Представлены экспериментальные данные электронной и атомно-силовой микроскопии спор Brevibacillus laterosporus. Определены размер и строение спор и входящих в их состав каноэвидных включений. Штаммы Brevibacillus laterosporus, обладающие инсектицидными свойствами, могут применяться для борьбы с переносчиками заболеваний, передаваемых через укусы насекомых.

УДК 578.2, ВАК 05.11.13, DOI: 10.22184/1993-8578.2017.72.2.74.78

sitemap
Наш сайт использует cookies. Продолжая просмотр, вы даёте согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с нашей Политикой Конфиденциальности
Согласен
Поиск:

Вход
Архив журнала
Журналы
Медиаданные
Редакционная политика
Реклама
Авторам
Контакты
TS_pub
technospheramag
technospheramag
ТЕХНОСФЕРА_РИЦ
© 2001-2025
РИЦ Техносфера
Все права защищены
Тел. +7 (495) 234-0110
Оферта

Яндекс.Метрика
R&W
 
ISSN 1993-8578
ISSN 2687-0282 (online)
Книги по нанотехнологиям
 
Вход:

Ваш e-mail:
Пароль:
 
Регистрация
Забыли пароль?
Книги по нанотехнологиям
Под ред. Л.И. Трахтенберга, М.Я. Мельникова
Другие серии книг:
Мир материалов и технологий
Библиотека Института стратегий развития
Мир квантовых технологий
Мир математики
Мир физики и техники
Мир биологии и медицины
Мир химии
Мир наук о Земле
Мир электроники
Мир программирования
Мир связи
Мир строительства
Мир цифровой обработки
Мир экономики
Мир дизайна
Мир увлечений
Мир робототехники и мехатроники
Для кофейников
Мир радиоэлектроники
Библиотечка «КВАНТ»
Умный дом
Мировые бренды
Вне серий
Библиотека климатехника
Мир транспорта
Мир фотоники
Мир станкостроения
Мир метрологии
Мир энергетики
Книги, изданные при поддержке РФФИ
Выпуск #2/2017
М.Зубашева, А.Сагитова, Ю.Смирнов, Т.Смирнова, Р.Азизбекян, В.Жуховицкий, И.Яминский
Ультраструктурный анализ Brevibacillus laterosporus методами электронной и атомно-силовой микроскопии
Просмотры: 4705
Представлены экспериментальные данные электронной и атомно-силовой микроскопии спор Brevibacillus laterosporus. Определены размер и строение спор и входящих в их состав каноэвидных включений. Штаммы Brevibacillus laterosporus, обладающие инсектицидными свойствами, могут применяться для борьбы с переносчиками заболеваний, передаваемых через укусы насекомых.

УДК 578.2, ВАК 05.11.13, DOI: 10.22184/1993-8578.2017.72.2.74.78
Brevibacillus laterosporus (B. laterosporus) относится к бациллам с инсектицидными свойствами. Особый интерес представляют штаммы B. laterosporus, образующие москитоцидные кристаллы [1, 2]. Известно, что для этого вида бацилл характерны уникальные каноэвидные включения, прикрепленные к споре [3]. Ранее авторами были исследованы различные кристаллоносные штаммы B. laterosporus методами просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии [1, 4, 5, 6].
В отличие от некоторых других бацилл, в том числе энтомопатогенных, споры B. laterosporus лишены экзоспориума. Методом СЭМ было показано, что такие споры имеют складчатую неровную поверхность. При этом, структура спор B. laterosporus штаммоспецифична. Так, у B. laterosporus 16-92 спора окружена фибриллярной капсулой, которая отсутствует у других штаммов. Каноэвидное включение имеет у разных штаммов неодинаковый размер и структуру. Кристаллы, продуцируемые B. Laterosporus, различаются по форме, размерам и биологической активности [5].
Несмотря на интенсивное электронно-микроскопическое изучение морфологии этого вида бацилл, детали ультраструктуры спор и кристаллов исследованы недостаточно из-за невозможности работы с нативным материалом. Как известно, техника пробоподготовки материала в электронной микроскопии включает фиксацию, окрашивание, обезвоживание, заливку в смолу. Эти методы нарушают структурную целостность биологических объектов и не позволяют точно определить их размеры. Альтернативным высокоразрешающим методом изучения нативной ультраструктуры образцов, в том числе бактериальных спор, является атомно-силовая микроскопия, которая позволяет визуализировать архитектуру спор на молекулярном уровне per se, без химического и физического воздействий.

В связи с этим представляет интерес сравнительное исследование спор и кристаллов методами электронной и атомно-силовой микроскопии.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Штаммы B. laterosporus были получены из лабораторной коллекции ВНИИ Генетика (16-92) и коллекции Института Пастера (Париж) от д-ра Люкаде (Lat 006). Штаммы выращивали на агаризованной среде NBY в течение 72 ч при 30 ⁰С. Споры и кристаллы для исследований смывали с агара, суспендировали и промывали в дистиллированной воде.
Электронная микроскопия проводилась методами негативного контрастирования и ультратонких срезов, как описано в [7]. К негативному контрастированию суспензию спор и кристаллов готовили двумя способами. В первом случае суспензию наносили на медные сетки, покрытые формваровой пленкой, укрепленной углеродом, и окрашивали 1%-ным водным раствором уранил ацетата. Во втором случае суспензию наносили на сетки, покрытые углеродной пленкой и окрашивали 2%-ным водным раствором NANOW. Применялись электронные микроскопы JEM-100 B и LEO912AB.
Для атомно-силовой микроскопии был использован многофункциональный СЗМ "ФемтоCкан" [8] и программное обеспечение "ФемтоСкан Онлайн" [9].
РЕЗУЛЬТАТЫ
Тонкая структура спор и кристаллов были изучены ранее методом ультратонких срезов [1, 2]. На рис.1а и 1b представлены споры в спорангии и свободные споры. В спорангии, помимо споры, присутствует ромбовидный кристалл. Споры связаны со слоистым каноэ, окружены споровой оболочкой и кортексом. Каноэ примыкает к споре с одной стороны. На противоположной стороне споры видна только складчатая споровая оболочка. На представленных микрофотографиях видно, что у штамма 16-92 каноэ узкое, с плотно уложенными слоями.
Ультраструктура штамма B. laterosporus Lat 006 имеет свои особенности. В спорангии рядом со спорой наблюдается кубический кристалл (рис.1c). У зрелых спор штамма Lat 006 обнаружено крупное рыхлое каноэ (рис.1d). Слои каноэ, видимо из-за отсутствия ригидности, располагаются волнообразно. У Lat 006 обнаружены пластинчатые, квадратные кристаллы со сглаженными углами. При лизисе спорангия споры вместе с каноэвидным включением и кристаллы освобождаются раздельно.
На рис.2 представлены изображения электронно-плотных овальных спор B. laterosporus 16-92 с каноэвидным включением.
При использовании контрастирования с помощью NANOW на поверхности спор штамма 16-92 удается наблюдать многочисленные длинные тонкие выросты (рис.3), которые отсутствуют у штамма Lat 006 (рис.4). На рис.4 хорошо видно крупное каноэ, в которое погружена собственно спора Lat 006. На этом изображении также видны квадратные электронно-плотные кристаллы.
Споры и кристаллы B. laterosporus исследованы меньше, чем другие энтомопатогенные бактерии. В особенности это касается каноэ, функция которого не определена, и кристаллов, чья активность по отношению к различным биологическим объектам слабо изучена.
Трехмерное изображение споры B. laterosporus, нанесенной на поверхность свежесколотой слюды, получено с помощью сканирующего зондового микроскопа "ФемтоСкан" (Центр перспективных технологий, РФ). Споры B. laterosporus исследованы с помощью метода атомно-силовой микроскопии (рис.5). Наблюдаемый размер споры составил около 1,5 мкм. Построение изображения выполнено в программном обеспечении "ФемтоСкан Онлайн" [9].
Атомно-силовая микроскопия позволяет получить данные о трехмерном рельефе, оценить объем споры при ее высушивании на воздухе.
Штаммы B. laterosporus специфически активны по отношению к личинкам различных двухкрылых насекомых, в частности, против комаров An. stephensi и Ae. Аegypti. Высокий биоцидный эффект (антибактериальный, фунгицидный, цианолитический) позволяет использовать эти штаммы в качестве продуцентов биологических средств защиты растений от болезней и для борьбы с токсическими микроскопическими водорослями (сине-зелеными бактериями).
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта 15-04-07678.
ЛИТЕРАТУРА
1. Smirnova T.D., Minenkova I., Orlova M.V., Azizbekyan R.R., Lecadet M. The crystal-forming strains of bacillus laterosporus // Research in Microbiology. 1996. Т. 147. № 5. С. 343–350.
2. Orlova M.V., Smirnova T.A., Azizbekyan R.R., Ganushkina L.A., Yacubovich V.Y. Insecticidal activity of bacillus laterosporus // Applied and Environmental Microbiology. 1998. Т. 64. № 7. С. 2723–2725.
3. Fiz-James P.C., Young I.E. Morphological and chemimical studes of the spores and parasporal bodies of Bacillus laterosporus // J. Biochem. Cytol. 1958. 4, С. 639–649.
4. Zubasheva M.V., Smirnova T.A., Azizbekyan R.R., Ganushkina L.A. Larvicidal activity of crystal-forming strains of brevibacillus laterosporus // Applied Biochemistry and Microbiology. 2010. Т. 46. № 8. С. 755–762.
5. Смирнова Т.А., Шевлягина Н.В., Николаенко М.А., Сорокин В.В., Зубашева М.В., Азизбекян Р.Р. Характеристика спор и кристаллов brevibacillus laterosporus // Биотехнология. 2011. № 6. С. 29–37.
6. Смирнова Т.А., Шамшина Т.Н., Константинова Г.Е., Ганушкина Л.А., Кузнецова Н.И., Миненкова И.Б., Николаенко М.А., Азизбекян Р.Р. Штамм bacillus laterosporus с множественной биологической активностью // Биотехнология. 1993. № 9. С. 11–15.
7. Смирнова Т.А., Зубашева М.В., Шевлягина Н.В., Николаенко М.А., Азизбекян Р.Р. Электронно-микроскопическое исследование поверхности спор бацилл // Микробиология. 2013. Т. 82. № 6. С. 698–674.
8. Яминский И. Сканирующий зондовый микроскоп ФемтоСкан: новый инструмент для медицины // НАНОИНДУСТРИЯ. 2013. № 5(43). C. 44–46.
9. Yaminsky Y., Filonov A., Sinitsyna O., Meshkov G. FemtoScan Online software // NANOINDUSTRY. 2016. N 2(64). P. 42–46.
 
 Отзывы читателей
Разработка: студия Green Art