Бактерії роду Burkholderia у рослинництві: небезпека чи користь?

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.33730/2077-4893.4.2024.317147

Ключові слова:

інтродукція патогенів, збудники бактеріальних хвороб, біологічні агенти, агроекосистеми, управління ризиками

Анотація

Бактерії роду Burkholderia є одним із найбільш гетерогенних родів, що об’єднав патогенні для людини, тварин й рослин види із сапротрофними мешканцями ґрунтових та водних екосистем. Навіть більше, об’єднання гетерогенних патогенів простежується у межах окремих видів роду Burkholderia. Представники саме цього таксона якнайкраще демонструють явища полібіотрофії, здатності представників одного виду спричинювати ураження макроорганізмів різних царств. Кількість публікацій у міжнародних базах даних, щодо представників роду Burkholderia, зростає останні два десятиліття і такі публікації стосуються як патогенних буркхолдерій, так і представників роду із корисними для людини властивостями. Особливу увагу привертають спроби використання представників роду Burkholderia як біологічних агентів для контролю шкідників і збудників хвороб у рослинництві та інтродукція цих прокаріотів у агроценози. Таксономічний статус окремих представників цього роду все ще викликає дискусії у науковій спільноті. До одного виду можуть належати штами патогенні для людини, рослини і штами-стимулятори росту рослин, як це відбувається із Burkholderia gladioli, за відсутності чітких критеріїв, що дають можливість розмежувати патогенні й корисні буркхолдерії. Метою дослідження є аналіз й узагальнення даних щодо асоційованих із рослинами представників гетерогенного роду Burkholderia. Встановлено, що фітопатогенні бактерії роду Burkholderia є небезпечними патогенами, яким притаманна здатність до полібіотрофії. Burkholderia gladioli та Burkholderia cepacia можуть пригнічувати інші патогени, але зберігають здатність уражувати рослини та людей за сприятливих умов. Фітопатогени даного роду мають значний потенціал для поширення на території України. Зокрема, в Одеській обл. у 2022 р. вперше було виявлено B. glumae на насінні і рослинах рису. Інтродукція представників цього роду в агроценози України без встановлення чітких критеріїв розмежування патогенних і сапротрофних штамів становить потенційну загрозу не лише рослинництву, а й здоров’ю населення України

Посилання

Estrada-de Los Santos, P., Palmer, M., Chávez-Ramírez, B. et al. (2018). Whole Genome Analyses Suggests that Burkholderia sensu lato Contains Two Additional Novel Genera (Mycetohabitans gen. nov. and Trinickia gen. nov.): Implications for the Evolution of Diazotrophy and Nodulation in the Burkholderiaceae. Genes, 9 (8), 389. DOI: https://doi.org/10.3390/genes9080389/ [in English].

Tavares, M., Kozak, M., Balola, A. & Sá-Correia, I. (2020). Burkholderia cepacian Complex Bacteria: a Feared Contamination Risk in Water-Based Pharmaceutical Products. Clinical microbiology reviews, 33 (3), 00139-19. DOI: https://doi.org/10.1128/CMR.00139-19/ [in English].

Dobritsa, A.P. & Samadpour, M. (2019). Reclassification of Burkholderia insecticola as Caballeronia insecticola comb. nov. and reliability of conserved signature indels as molecular synapomorphies. International journal of systematic and evolutionary microbiology, 69 (7), 2057–2063. DOI: https://doi.org/10.1099/ijsem.0.003431 [in English].

Parte, A.C., Sardà Carbasse, J., Meier-Kolthoff, J.P. et al. (2020). List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN) moves to the DSMZ. International journal of systematic and evolutionary microbiology, 70 (11), 5607–5612. DOI: https://doi.org/10.1099/ijsem.0.004332 [in English].

Liu, B., Hou, L., Zheng, Y. et al. (2022). Dark carbon fixation in intertidal sediments: Controlling factors and driving microorganisms. Water research, 216, 118381. DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.118381 [in English].

Pagani, M.K., Johnson, T.B., Doughty, H.B. et al. (2023). Burkholderia spp.-based biopesticide controls wireworms (Coleoptera: Elateridae) in potatoes. Journal of economic entomology, 116 (5), 1934–1938. DOI: https://doi.org/10.1093/jee/toad146 [in English].

Yevropeys’ka ta Seredzemnomors’ka orhanizatsiya z karantynu i zakhystu roslyn [European and Mediterranean Organization for Quarantine and Plant Protection]. (n.d.). URL: https://gd.eppo.int [in Ukrainian].

Derzhavna sluzhby Ukrayiny z pytan’ bezpechnosti kharchovykh produktiv ta zakhystu spozhyvachiv. [State Service of Ukraine on Food Safety and Consumer Protection]. (n.d.). URL: https://dpss.gov.ua [in Ukrainian].

Derzhavnyy reyestr pestytsydiv i ahrokhimikativ, dozvolenykh do vykorystannya v Ukrayini [State register of pesticides and agrochemicals approved for use in Ukraine]. (n.d.). URL: https://mepr.gov.ua/upravlinnya-vidhodamy/derzhavnyj-reyestr-pestytsydivi-agrohimikativ-dozvolenyh-do-vykorystannya-vukrayini/ [in Ukrainian].

Mannaa, M., Park, I. & Seo, Y.S. (2018). Genomic Features and Insights into the Taxonomy, Virulence, and Benevolence of Plant-Associated Burkholderia Species. International journal of molecular sciences, 20 (1), 121. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms20010121 [in English].

Ahmad, T., Bashir, A., Farooq, S. & Riyaz-Ul-Hassan, S. (2022). Burkholderia gladioli E39CS3, an endophyte of Crocus sativus Linn., induces host resistance against corm-rot caused by Fusarium oxysporum. Journal of applied microbiology, 132 (1), 495–508. DOI: https://doi.org/10.1111/jam.15190 [in English].

Pal, G., Saxena, S., Kumar, K. et al. (2022). Endophytic Burkholderia: Multifunctional roles in plant growth promotion and stress tolerance. Microbiological research, 265, 127201. DOI: https://doi.org/10.1016/j.micres.2022.127201 [in English].

Hnatyuk, T. (2022). Burkholderia caryophylli — potentially dangerous patient of bacterial witness in floristry of Ukraine. Biological Systems: Theory and Innovation, 13 (1), 50–58. DOI: https://doi.org/10.31548/biologiya13(1-2).2022.005 [in Ukrainian].

Paudel, S., Dutta, B. & Kvitko, B. (2024). Onionpathogenic Burkholderia species: Role and regulation of characterized virulence determinants. Plant Pathology, 1–17. DOI: https://doi.org/10.1111/ppa.13972 [in English].

Bedir Demirdag, T., Ozkaya Parlakay, A., Aygar, I.S. et al. (2020). Major Aspects of Burkholderia gladioli and Burkholderia cepacia Infections in Children. The Pediatric infectious disease journal, 39 (5), 374–378. DOI: https://doi.org/10.1097/INF.0000000000002587 [in English].

Klymenko, V.A., Pasichnyk, O.V., Drobova, N.M. & Yanovska, K.O. (2017). Сlinical observation of the child with cystic fibrosis. Child’s health, 12 (5), 631–635. DOI: https://doi.org/10.22141/2224-0551.12.5.2017.109282 [in Ukrainian].

European and Mediterranean Plant Protection Organization (EPPO). (n.d.). URL: https://www.eppo.int/ACTIVITIES/quarantine_activities [in English].

Konechnyi, Y., Skurativskyi, Y., Tymchuk, I. et al. (2019). Microbiological profile of nosocomial infections. Proceedings of the Shevchenko Scientific Society. Medical Sciences, 55 (1), 56–64. DOI: https://doi.org/10.25040/ntsh2019.01.05 [in Ukrainian].

Zanotti, C., Munari, S., Brescia, G. & Barion, U. (2019). Burkholderia gladioli sinonasal infection. European annals of otorhinolaryngology, head and neck diseases, 136 (1), 55–56. DOI: https://doi.org/10.1016/j.anorl.2018.01.011 [in English].

Marom, A., Miron, D., Wolach, B. et al. (2018). Burkholderia gladioli-associated facial pustulosis as a first sign of chronic granulomatous disease in a child — Case report and review. Pediatric Allergy and Immunology, 29 (4), 451–453. DOI: https://doi.org/10.1111/pai.12884 [in English].

Rajendraprasad, S., Creech, Z.A., Truong, G.T.D. et al. (2022). Fatal Case of Burkholderia gladioli Pneumonia in a Patient With COVID-19. Ochsner journal, 22 (4), 349–352. DOI: https://doi.org/10.31486/toj.22.0002 [in English].

BacDive is the worldwide largest database for standardized bacterial information. (n.d.). URL: https://bacdive.dsmz.de [in English].

Lai, C.C., Wang, J.L. & Hsueh, P.R. (2024). Burkholderia gladioli and bongkrekic acid: An under-recognized foodborne poisoning outbreak. The Journal of infection, 89 (1), 106182. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jinf.2024.106182 [in English].

Kim, J.H., Lee, B.M., Kang, M.K. et al. (2023). Assessment of nematicidal and plant growth-promoting effects of Burkholderia sp. JB-2 in root-knot nematode-infested soil. Frontiers in plant science, 14, 1216031. DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1216031 [in English].

Zhang, R., Ouyang, J., Xu, X. et al. (2022). Nematicidal Activity of Burkholderia arboris J211 Against Meloidogyne incognita on Tobacco. Frontiers in microbiology, 13, 915546. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.915546 [in English].

Cui, G., Yin, K., Lin, N. et al. (2020). Burkholderia gladioli CGB10: A Novel Strain Biocontrolling the Sugarcane Smut Disease. Microorganisms, 8 (12), 2020. DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms8121943 [in English].

Wang, D., Luo, W.Z., Zhang, D.D. et al. (2023). Insights into the Biocontrol Function of a Burkholderia gladioli Strain against Botrytis cinerea. Microbiology spectrum, 11 (2), 0480522. DOI: https://doi.org/10.1128/spectrum.04805-22 [in English].

Elshafie, H.S. & Camele, I. (2021). An Overview of Metabolic Activity, Beneficial and Pathogenic Aspects of Burkholderia spp. Metabolites, 11 (5), 321. DOI: https://doi.org/10.3390/metabo11050321 [in English].

Kim, N., Mannaa, M., Kim, J. et al. (2021). The In Vitro and In Planta Interspecies Interactions Among Rice-Pathogenic Burkholderia Species. Plant disease, 105 (1), 134–143. DOI: https://doi.org/10.1094/PDIS-06-20-1252-RE [in English].

Tomar, P., Thakur, N., Jhamta, S. et al. (2024). Bacterial biopesticides: Biodiversity, role in pest management and beneficial impact on agricultural and environmental sustainability. Heliyon, 10 (11), 31550. DOI: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e31550 [in English].

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-11-14

Номер

№ 4 (2024)

Розділ

Статті

Ліцензія

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Авторське право і ліцензування

Умови ліцензії: автори зберігають авторські права і надають журналу право першої публікації з роботою, одночасно ліцензованої за ліцензією Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим ділитися роботою з визнанням авторства роботи і початкової публікації в цьому журналі.

Якщо стаття прийнята до публікації в «Агроекологічний журнал», автор повинен підписати угоду про передачу авторських прав. Угода відправляється на поштову (оригінал) або адресу електронної пошти (відсканована копія) редакції журналу.

Цією угодою автор підтверджує, що представлені матеріали:

  • не порушують авторських прав інших осіб або організацій;
  • раніше не публікувались в інших видавництвах і не були представлені для публікації в інших виданнях.

Автор передає редакції «Агроекологічного журналу» права на:

  • публікації статті українською (англійською) мовою і поширення її друкованої копії;
  • поширення електронної копії статті, а також електронної копії перекладу статті на англійську мову (для статей українською мовою), будь-якими електронними засобами (розміщення на офіційному сайті журналу, електронних баз даних, сховищ тощо) друкована копія перекладу.

Автор залишає за собою право без згоди редакції та засновників:

  1. Використовувати матеріали статті повністю або частково в ознайомлювальних цілях.
  2. Використовувати матеріали статті повністю або частково для написання власних дисертацій.
  3. Використовувати матеріали статті для підготовки тез доповідей, доповідей конференцій, а також усних доповідей.
  4. Додати електронні копії статті (включаючи остаточну електронну копію, завантажену з офіційного сайту журналу) за адресою:
    • персональні веб-ресурси всіх авторів (веб-сайти, веб-сторінки, блоги тощо);
    • веб-ресурси установ, в яких працюють автори;
    • некомерційні веб-ресурси відкритого доступу (наприклад, arXiv.org).

У всіх випадках наявність бібліографічного посилання на статтю або гіперпосилання на її електронну копію на офіційному сайті журналу є обов'язковим.