
Влияние летучих органических соединений на планктонный рост и образование биопленок Vibrio harveyi
Журнал: Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2025;43(4):10-18.
DOI: 10.17116/molgen20254304110
Прочитано: 638 раз
Резюме
ЦЕЛЬ
Исследовать влияние летучих органических соединений (ЛОС) различных типов, выделяемых микроорганизмами (кетоны, спирты, терпены, диметилдисульфид (ДМДС)), на планктонный рост и образование биопленок грамотрицательной морской бактерией Vibrio harveyi BB120. Этот вид бактерий является патогеном, вызывающим инфекционные заболевания различных морских организмов, позвоночных и беспозвоночных, что мешает развитию морской аквакультуры.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Клетки выращивали в 96-луночных полистироловых планшетах при слабом качании. Планктонный рост определяли по оптической плотности. Уровень образовавшихся биопленок определяли, окрашивая их кристаллическим фиолетовым с последующей экстракцией этиловым спиртом. По интенсивности окраски раствора судили об уровне формирования биопленок.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Показано, что действие на планктонный рост V. harveyi BB120 всех изученных ЛОС приводило к снижению планктонного роста. Самый сильный эффект на бактерии оказывали (–)-лимонен, β-ионон и (+)-α-пинен, немного меньший — 2-фенилэтанол. Уровень биопленок (в процентах от контроля без ЛОС) во всех случаях был выше при действии указанных ЛОС, чем уровень планктонного роста V. harveyi BB120, что свидетельствует о более высокой устойчивости к ЛОС клеток в биопленках. Закономерности действия разных ЛОС на образование биопленок в изученных диапазонах ЛОС были различны. С увеличением количества внесенного 2-пентанона и ДМДС происходило увеличение образования биопленок; внесение в культуру (–)-лимонена, 2-фенилэтанола, изоамилового спирта и (+)-α-пинена приводило к снижению уровня биопленок.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Впервые показано подавляющее рост V. harveyi BB120 действие ЛОС с различными структурами (2-пентанон, β-ионон, изоамиловый спирт, 2-фенилэтанол, (–)-лимонен, (+)-α-пинен, диметилдисульфид). Эти данные представляют интерес для борьбы с инфекциями, вызываемыми V. harveyi и другими патогенными представителями рода Vibrio.
Ключевые слова
- Vibrio harveyi
- 2-пентанон
- β-ионон
- изоамиловый спирт
- 2-фенилэтанол
- (–)-лимонен
- (+)-α-пинен
- диметилдисульфид
- биопленки
Дата поступления: 22.09.2025
Дата принятия в печать: 07.10.2025
Дата публикации: 30.12.2025
- Kai M, Haustein M, Molina F, Petri A, Scholz B, Piechulla B. Bacterial volatiles and their action potential. Appl Microbiol Biotech. 2009;81(6):1001-1012. https://doi.org/10.1007/s00253-008-1760-3
- Schulz S, Dickschat JS, Kunze B, Wagner-Dobler I, Diestel R, Sasse F. Biological activity of volatiles from marine and terrestrial bacteria. Mar Drugs. 2010;8(12):2976-2987. https://doi.org/10.3390/md8122976
- Effmert U, Kalderás J, Warnke R, Piechulla B. Volatile mediated interactions between bacteria and fungi in the soil. J Chem Ecol. 2012;38(6):665-703. https://doi.org/10.1007/s10886-012-0135-5
- Audrain B, Farag MA, Ryu CM, Ghigo JM. Role of bacterial volatile compounds in bacterial biology. FEMS Microbiol Rev. 2015;39(2):222-233. https://doi.org/10.1093/femsre/fuu013
- Tyc O, Song C, Dickschat JS, Vos M, Garbeva P. The Ecological Role of Volatile and Soluble Secondary Metabolites Produced by Soil Bacteria. Trends Microbiol. 2017;25(4):280-292. https://doi.org/10.1016/j.tim.2016.12.002
- Netzker T, Shepherdson EMF, Zambri MP, Elliot MA. Bacterial Volatile Compounds: Functions in Communication, Cooperation, and Competition. Annu Rev Microbiol. 2020;74(1):409-430. https://doi.org/10.1146/annurev-micro-011320-015542
- Weisskopf L, Schulz S, Garbeva P. Microbial volatile organic compounds in intra-kingdom and inter-kingdom interactions. Nat Rev Microbiol. 2021; 19(6):391-404. https://doi.org/10.1038/s41579-020-00508-1
- Kemmler E, Lemfack MC, Goede A, Gallo K, Toguem SMT, Ahmed W, et al. mVOC 4.0: a database of microbial volatiles. Nucl Acids Res. 2025; 53(D1):D1692-D1696. https://doi.org/10.1093/nar/gkae961
- Popova AA, Koksharova OA, Lipasova VA, et al. Inhibitory and toxic effects of volatiles emitted by strains of Pseudomonas and Serratia on growth and survival of selected microorganisms, Caenorhabditis elegans, and Drosophila melanogaster. Biomed Res Int. 2014;2014:125704. https://doi.org/10.1155/2014/125704
- Плюта В.А., Попова А.А., Кокшарова О.А., Кузнецов А.Е., Хмель И.А. Способность природных кетонов взаимодействовать с бактериальными Quorum Sensing системами. Мол. генетика, микробиол., вирусол. 2014; 4:10-13. https://doi.org/10.3103/S0891416814040077
- Plyuta V, Lipasova V, Popova A, Koksharova O, Kuznetsov A, Szegedi E, et al. Influence of volatile organic compounds emitted by Pseudomonas and Serratia strains on Agrobacterium tumefaciens biofilms. APMIS. 2016; 124(7):586-594. https://doi.org/10.1111/apm.12547
- Веселова М.А., Плюта В.А., Хмель И.А. Летучие вещества бактерий: структура, биосинтез, биологическая активность. Микробиология. 2019; 88(3):272-287. https://doi.org/10.1134/S0026365619030169
- Melkina OE, Plyuta VA, Khmel IA, Zavilgelsky GB. The Mode of Action of Cyclic Monoterpenes (-)-Limoneneand (+)-α-Pinene on Bacterial Cells. Biomolecules. 2021;11(6):806. https://doi.org/10.3390/biom11060806
- Plyuta VA, Chernikova A, Sidorova DE, Kupriyanova EV, Koksharova OA, Chernin LS, Khmel IA. Modulation of Arabidopsis thaliana growth by volatile substances emitted by Pseudomonas and Serratia strains. World J Microbiol. Biotechnol. 2021;37(5):82. https://doi.org/10.1007/s11274-021-03047-w
- Sidorova DE, Plyuta VA, Padiy DA, Kupriyanova EV, Roshina NV, Koksharova OA, Khmel IA. The effect of volatile organic compounds on different organisms: agrobacteria, plants and insects. Microorganisms 2022;10(1):69. https://doi.org/10.3390/microorganisms10010069
- Sidorova DE, Skripka MI, Khmel IA, Koksharova OA, Plyuta VA. Effects of Volatile Organic Compounds on Biofilms and Swimming Motility of Agrobacterium tumefaciens. Microorganisms. 2022;10(8):1512. https://doi.org/10.3390/microorganisms10081512
- Lavilla-Pitogo CR, Baticados MCL, Cruz-Lacierda ER, de la Pena LD. Occurrence of luminous bacterial disease of Penaeus monodon larvae in the Philippines. Aquaculture. 199091(1-2):1-13. https://doi.org/10.1016/0044-8486(90)90173-K
- Smith PT. Diseases of the eye of farmed shrimp Penaeus monodon. Dis Aquat Organ. 2000;43(3):159-173. https://doi.org/10.3354/dao043159
- Austin B, Zhang XH. Vibrio harveyi: a significant pathogen of marine vertebrates and invertebrates. Lett Appl Microbiol. 2006;43(2):119-124. https://doi.org/10.1111/j.1472-765x.2006.01989.x
- Del Gigia-Aguirre L, Sánchez-Yebra-Romera W, García-Muñoz S, Rodríguez-Maresca M. First description of wound infection with Vibrio harveyi in Spain. New Microbes New Infect. 2017;19:15-16. https://doi.org/10.1016/j.nmni.2017.05.004
- Muthukrishnan S, Defoirdt T, Ina-Salwany MY, Yusoff FMd, Shariff M, Ismail SI, Natrah I. Vibrio parahaemolyticus and Vibrio harveyi causing acute hepatopancreatic necrosis disease (AHPND) in Penaeus vannamei (Boone, 1931) isolated from Malaysian shrimp ponds. Aquaculture. 2019;511:734227. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2019.734227
- Zhang X-H, He X, Austin B. Vibrio harveyi: a serious pathogen of fish and invertebrates in mariculture. Mar Life Sci Technol. 2020;2(3):231-245. https://doi.org/10.1007/s42995-020-00037-z
- Zhou T, Wang J, Todd JD, Zhang XH, Zhang Y. Quorum Sensing Regulates the Production of Methanethiol in Vibrio harveyi. Microorganisms. 2023; 12(1):35. https://doi.org/10.3390/microorganisms12010035
- Schulz S, Dickschat JS. Bacterial volatiles: the smell of small organisms. Nat Prod Rep. 2007;24(4):814-842. https://doi.org/10.1039/b507392h
- Wang Y, Liu S, Pu Q, Li Y, Wang X, Jiang Y, et al. Rapid identification of Staphylococcus aureus, Vibrio parahaemolyticus and Shigella sonnei in foods by solid phase microextraction coupled with gas chromatography-mass spectrometry. Food Chem. 2018;262:7-13. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.04.088
- Yildiz FH, Visick KL. Vibrio biofilms: so much the same yet so different. Trends Microbiol. 2009;17(3):109-118. https://doi.org/10.1016/j.tim.2008.12.004
- Salini R, Santhakumari S, Ravi AV, Pandian SK. Synergistic antibiofilm efficacy of undecanoic acid and auxins against quorum sensing mediated biofilm formation of luminescent Vibrio harveyi. Aquaculture. 2019;498:162-170. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2018.08.038
- Morot A, Delavat F, Bazire A, Paillard C, Dufour A, Rodrigues S. Genetic insights into bioflm formation by a pathogenic strain of Vibrio harveyi. Microorganisms. 2024;12(1):186. https://doi.org/10.3390/microorganisms12010186
- Waters CM, Bassler BL. Quorum sensing: cell-to-cell communication in bacteria. Annu Rev Cell Dev Biol. 2005;21:319-346. https://doi.org/10.1146/annurev.cellbio.21.012704.131001
- Хмель И.А., Метлицкая А.З. Quorum Sensing регуляция экспрессии генов — перспективная мишень для создания лекарств против патогенности бактерий. Мол. биология. 2006;40(2):195-210.
- Papenfort K, Bassler B. Quorum sensing signal-response systems in Gram-negative bacteria. Nat Rev Microbiol. 2016;14(9):576-588. https://doi.org/10.1038/nrmicro.2016.89
Рекомендуем статьи по данной теме:
Современные морфологические представления о периимплантной инфекции в травматологии и ортопедии.Архив патологии. 2026;88(3):85-91

