Вплив поверхневої стерилізації рисового насіння гіпохлоритом на інокульовані буржольдерії
Анотація
Використання солей гіпохлориту для дезінфекції відноситься до середини 18 століття. З тих пір хлорування було найбільш широко використовуваним бактерицидним засобом для звичайної дезінфекції комунальної питної води для профілактики епідемічних захворювань, таких як холера та тиф, і до цих пір є найбільш широко застосовуваним методом знезараження води (18). Гіпохлорит також регулярно використовується як санітарний засіб для побутових потреб, а також на харчових підприємствах для видалення поверхневих забруднень, які можуть змінити якість їжі або призвести до захворювань, що передаються їжею (2, 3, 23, 29).
Відомо, що гіпохлорит є дуже ефективним засобом для знищення бактерій; навіть мікромолярних концентрацій достатньо для значного зменшення популяції бактерій (27). Однак мало відомо про точні механізми знищення бактерій цим дезінфікуючим засобом. При розведенні у воді використовувані солі гіпохлориту [NaOCl, Ca (OCl) 2, LiOCl та KOCl] призводять до утворення HOCl, концентрація якого корелює з бактерицидною активністю (27). Вбивання бактерій HOCl може бути принаймні частково спричинено летальним пошкодженням ДНК (13, 42). Однак сам HOCl настільки реактивний, що навряд чи проникає в клітини і досягає ДНК; швидше, видається, що бактерицидна активність зумовлена утворенням вторинних продуктів, оскільки хлористоводнева кислота жадібно реагує з широким спектром субклітинних сполук (мембрани, білки тощо) (10, 18). Зокрема, HOCl реагує з NH4 + та органічними амінами з утворенням високотоксичних хлорамінів, які також є сильними окислюючими та хлоруючими сполуками та можуть бути справжніми агентами знищення. Ці хлораміни є дуже дифузійними видами, які можуть проникати в клітини через мембрани та реагувати з внутрішньоклітинними компонентами, включаючи ДНК (10, 32, 33, 35).
Для вивчення взаємодій рослин і бактерій іноді необхідно використовувати моноксенові моделі, в яких стерилізована на поверхні рослина асоціюється з бактеріальним штамом. Окислювачі, такі як побутовий відбілювач, до складу якого входить гіпохлорит натрію, є агентами, які найчастіше використовуються для стерилізації. Насіння промивають перед бактеріальним щепленням. У цій парадоксальній ситуації дезінфікуючий засіб, як очікується, буде досить сильним, щоб знищити всі забруднення, і досить м'яким, щоб забезпечити подальшу колонізацію посіяним мікроорганізмом.
В ході дослідження взаємодії між рисом та бактерією, що стимулює ріст рослин, Burkholderia vietnamiensis TVV75 (37), ми розглянули питання про те, чи нешкідлива стерилізація поверхні насіння окисними дезінфікуючими засобами. Ми протестували звичайне лікування, при якому H2O2 та гіпохлорит поєднуються і мають одночасно бактерицидну та фунгіцидну дію, але не впливають на проростання каріопси (29).
Ефекти характеризувались на основі поведінки інокульованих клітин на різних рівнях, включаючи здатність рости (кількість КОЕ), фізіологічний стан тих, хто вижив (дихання), та генотоксичний ефект (мутагенез). Ми кількісно оцінили дві мутації, одну, що надає стійкість до рифампініну, і одну, що надає стійкість до налідиксиновій кислоті, і вивчали наступні класичні мішені цих мутацій: для стійкості до рифампініну - коротку центральну збережену область rpoB, яка кодує субодиницю РНК-полімерази β (7, 19, 34, 41); а щодо стійкості до налідиксинової кислоти - невелика область на 5 ′ кінці gyrA, так звана область, що визначає резистентність до хінолонів (QRDR) (ця область дуже збережена у всіх відомих бактеріальних гіраз, а мутації Nal r впливають на залишки амінокислот, еквівалентні до Ala-67 через Gln-106, кодований геном Escherichia coli [44]).
У цьому дослідженні ми виявили, що використання гіпохлориту для дезінфекції насіння рису насправді сильно підкреслює бактеріальний посівний матеріал і що вижилі бактерії мають підвищений мутаційний тягар.