Биологические науки/6. Микробиология

К.б.н. Алексинцева О.А.

Санкт-Петербургская государственная химико-фармацевтическая

академия, Россия

Влияние температурных условий на биосинтетическую активность культуры Streptomyces levoris

Культура Streptomyces levoris – продуцент противогрибкового антибиотика леворина. Одним из основных параметров, влияющих на образование биологически активных веществ, в том числе и антибиотиков, служит температурный режим культивирования микроорганизмов-продуцентов.

Цель данной работы состояла в исследовании влияния различных температур выращивания стрептомицета на рост культуры и биосинтез леворина. Ферментации проводили в колбах вместимостью 750 мл в термостатированной качалке. Во избежание искажения результатов при определении накопления биомассы продуцента для культивирования использовали ферментационную среду без твердых остатков, содержащую в качестве источников углеводов глюкозу и крахмал, в качестве источников азота – сернокислый аммоний и кукурузный экстракт. Посевным материалом служила культура Str.levoris шт.78, выращенная в течение 48 часов. Наблюдения проводили при температурах ферментации 32, 36 и 40 ⁰С. В качестве контрольной принимали ферментацию при температуре 28 ⁰С, установленной в промышленных условиях для получения леворина.

Полученные данные показали, что повышение температуры в интервале 28 – 36 ⁰С сопровождается усилением биосинтеза леворина (рис.1). Наибольший уровень антибиотика в культуральной жидкости отмечался при температуре ферментации 36 ⁰С. Максимум антибиотической активности достигался раньше, чем при температуре 28 ⁰С и на 38 % превышал контрольное значение. Повышение температуры до 40 ⁰С вызывало снижение уровня антибиотикообразования.

Рис.1. Содержание леворина в культуральной жидкости при различных температурах культивирования: 1 – 28 ⁰С, 2 – 32 ⁰С, 3 – 36 ⁰С, 4 – 40 ⁰С

Повышение температуры оказывает стимулирующий эффект на рост продуцента и на накопление биомассы, наблюдаемый в течение первых 72 часов ферментации. В дальнейшее количество биомассы уменьшается, вероятно, вследствие автолиза мицелия. Скорость автолиза находится в прямой зависимости от величины температурного режима и усиливается с повышением последнего (рис.2).

Рис.2. Масса сухого мицелия продуцента леворина при различных температурах культивирования: 1 – 28 ⁰С, 2 – 32 ⁰С, 3 – 36 ⁰С, 4 – 40 ⁰С

Однако, более высокое содержание леворина в культуральной жидкости при повышении температуры обусловлено не только количеством биомассы, но и более высокой ее продуктивностью (рис.3).

Совершенно очевидно, что интенсивный рост мицелия при повышении температуры сопровождается и более быстрым потреблением питательных веществ из среды. С этой точки зрения прежде всего представляют интерес данные по потреблению сахаров, так как биосинтез леворина связан с метаболизмом глюкозы. При культивировании продуцента при 36 ⁰С к 72 часам ферментации происходит в основном исчерпание сахаров из культуральной жидкости и концентрация их составляет 3 мг/мл при 8 мг/мл в контрольной ферментации. По времени это соответствует началу снижения биомассы в культуральной жидкости, обусловленное, вероятно, недостатком источников питания, в частности углеводного.

Таким образом, данные проведенных исследований показали, что температурный фактор влияет на культуру Streptomyces levoris, изменяя его рост и способность к биосинтезу антибиотика.