Меллеолиды грибов комплекса Armillaria mellea sensu lato (s. l.), выделенных в Сибири и Крыму

• Main Authors: Антипова, Т.В., Желифонова, В.П., Литовка, Ю.А., Павлов, И.Н., Баскунов, Б.П., Маколова, П.В., Тимофеев, А.А., Козловский, А.Г.
• Format: Text
• Language: Russian
• Published: Издательство ГЕОС 2021
• Subjects: грибы; метаболиты; меллеолиды; антифунгальная активность; фитотоксигенная активность; Korhonen; Таймыр
• Online Access: https://dx.doi.org/10.34756/geos.2021.17.38004; https://elibrary.ru/item.asp?id=47427307

Комплекс грибов Armillaria mellea sensu lato (s. l.) поражает сотни видов хвойных и лиственных пород деревьев в различных климатических зонах по всему миру (Baumgartner et al., 2011). Armillaria колонизирует живые корни, вызывает некротические изменения в растительной ткани, а затем использует мертвую ткань в качестве источника питания. Комплекс A. mellea s.l. насчитывает свыше 40 видов, которые существенно различаются по вирулентности. Встречаются возбудители массового усыхания лесных древостоев (A. solidipes; A. mellea; A.sinapina), слабые патогены, развивающиеся на сильно ослабленных деревьях (A. gallica), а также преимущественно сапротрофы, колонизирующие мертвую древесину (A. cepistipes). Исследования в области физиологии Armillaria в первую очередь связаны с изучением ферментов, разлагающих биополимеры древесины (целлюлаза, лакказа, пероксидаза) и вторичных метаболитов. Роль вторичных метаболитов Armillaria в их жизненном цикле в настоящее время активно изучается. Сесквитерпеновые арильные эфиры (меллеолиды) составляют основную группу вторичных метаболитов этих грибов. В настоящее время известно более 70 структур меллеолидов, которые принадлежат к одному из самых больших классов природных соединений (Dorfer et al., 2019). Несколько соединений, обнаруженных у A. mellea, включая армилларикин, армилларидин, арнамиал и др., обладают противоопухолевым цитотоксическим действием. Для многих меллеолидов показана противомикробная активность и антиоксидантные свойства. В зависимости от положения двойных связей и функциональных групп в молекулах меллеолидов, соединения проявляют различную антифунгальную активность. Фитотоксигенная активность разных меллеолидов была показана на каллусной культуре Picea abies и листьях салата.Целью работы было исследование вторичных метаболитов грибов комплекса A. mellea s. l., выделенных в Сибири и в Крыму и исследование их фитотоксичности in vitro. Объектами исследования служили 18 штаммов грибов рода Armillaria. Штаммы были изолированы в 2009–2018 гг. на территории Сибири (п-ов Таймыр, юг Красноярского края, Республика Тыва, Республика Хакасия), Дальнего Востока (Сихотэ-Алинь) и Крыма из пораженных Armillaria хвойных (Abies sibirica и Picea jezoensis) и лиственных растений (Alnus Mill, Betula pendula, Carpinus betulus, Pyrus L., Quercus petraea, Salix). Видовая идентификация была установлена в результате скрещивания моноспоровых культур с тестерами европейских и китайских видов, была подтверждена секвенированием участков генетических маркеров ITS-1, IGS-1 и TEF-lα. Исследуемые изоляты были сгруппированы в шесть клад, соответствующих известным видам с высоким уровнем статистической поддержки: четыре изолята сгруппированы в кладу A. borealis Marxmüller & Korhonen, пять – в A. cepistipes Velenovský, три – в кладу A. gallica Marxm.; три – в кладу A. sinapina Bérubé & Dessur; два – в A. mellea (Vahl) P. Kummer; один – в кладу A. ostoyae (Romagn.) Herink). Все штаммы являлись продуцентами трициклических сесквитерпеновых арильных эфиров (меллеолидов). Было идентифицировано 15 различных соединений. У всех изученных штаммов в спектре присутствовали меллеолид D и мелледонал С (рис.).Эти соединения содержат атом хлора при С-6ʹ орселинового кольца, но различаются наличием спиртовой или альдегидной групп при С-1 протоиллуденового кольца соответственно.Состав других меллеолидов варьировал в зависимости от штамма. Можно отметить присутствие определенных меллеолидов у штаммов одного вида. Так, кроме меллеолида D и мелледонала C, все исследованные штаммы вида A. borealis (Южная Сибирь; A. sibirica, B. pendula) образовывали меллеолид B. Три штамма A. borealis синтезировали его хлорпроизводное мелледонал B (эти соединения преобладали в метаболоме этих грибов) и мелледонол. В двух из четырех исследованных штаммов A. borealis идентифицировали мелледонал С, 5ʹ-О-метоксимелледонал и мелледонал. В профиле метаболома A. cepistipes (Южная Сибирь; B. pendula и A. sibirica) преобладал меллеолид D; мелледонал С и менее распространенный меллеолид С также были идентифицированы во всех исследованных штаммах. Все штаммы A. sinapina, кроме меллеолида D и мелледонала C, образовывали 5ʹ-O-метилмелледонал и меллеолид B. Меллелиод H и 13-гидрокси-5ʹ-O-метилмеледонал были обнаружены только у штаммов этого вида. У двух исследованных штаммов A. gallica были обнаружены мелледонал B, меллеолид C, мелледонал и редкие меллеолиды L и M. Остальные мелледоналы были обнаружены у единичных штаммов разных видов. По-видимому, биосинтез меллеолидов имеет штаммовые отличия, связанные с географическим местом, с различным климатом и растением-хозяином. Изучение продукции меллеолидов сибирскими штаммами Armillaria показало, что их максимальное накопление в среде варьировало от 2 до 239 мг/л. Наиболее активными продуцентами меллеолидов были A. borealis 435, A. gallica Cr3-17 и A. mellea Cr2-17, которые накапливали меллеолиды в количестве 188, 196 и 239 мг/л соответственно. Эти штаммы представляют интерес для биотехнологии, в качестве продуцентов биологически активных соединений. Изучение влияния смеси меллеолида D и мелледонала С на каллусную культуру тополя P. аlba и проростки хвойных растений P. sylvestris и L. sibirica показало их фитотоксичное действие. Это позволяет рассматривать синтез меллеолидов грибами Armillaria как один из возможных механизмов патогенности, играющих важную роль в усыхании древостоя.