IDENTIFICATION OF ANTIFUNGAL VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS (VOCS) FROM STREPTOMYCES SCABIEI 87-22 USING GC×GC-TOF-MS

Význam tématu

Plísňové patogeny představují významnou hrozbu pro zemědělské plodiny, ekonomiku i životní prostředí. Biologické látky produkované bakteriemi rodu Streptomyces, zejména těkavé organické sloučeniny (VOCs), nabízejí ekologicky šetrnou alternativu syntetickým fungicidům.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo identifikovat a charakterizovat antifungální VOCs generované Streptomyces scabiei 87-22 při různých podmínkách kultivace a ověřit jejich účinnost proti patogenním houbám Alternaria solani, Gibberella zeae a Penicillium sp. NS1.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky byly analyzovány pomocí techniky GC×GC-TOF-MS s využitím hloubkové separace dvou kolonek (Rxi-5MS a Rxi-17Sil MS) a SPME sorpčních vláken DVB/CARB/PDMS. Kultivace probíhala ve 5 médiích (MHB, LB, TSB, ISP2, ISP6) s biologickými a technickými replikáty. K vyhodnocení dat byly použity kontrolní QC chromatogramy, cílená i necílená analýza s PCA, tile based F-ratio a volcano plot.

Hlavní výsledky a diskuse

Bylo identifikováno 20 známých antifungálních VOCs, přičemž profil produkce byl výrazně závislý na typu kultivačního média. PCA ukázala jasné shlukování vzorků podle média. Necílená analýza odhalila 25 sloučenin s více než dvojnásobnou změnou abundance. In vitro testy prokázaly, že 4 z těchto VOCs zcela inhibují růst Alternaria solani, Gibberella zeae a Penicillium sp. NS1.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rychlou a citlivou detekci širokého spektra VOCs a jejich bioaktivity. Výsledky podporují rozvoj biologických fungicidů na bázi bakteriálních metabolitů s nízkým dopadem na životní prostředí.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další kroky zahrnují testování zbývajících 19 identifikovaných VOCs, rozšíření studia na další kmeny Streptomyces, formulaci sloučenin do aplikovatelných přípravků a ověření účinnosti v polních podmínkách. Integrace multi-omics přístupů a AI může zrychlit objevování nových bioaktivních látek.

Závěr

Streptomyces scabiei 87-22 produkuje řadu antifungálních VOCs, z nichž čtyři vykazují silný inhibiční účinek na klíčové patogeny. Tyto objevy otevírají cestu k vývoji udržitelných biologických fungicidů.

Reference

• M.X. Chen et al., Metabolome analysis for investigating host-gut microbiota interactions, J. Formos. Med. Assoc., 118 (2019) S10–S22.
• Pacios-Michelena S. et al., Application of Streptomyces Antimicrobial Compounds for the Control of Phytopathogens, Front. Sustain. Food Syst., 5 (2021).