tử định danh chủng xạ khuẩn VNUA30 đặt tên chủng Streptomysec deccanensis VNUA30 Kết nghiên cứu cho thấy chủng xạ khuẩn VNUA30 chủng tiềm giúp phòng trừ nấm bệnh trồng đạt hiệu cao bệnh biện pháp sinh học Từ khóa: Xạ khuẩn, Streptomyces, nấm gây bệnh thực vật Biological Characterization of Streptomyces sp VNUA30 Strain with Antagonistic Activity Against Pathogenic Fungi Causing Disease on some Plants ABSTRACT Diseases caused by pathogenic fungi account for 80% of plant diseases resulting in a global crop yield reduction The use of chemical fungicides for the control of fungal diseases causes environmental pollution and affects human health Biocontrol using actinomycetes having antifungal activity was reported to be effective and biosafe This study found that actinomycete strain VNUA30 exhibited a broad-spectrum antifungal activity against five plant pathogenic fungi, i.e Colletotrichum gloeosporioides, Fusarium oxysporum f.sp cubense (Foc TR4), Corynespora casiicola, Sclerotium rolfsii, and Diaporthe sp with inhibition rate of 62.50%; 52.58%; 72.22%; 57.77%; and 95.37%, respectively Biological studies showed that strain VNUA30 was able to produce melanoid pigment, siderophore, H2S and IAA, assimilate citrate, reduce nitrate, liquefy gelatin, degrade urea and produce extracellular enzymes chitinase, cellulase, xylanase, protease, and pectinase Combining the morphological and biochemical characteristics with the 16S rRNA sequence analysis, this strain was identified as Streptomyces deccanensis VNUA30 The results confirmed that actinomycete strain VNUA30 is a potential strain as bio-control agent for fungal diseases on plants with high efficiency Keywords: Actinomycetes, Streptomyces, plant pathogenic fungi 954 Nguyễn Thị Thanh Mai, Nguyễn Thanh Hải, Nguyễn Thị Thu, Trần Thị Đào, Nguyễn Xuân Cảnh 955 Đặc điểm sinh học chủng xạ khuẩn Streptomyces sp VNUA30 có khả đối kháng với số nấm gây bệnh trồng – × 956 Nguyễn Thị Thanh Mai, Nguyễn Thanh Hải, Nguyễn Thị Thu, Trần Thị Đào, Nguyễn Xuân Cảnh ± Đặc điểm Gause ISP1 ISP2 ISP3 ISP4 ISP5 Màu KTCC Trắng Trắng Vàng nâu Trắng Trắng Trắng Màu KTKS Trắng Trắng Trắng Xám Trắng xám Trắng Tiết sắc tố tan Không Vàng nâu Nâu Nâu nhạt Trắng Không 957 Đặc điểm sinh học chủng xạ khuẩn Streptomyces sp VNUA30 có khả đối kháng với số nấm gây bệnh trồng Đối chứng Thí nghiệm Tỉ lệ đối kháng (%) C Gloeosporioides 62,50 1,32 F oxysporum f sp cubense race 52,85 2,84 Corynespora casiicola 72,22 1,14 Sclerotium rolfsii 57,77 3,01 Diaporthe sp 95,37 0,32 958 Nguyễn Thị Thanh Mai, Nguyễn Thanh Hải, Nguyễn Thị Thu, Trần Thị Đào, Nguyễn Xuân Cảnh B 959 Đặc điểm sinh học chủng xạ khuẩn Streptomyces sp VNUA30 có khả đối kháng với số nấm gây bệnh trồng µ 960 Nguyễn Thị Thanh Mai, Nguyễn Thanh Hải, Nguyễn Thị Thu, Trần Thị Đào, Nguyễn Xuân Cảnh Đặc điểm Kết Sinh lý Khoảng nhiệt độ chịu đựng (C) 20-40 (tối ưu 25-37) Khoảng pH chịu đựng 4-12 (tối ưu 6-9) Nồng độ NaCl chịu đựng (%) 0-5 (tối ưu 1-3) Sinh hóa Khả sinh chitinase + Khả sinh cellulase + Khả sinh xylanase + Khả sinh protease + Khả sinh pectinase + Khả sinh indole - Khả sinh H2S + Khả sinh IAA + Đồng hóa citrate + Khử nitrat + Hóa lỏng gelatin + Khả phân giải ure + Phản ứng MR - Phản ứng VP - 961 Đặc điểm sinh học chủng xạ khuẩn Streptomyces sp VNUA30 có khả đối kháng với số nấm gây bệnh trồng Nguồn carbon Khả phát triển chủng VNUA30 sau ngày nuôi cấy Nguồn nitơ Khả phát triển chủng VNUA30 sau ngày nuôi cấy D-glucose +++ L-asparagin +++ Maltose ++ L-tyrosine +++ D-Sorbitol + Tryptone + Sucrose ++ Peptone + Lactose +++ (NH4)2SO4 ++ D-ribose ++ Glyxin +++ D-xylose - L-arginin ++ L-tryptophan +++ Rhamnose +++ Tinh bột +++ Glycerol + Cellulose D-galactose + +++ D-inositol + D-fructose ++ D-manitol + 962 Nguyễn Thị Thanh Mai, Nguyễn Thanh Hải, Nguyễn Thị Thu, Trần Thị Đào, Nguyễn Xuân Cảnh Aktar W., Sengupta D & Chowdhury A (2009) Impact of pesticides use in agriculture: their benefits and hazards Interdisciplinary Toxicology 2(1): 1-12 Butler M & Day A (1998) Fungal melanins: A review Canadian Journal of Microbiology 44(12): 1115-1136 Dastager S., Li W., Dayanand A., Tang S., Tian X., Zhi X., Xu L & Jiang C (2006) Seperation, identification and analysis of pigment (melanin) production in Streptomyces African Journal of Biotechnology 5(11) Glickmann E & Dessaux Y (1995) A critical examination of the specificity of the Salkowski reagent for indolic compounds produced by phytopathogenic bacteria Applied and Environmental Microbiology 61(2): 793-796 Goodfellow M., Kämpfer P., Busse H., Trujillo M., Suzuki K., Ludwig W & Whitman W (2012) Bergey's manual® of systematic bacteriology: Volume five the actinobacteria, part a (pp 171206) Springer New York Gu L., Zhang K., Zhang N., Li X & Liu Z (2020) Control of the rubber anthracnose fungus Colletotrichum gloeosporioides using culture filtrate extract from Streptomyces deccanensis QY3 Antonie van Leeuwenhoek 113(11): 1573-1585 Guarnaccia V & Crous P.W (2017) Emerging citrus diseases in Europe caused by species of Diaporthe IMA Fungus 8(2): 317-334 Guarnaccia V., Groenewald J.Z., Woodhall J., Armengol J., Cinelli T., Eichmeier A., Ezra D., Fontaine F., Gramaje D & GutierrezAguirregabiria A (2018) Diaporthe diversity and pathogenicity revealed from a broad survey of grapevine diseases in Europe Persoonia-Molecular Phylogeny and Evolution of Fungi 40(1): 135-153 Gulve R & Deshmukh RM.A.M (2011) Enzymatic activity of actinomycetes isolated from marine sedimentes Recent Research in Science and Technology 3(5) Jing T., Zhou D., Zhang M., Yun T., Qi D., Wei Y., Chen Y., Zang X., Wang W & Xie J (2020) Newly isolated Streptomyses sp JBS5-6 as a potenial biocontrol agent to control banana fusarium witl: Genome sequencing and secondary metabolite cluster profiles Frontiers in Microbiology 11: 602591 Kelly Kenneth L (1958) Color - Name Block Journal of Research of the National Bureau of Standards 61(5): 427 Küster E & William S (1964) Production of hydrogen sulfide by streptomycetes and methods for its detection Applied Microbiology 12(1): 46-52 Louden B., Haarmann D & Lynne A (2011) Use of blue agar CAS assay for siderophore detection Journal of Microbiology & Biology Education 12(1): 51-53 MacKenzie K., Sumabat L & Vallad G (2018) A review of Corynespora cassiicola and its increasing relevance to tomato in Florida Plant Health Progress 19(4): 303-309 Malacrinò A., Seng K., An C., Ong S & O’Rourke M (2020) Integrated pest management for yard-long bean (Vigna unguiculata subsp Sesquipedalis) in Cambodia Crop Protection 135: 104811 Murthy P., Kumari J., Basavaraju N., Janardhan N., Janardhan D & Devamma M (2018) In vitro 963 Đặc điểm sinh học chủng xạ khuẩn Streptomyces sp VNUA30 có khả đối kháng với số nấm gây bệnh trồng influence of bio-controlling agents against Sclerotium rolfsii causing stem rot sickness of groundnut (Arachis hypogaea L.) Pharma Innovation 7: 05-08 Nguyễn Xuân Cảnh, Hồ Tú Cường, Nguyễn Thị Định & Phạm Thị Hiếu (2016) Nghiên cứu chủng xạ khuẩn có khả đối kháng với vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus gây bệnh tơm Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam 14(11): 1809-1816 Pattanapipitpaisal P & Kamlandharn R (2012) Screening of chitinolytic actinomycetes for biological control of Sclerotium rolfsii stem rot disease of chilli Songklanakarin Journal of Science & Technology 34(4) Phoulivong S., Cai L., Chen H., McKenzie E., Abdelsalam K., Chukeatirote E & Hyde K (2010) Colletotrichum gloeosporioides is not a common pathogen on tropical fruits Fungal Diversity 44(1): 33-43 Pujari J., Yakkundimath R & Byadgi A (2015) Image processing based detection of fungal diseases in plants Procedia Computer Science 46: 1802-1808 Qi D., Zou L., Zhou D., Chen Y., Gao Z., Feng R., Zhang M., Li K., Xie J & Wang W (2019) Taxonomy and broad-spectrum antifungal activity of Streptomyces sp SCA3-4 isolated from rhizosphere soil of Opuntia stricta Frontiers in Microbiology 10: 1390 Rajivgandhi G., Muneeswaran T., Maruthupandy M., Ramakritinan C.M., Saravanan K., Ravikumar V & Manoharan N (2018) Antibacterial and anticancer potential of marine endophytic actinomycetes Streptomyces coeruleorubidus GRG (KY457708) compound against colistin resistant uropathogens and A549 lung cancer cells Microbial Pathogenesis 125: 325-335 Sadeghian M., Bonjar G & Sirchi G (2016) Post harvest biological control of apple bitter rot by soil-borne Actinomycetes and molecular identification of the active antagonist Postharvest Biology and Technology 112: 46-54 Sharf W., Javaid A., Shoaib A & Khan I (2021) Induction of resistance in chili against Sclerotium rolfsii by plant-growth-promoting rhizobacteria and Anagallis arvensis Egyptian Journal of Biological Pest Control 31(1): 1-11 Sharma M & Manhas R (2020) Purification and characterization of salvianolic acid B from Streptomyces sp M4 possessing antifungal activity against fungal phytopathogens Microbiol research 237: 126478 Sharma P., Kalita M & Thakur D (2016) Broad spectrum antimicrobial activity of forest-derived 964 soil actinomycete, Nocardia sp PB-52 Frontiers in Microbiology 7: 347 Shirling E & Gottlieb D (1966) Methods for characterization of Streptomyces species International Journal of Systematic Bacteriology 16(3): 313-340 Sivaperumal P., Kamala K & Rajaram R (2015) Bioactive DOPA melanin isolated and characterised from a marine actinobacterium Streptomyces sp MVCS6 from Versova coast Natural Product Research 29(22): 2117-2121 Someya N (2008) Biological control of fungal plant diseases using antagonistic bacteria Jounral of General Plant Pathology 74(6): 459-460 Tresner H & Backus E (1963) System of color wheels for streptomycete taxonomy Applied Microbiology 11(4): 335-338 Tresner H & Danga F (1958) Hydrogen sulfide production by Streptomyces as a criterion for species differentiation Journal of Bacteriology 76(3): 239-244 Wang W., Qiu Z., Tan H & Cao L (2014) Siderophore production by actinobacteria Biometals 27(4): 623-631 Wei Y., Zhao Y., Zhou D., Qi D., Li K., Tang W., Chen Y., Jing T., Zang X & Xie J (2020) A newly isolated Streptomyces sp YYS-7 with a broad-spectrum antifungal activity improves the banana plant resistance to Fusarium oxysporum f sp cubense tropical race Frontiers in Microbiology 11: 1712 Weisburg W., Barns S., Pelletier D & Lane D (1991) 16S ribosomal DNA amplification for phylogenetic study Journal of Bacteriology 173(2):697-703 Zhang K., Gu L., Zhang Y., Liu Z & Li X (2020) Dinactin from a new producer, Streptomyces badius gz-8, and its antifungal activity against the rubber anthracnose fungus Colletotrichum gloeosporioides Microbiological Research 240: 126548 Zhang L., Cenci A., Rouard M., Zhang D., Wang Y., Tang W & Zheng S (2019) Transcriptomic analysis of resistant and susceptible banana corms in response to infection by Fusarium oxysporum f sp cubense tropical race Scientific Reports 9(1): 1-14 Zou N., Zhou D., Chen Y., Lin P., Chen Y., Wang W., Xie J & Wang M (2021) A Novel Antifungal Actinomycete Streptomyces sp Strain H3-2 Effectively Controls Banana Fusarium Wilt Frontiers in Microbiology 12: 706647 ... Đặc điểm sinh học chủng xạ khuẩn Streptomyces sp VNUA30 có khả đối kháng với số nấm gây bệnh trồng Nguồn carbon Khả phát triển chủng VNUA30 sau ngày nuôi cấy Nguồn nitơ Khả phát triển chủng VNUA30. .. nâu Nâu Nâu nhạt Trắng Không 957 Đặc điểm sinh học chủng xạ khuẩn Streptomyces sp VNUA30 có khả đối kháng với số nấm gây bệnh trồng Đối chứng Thí nghiệm Tỉ lệ đối kháng (%) C Gloeosporioides 62,50... Nguyễn Thị Thu, Trần Thị Đào, Nguyễn Xuân Cảnh B 959 Đặc điểm sinh học chủng xạ khuẩn Streptomyces sp VNUA30 có khả đối kháng với số nấm gây bệnh trồng µ 960 Nguyễn Thị Thanh Mai, Nguyễn Thanh