Preview

Техника и технология пищевых производств

Расширенный поиск

Оценка антагонистических свойств представителей рода Pantoea в отношении фитопатогенов сельскохозяйственных культур

https://doi.org/10.21603/2074-9414-2026-3-2656

Аннотация

Грибы рода Fusarium выступают основными возбудителями заболеваний злаковых культур, продуцируя фито- и микотоксины, снижающие урожайность и качество зерна. В связи с этим актуальным направлением является поиск эффективных агентов биологического контроля среди растительно-ассоциированных бактерий. Цель исследования – оценить антагонистическую и ростостимулирующую активность штаммов Pantoea agglomerans B-14726, P. vagans B-14727 и P. pleuroti B-14756 в отно- шении фитопатогенных грибов рода Fusarium и их способность снижать токсическое воздействие патогенов на злаковые  культуры.
Объекты исследования – штаммы бактерий, депонированные в Национальном биоресурсном центре Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов НИЦ «Курчатовский институт» (Москва, Россия): P. agglomerans B-14726,  P. vagans B-14727 и P. pleuroti B-14756. Антагонистическую активность оценивали в отношении Fusarium culmorum,  F. poae, а также штамма, идентифицированного как представитель F. tricinctum species complex. Анализ проводили мето- дом лунок и совместного культивирования; оценивали антагонистическую активность летучих органических соединений. Также изучено влияние штаммов Pantoea на прорастание семян при инфицировании фитопатогенами.
Установлено, что все исследуемые штаммы проявили антагонистическую активность в отношении фитопатогенов рода Fusarium.  Выраженную эффективность показал штамм P. vagans B-14727, обеспечивший максимальное подавление роста представителя комплекса видов F. tricinctum при совместном культивировании (68,8 %) и максимальные зоны ингибирования методом лунок (до 6,0 см). Штамм P. agglomerans B-14726 характеризовался стабильной антифунгальной активностью и эффективным подавлением роста фитопатогенов летучими метаболитами. P. pleuroti B-14756 проявил выраженный защитный эффект  при совместном культивировании и способствовал повышению всхожести семян в условиях заражения. Наиболее чувствительным фитопатогеном оказался представитель F. tricinctum, наименее чувствительным – F. culmorum.
Изученные штаммы рода Pantoea обладают выраженным биоконтрольным и ростостимулирующим потенциалом и могут  рассматриваться в качестве перспективной основы биологических препаратов для защиты злаковых культур от фузариозной инфекции.

Об авторах

Е. Р. Фасхутдинова
Кемеровский государственный университет
Россия

Фасхутдинова Елизавета Рафаиловна

Кемерово



Ю. Е. Афонина
Кемеровский государственный университет
Россия

Афонина Юлия Евгеньевна

Кемерово



Л. А. Шевель
Кемеровский государственный университет
Россия

Шевель Арина Андреевна

Кемерово



В. С. Евдокимов
ООО «Азот-Агро»
Россия

Евдокимов Виталий Сергеевич

Кемерово



Н. А. Нешумаева
Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук
Россия

Нешумаева Надежда Алексеевна

Красноярск



Л. М. Аксенова
Всероссийский научно-исследовательский институт кондитерской промышленности
Россия

Аксенова Лариса Михайловна

Москва



А. М. Федорова
Кемеровский государственный университет
Россия

Федорова Анастасия Михайловна

Кемерово



Список литературы

1. Schmidt R, Jager V, Dickschat JS, Garbeva P, et al. Deciphering the genome and secondary metabolome of the plant pathogen Fusarium culmorum. FEMS Microbiology Ecology. 2018;94(6):fiy078. https://doi.org/10.1093/femsec/fiy078

2. Ступко В. Ю., Луговцова С. Ю., Нешумаева Н. А. Влияние фильтрата культуральной жидкости Fusarium sporotrichioides на каллусную культуру пшеницы. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2025. Т. 26. № 1. С. 129–140. https://doi.org/10.30766/2072-9081.2025.26.1.129-140

3. Birr T, Hasler M, Verreet JA, Klink H. Composition and predominance of Fusarium species causing Fusarium head blight in winter wheat grain depending on cultivar susceptibility and meteorological factors. Microorganisms. 2020;8(4):617. https://doi.org/10.3390/microorganisms8040617

4. Somma S, Logrieco AF, Moretti A, Scarpino V, Reyneri A, et al. Impact of fungicide application to control T-2 and HT-2 toxin contamination and related Fusarium sporotrichioides and F. langsethiae producing species in durum wheat. Crop Protection. 2022;159:106020. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2022.106020

5. Góral T, Grelewska-Nowotko K, Ochodzki P, Wiewióra B. DNA-based quantification of Fusarium species in winter wheat grain in Poland from 2014 to 2017 and 2019. Agronomy. 2025;15(10):2430. https://doi.org/10.3390/agronomy15102430

6. Mesterhazy A. What is Fusarium head blight (FHB) resistance and what are its food safety risks in wheat? Problems and solutions – a review. Toxins. 2024;16(1):31. https://doi.org/10.3390/toxins16010031

7. Nielsen LK, Cook DJ, Edwards SG, Ray RV. The prevalence and impact of Fusarium head blight pathogens andmycotoxins on malting barley quality in the UK. International Journal of Food Microbiology. 2014;179:38–49. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2014.03.023

8. Qu Z, Ren X, Du Z, Hou J, Li Y, et al. Fusarium mycotoxins: The major food contaminants. mLife. 2024;3(2):176–206. https://doi.org/10.1002/mlf2.12112

9. Torres AM, Palacios SA, Yerkovich N, Palazzini JM, Battilani P, et al. Fusarium head blight and mycotoxins in wheat: Prevention and control strategies across the food chain. World Mycotoxin Journal. 2019;12(4):333–355. https://doi.org/10.3920/WMJ2019.2438

10. Spanic V, Maricevic M, Ikic I, Sulyok M, Sarcevic H. Three-year survey of Fusarium multi-metabolites/mycotoxins contamination in wheat samples in potentially epidemic FHB conditions. Agronomy. 2023;13(3):805. https://doi.org/10.3390/agronomy13030805

11. Pierzgalski A, Bryła M, Kanabus J, Modrzewska M, Podolska G. Updated review of the toxicity of selected Fusarium toxins and their modified forms. Toxins. 2021;13(11):768. https://doi.org/10.3390/toxins13110768

12. Rachitha P, Krupashree K, Jayashree GV, Gopalan N, Khanum F. Growth inhibition and morphological alteration of Fusarium sporotrichioides by Mentha piperita essential oil. Pharmacognosy Research. 2017;9(1):74–79. https://doi.org/ 10.4103/0974-8490.199771

13. Morcia C, Tumino G, Ghizzoni R, Badeck FW, Lattanzio VMT, et al. Occurrence of Fusarium langsethiae and T-2 and HT-2 toxins in Italian malting barley. Toxins. 2016;8(8):247. https://doi.org/10.3390/toxins8080247

14. Nossol C, Landgraf P, Barta-Böszörmenyi A, Kahlert S, Kluess J, et al. Deoxynivalenol affects cell metabolism in vivo and inhibits protein synthesis in IPEC-1 cells. Mycotoxin Research. 2023;39(3):219–231. https://doi.org/10.1007/s12550-023-00489-z

15. Li J, Wang Y, Deng Y, Wang X, Wu W, et al. Toxic mechanisms of the trichothecenes T-2 toxin and deoxynivalenol on protein synthesis. Food and Chemical Toxicology. 2022;164:113044. https://doi.org/10.1016/j.fct.2022.113044

16. Gil-Serna J, Patiño B, Verheecke-Vaessen C, Vázquez C, Medina Á. Searching for the Fusarium spp. which are responsible for trichothecene contamination in oats. Using metataxonomy to compare the distribution of toxigenic species in fields from Spain and the UK. Toxins. 2022;14(9):592. https://doi.org/10.3390/toxins14090592

17. Chastukhina IB, Ryazanov EA, Ponomarev SN, Ivanova IO, Pavlova SY, et al. Fusarium species associated with spikes and grains of cereal crops in the Volga region: Virulence and toxin-producing potential. Journal of Fungi. 2025;11(12):841. https://doi.org/10.3390/jof11120841

18. Johns LE, Bebber DP, Gurr SJ, Brown NA. Emerging health threat and cost of Fusarium mycotoxins in European wheat. Nature Food. 2022;3(12):1014–1019. https://doi.org/10.1038/s43016-022-00655-z

19. Motallebi P, Tonti S, Niknam V, Ebrahimzadeh H, Pisi A, et al. Induction of basal resistance by methyl jasmonate against Fusarium culmorum in bread wheat. Cereal Research Communications. 2017;45(2):248–259. https://doi.org/10.1556/0806.45.2017.008

20. Piasecka A, Sawikowska A, Witaszak N, Waśkiewicz A, Kańczurzewska M, et al. Metabolomic aspects of conservative and resistance-related elements of response to Fusarium culmorum in the grass family. Cells. 2022;11(20):3213. https://doi.org/10.3390/cells11203213

21. Miedaner T, Vasquez A, Castiblanco V, Castillo HE, Foroung N, et al. Genome-wide association study for deoxyni- valenol production and aggressiveness in wheat and rye head blight by resequencing 92 isolates of Fusarium culmorum. BMC Genomics. 2021;22:630. https://doi.org/10.1186/s12864-021-07931-5

22. Shi W, Tan Y, Wang S, Gardiner DM, De Saeger S, et al. Mycotoxigenic potentials of Fusarium species in various culture matrices revealed by mycotoxin profiling. Toxins. 2017;9(1):6. https://doi.org/10.3390/toxins9010006

23. Yan H, Nelson B. Effect of temperature on Fusarium solani and F. tricinctum growth and disease development in soybean. Canadian Journal of Plant Pathology. 2020;42(4):527–537. https://doi.org/10.1080/07060661.2020.1745893

24. Hellin P, Dedeurwaerder G, Duvivier M, Scauflaire J, Huybrechts B, et al. Relationship between Fusarium spp. diversity and mycotoxin contents of mature grains in southern Belgium. Food Additives & Contaminants: Part A. 2016;33(7):1228–1240. https://doi.org/10.1080/19440049.2016.1185900

25. Wang Y, Wang R, Sha Y. Distribution, pathogenicity and disease control of Fusarium tricinctum. Frontiers in Microbiology. 2022;13:939927. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.939927

26. Karlsson I, Persson P, Friberg H. Fusarium head blight from a microbiome perspective. Frontiers in Microbiology. 2021;12:628373. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.628373

27. Fotina NV, Serazetdinova YR, Kolpakova DE, Asyakina LK, Atuchin VV, et al. Enhancement of wheat growth by plant growth-stimulating bacteria during phytopathogenic inhibition. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2024;(60):103294. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2024.103294

28. Shi C, Yan P, Li J, Wu H, Li Q, et al. Biocontrol of Fusarium graminearum growth and deoxynivalenol production in wheat kernels with bacterial antagonists. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2014;11(1):1094–1105. https://doi.org/10.3390/ijerph110101094

29. Awal MA, Abdullah NS, Prismantoro D, Dwisandi RF, Safitri R, et al. Mechanisms of action and biocontrol poten- tial of Trichoderma against Fusarium in horticultural crops. Cogent Food & Agriculture. 2024;10(1):2394685. https://doi.org/10.1080/23311932.2024.2394685

30. Villavicencio-Vásquez M, Espinoza-Lozano F, Espinoza-Lozano L, Coronel-León J. Biological control agents: Mechanisms of action, selection, formulation and challenges in agriculture. Frontiers in Agronomy. 2025;7:1578915. https://doi.org/10.3389/fagro.2025.1578915

31. Lorenzi AS, Bonatelli ML, Chia MA, Peressim L, Quecine MC. Opposite sides of Pantoea agglomerans and its associated commercial outlook. Microorganisms. 2022;10(10):2072. https://doi.org/10.3390/microorganisms10102072

32. Asyakina LK, Vorob’eva EE, Proskuryakova LA, Zharko MYu. Evaluating extremophilic microorganisms in industrial regions. Foods and Raw Materials. 2023;11(1):162–171. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2023-1-556

33. Kamber T, Lansdell TA, Stockwell VO, Ishimaru CA, Smits THM, et al. Characterization of the biosynthetic operon for the antibacterial peptide herbicolin in Pantoea vagans biocontrol strain C9-1 and incidence in Pantoea species. Applied and Environmental Microbiology. 2012;78(12):4412–4419. https://doi.org/10.1128/AEM.07351-11

34. Quecine MC, Araújo WL, Rossetto PB, Ferreira A, Tsui S, et al. Sugarcane growth promotion by the endophytic bacterium Pantoea agglomerans 33.1. Applied and Environmental Microbiology. 2012;78(21):7511–7518. https://doi.org/10.1128/AEM.00836-12

35. Kumar P, Rani S, Dahiya P, Kumar A, Dang AS, et al. Whole genome analysis for plant growth promotion profiling of Pantoea agglomerans CPHN2, a non-rhizobial nodule endophyte. Frontiers in Microbiology. 2022;13:998821. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.998821

36. Luziatelli F, Ficca AG, Cardarelli M, Melini F, Cavalieri A, et al. Genome sequencing of Pantoea agglomerans C1 provides insights into molecular and genetic mechanisms of plant growth-promotion and tolerance to heavy metals. Microorganisms. 2020;8(2):153. https://doi.org/10.3390/microorganisms8020153

37. Timofeeva AM, Galyamova MR, Sedykh SE. How do plant growth-promoting bacteria use plant hormones to regulate stress reactions? Plants. 2024;13(17):2371. https://doi.org/10.3390/plants13172371

38. Li L, Huang T, Liu H, Zang J, Wang P, et al. Purification, structural characterization and anti-UVB irradiation activity of an extracellular polysaccharide from Pantoea agglomerans. International Journal of Biological Macromolecules. 2019;137:1002–1012. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.06.191

39. Ansari FA, Ahmad I, Pichtel J, Husain FM. Pantoea agglomerans FAP10: A novel biofilm-producing PGPR strain improves wheat growth and soil resilience under salinity stress. Environmental and Experimental Botany. 2024;222:105759. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2024.105759

40. Soltani H, Hassani A, Sari MBA, Hanifei M. The phosphate solubilizing and N fixing Pantoea agglomerans bacteria affecting yield and biochemical properties including nutrient uptake of different tomato genotypes. Journal of Trace Elements and Minerals. 2025;12:100225. https://doi.org/10.1016/j.jtemin.2025.100225

41. Бородина Е. Е., Гордиенко А. В., Плешивцев И. И., Фотина Н. В., Федорова А. М. и др. Биологический потенциал нового бактериального штамма рода Pantoea в защите от биотического стресса и стимуляции роста зерновых культур. Техника и технология пищевых производств. 2025. Т. 55. № 4. С. 710–722. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2025-4-2606

42. Серазетдинова Ю. Р., Фотина Н. В., Тупикин А. Е., Асякина Л. К., Любимова Н. А. Генетические детерминанты антагонистической и ростостимулирующей активности штамма Pantoea pleuroti. Техника и технология пищевых произ- водств. 2026. Т. 56. № 2. С. 234–246. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2026-2-2645

43. Asyakina LK, Serazetdinova YuR, Frolova AS, Fotina NV, Neverova OA, et al. Antagonistic activity of extremophilic bacteria against phytopathogens in agricultural crops. Food Processing: Techniques and Technology. 2023;53(3):565–575. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2023-3-2457

44. Gerlach W, Nirenberg H. The genus Fusarium: A pictorial atlas. Hamburg: Paul Parey; 1982. 406 p.

45. Nysanth NS, Sivapriya SL, Natarajan C, Anith KN. Novel in vitro methods for simultaneous screening of two antagonistic bacteria against multiple fungal phytopathogens in a single agar plate. 3 Biotech. 2022;12(6):140. https://doi.org/10.1007/s13205-022-03205-3

46. Li W, Wang X, Jiang Y, Cui S, Hu J, et al. Volatile organic compounds produced by co-culture of Burkholderia vietnamiensis B418 with Trichoderma harzianum T11-W exhibits improved antagonistic activities against fungal phytopathogens. International Journal of Molecular Sciences. 2024;25(20):11097. https://doi.org/10.3390/ijms252011097

47. Goswami M, Deka S. Isolation of a novel rhizobacteria having multiple plant growth promoting traits and antifungal activity against certain phytopathogens. Microbiological Research. 2020;240. https://doi.org/10.1016/j.micres.2020.126516

48. Dutkiewicz J, Mackiewicz B, Lemieszek MK, Golec M, Milanowski J. Pantoea agglomerans: A mysterious bacterium of evil and good. Part IV. Beneficial effects. Annals of Agricultural and Environmental Medicine. 2016;23(2):206–222. https://doi.org/10.5604/12321966.1203879.

49. Walterson AM, Stavrinides J. Pantoea: Insights into a highly versatile and diverse genus within the Enterobacteriaceae. FEMS Microbiology Reviews. 2015;39(6):968–984. https://doi.org/10.1093/femsre/fuv027

50. Bi W, Wang R, Yang Y, Wang Y, Ma Z, et al. Pantoea vagans strain BWL1 controls blue mold in mandarin fruit by inhibiting ergosterol biosynthesis in Penicillium expansum. Biological Control. 2021;163:104745. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2021.104745

51. Turaeva B, Zukhritdinova N, Kutlieva G, Makhkamov A, Keldiyorov X. Microflora and plant pathogenic fungi affecting bacteria in grape plantations in Uzbekistan. SABRAO Journal of Breeding and Genetics. 2023;55(6):2037–2051. http://doi.org/10.54910/sabrao2023.55.6.17

52. Saadaoui M, Faize M, Rifai A, Tayeb K, Omri Ben Youssef N, et al. Evaluation of Tunisian wheat endophytes as plant growth promoting bacteria and biological control agents against Fusarium culmorum. PLOS One. 2024;19(5):e0300791. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0300791

53. Xu S, Liu YX, Cernava T, Wang H, et al. Fusarium fruiting body microbiome member Pantoea agglomerans inhibits fungal pathogenesis by targeting lipid rafts. Nature Microbiology. 2022;7:831–843. https://doi.org/10.1038/s41564-022-01131-x

54. Ma Y, Yin Y, Rong C, Chen S, Liu Y, et al. Pantoea pleuroti sp. nov., isolated from the fruiting bodies of Pleurotus eryngii. Current Microbiology. 2016;72:207–212. https://doi.org/10.1007/s00284-015-0940-5

55. Crosby KC, Rojas M, Sharma P, Johnson MA, et al. Genomic delineation and description of species and within-species lineages in the genus Pantoea. Frontiers in Microbiology. 2023;14:1254999. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1254999

56. Duchateau S, Crouzet J, Dorey S, Aziz A. The plant-associated Pantoea spp. as biocontrol agents: Mechanisms and diversity of bacteria-produced metabolites as a prospective tool for plant protection. Biological Control. 2024;188:105441. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2024.105441

57. Guardiola-Márquez CE, Santos-Ramírez MT, Figueroa-Montes ML, Valencia-de Los Cobos EO, et al. Identification and characterization of beneficial soil microbial strains for the formulation of biofertilizers based on native plant growth promoting microorganisms isolated from Northern Mexico. Plants. 2023;12(18):3262. https://doi.org/10.3390/plants12183262


Рецензия

Для цитирования:


Фасхутдинова Е.Р., Афонина Ю.Е., Шевель Л.А., Евдокимов В.С., Нешумаева Н.А., Аксенова Л.М., Федорова А.М. Оценка антагонистических свойств представителей рода Pantoea в отношении фитопатогенов сельскохозяйственных культур. Техника и технология пищевых производств. 2026;56(3):504-515. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2026-3-2656

For citation:


Faskhutdinova E.R., Afonina Yu.E., Shevel A.A., Evdokimov V.S., Neshumaeva N.A., Aksenova L.M., Fedorova A.M. Antagonistic Properties of Pantoea against Crop Phytopathogens. Food Processing: Techniques and Technology. 2026;56(3):504-515. (In Russ.) https://doi.org/10.21603/2074-9414-2026-3-2656

Просмотров: 42

JATS XML


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2074-9414 (Print)
ISSN 2313-1748 (Online)