Микробиом борщевика как резервуар бактерий, обладающих биотехнологическим потенциалом (обзор)

В данном обзоре проведен анализ и обобщен отечественный и зарубежный опыт по изучению микроорганизмов, находящихся в ассоциации с H. sosnowskyi. Интерес к микроорганизмам связан с их способностью проявлять высокую ферментативную активность и синтезировать широкий спектр биологически активных соединений, таких как фитогормоны, антибиотики и ферменты-биокатализаторы. В этом контексте особый научный интерес представляет борщевик Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden.) — высокоинвазивный вид — адвент, демонстрирующий исключительную экологическую пластичность и способность к экспансивному распространению на обширных территориях. Феноменальная стрессоустойчивость этого растения, позволяющая ему успешно колонизировать нарушенные, загрязненные и маргинальные земли, при этом занимая доминирующее положение в формируемых фитоценозах, дает основания предположить, что ассоциированное с ним ризосферное и эндофитное микробное сообщество может обладать уникальными адаптивными и функциональными свойствами. Однако сегодня основной вектор внимания к H. sosnowskyi связан с его негативным влиянием как на здоровье человека (ожоги, дерматиты), так и на фитоценозы (снижение биоразнообразия). Работ, где в спектре внимания находился именно микробиом данного вида, крайне мало. В рамках проведенного обзора сделано заключение о перспективности использования и необходимости дополнительных исследований микробиома H. sosnowskyi, который представляет собой перспективный ресурс для выделения уникальных штаммов бактерий и грибов. Эти микроорганизмы, обладающие повышенной ферментативной активностью и способностью к синтезу биологически активных веществ, могут быть использованы для создания новых, высокоэффективных и экологичных биопрепаратов для повышения урожайности и устойчивости сельскохозяйственных культур. 

1. Goulson D., Nicholls E., Botías C., Rotheray E.L. Bee declines driven by combined stress from parasites, pesticides, and lack of flowers. Science. 2015; 347(6229): 1255957. https://doi.org/10.1126/science.1255957

2. Damalas C.A., Eleftherohorinos I.G. Pesticide Exposure, Safety Issues, and Risk Assessment Indicators. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2011; 8(5): 1402–1419. https://doi.org/10.3390/ijerph8051402

3. Максимов И.В., Абизгильдина Р.Р., Пусенкова Л.И. Стимулирующие рост растений микроорганизмы как альтернатива химическим средствам защиты от патогенов (обзор). Прикладная биохимия и микробиология. 2011; 47(4): 373–385. EDN NYGBHX

4. Коршунов С.А., Любоведская А.А., Асатурова А.М., Исмаилов В.Я., Коноваленко Л.Ю. Закон об органической продукции есть: что меняется в России? Контроль качества продукции. 2019; (12): 25–31. EDN EYYSUU

5. Knežević M. et al. Potential of root nodule nonrhizobial endophytic bacteria for growth promotion of Lotus corniculatus L. and Dactylis glomerata L. Journal of Applied Microbiology. 2021; 131(6): 2929–2940. https://doi.org/10.1111/jam.15152

6. Maitra S. et al. Bioinoculants — Natural Biological Resources for Sustainable Plant Production. Microorganisms. 2021; 10(1): 51. https://doi.org/10.3390/microorganisms10010051

7. Compant S., Clément C., Sessitsch A. Plant growth-promoting bacteria in the rhizo- and endosphere of plants: Their role, colonization, mechanisms involved and prospects for utilization. Soil Biology and Biochemistry. 2010; 42(5): 669–678. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2009.11.024

8. Hardoim P.R. et al. The Hidden World within Plants: Ecological and Evolutionary Considerations for Defining Functioning of Microbial Endophytes. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 2015; 79(3): 293–320. https://doi.org/10.1128/MMBR.00050-14

9. Lugtenberg B., Kamilova F. Plant-Growth-Promoting Rhizobacteria. Annual Review of Microbiology. 2009; 63: 541–556. https://doi.org/10.1146/annurev.micro.62.081307.162918

10. Рассохина И.И. Использование микроорганизмов как средство повышения продуктивности и устойчивости сельскохозяйственных культур. АгроЗооТехника. 2021; 4(3): 2. https://doi.org/10.15838/alt.2021.4.3.2

11. Рассохина И.И. Потенциал бактерий рода Pseudomonas для использования в растениеводстве. АгроЗооТехника. 2024; 7(3): 3. https://doi.org/10.15838/alt.2024.7.3.3

12. Петров В.Б., Чеботарь В.К., Казаков А.Е. Микробиологические препараты в биологизации земледелия России. Достижения науки и техники АПК. 2002; (10): 16–20. EDN YHBXNV

13. Воробейков Г.А. и др. Исследование эффективности штаммов ассоциативных ризобактерий в посевах различных видов растений. Известия Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена. 2011; 141: 114–123. EDN OFUWNF

14. Кожемяков А.П. Перспективы эффективного применения землеудобрительных биопрепаратов в земледелии и растениеводстве. Перспективы использования инновационных форм удобрений, средств защиты и регуляторов роста растений в агротехнологиях сельскохозяйственных культур. Материалы докладов участников 9-й научно-практической конференции «Анапа-2016». Анапа. 2016; 81–83. EDN ZAHDLX

15. Воробейков Г.А. Действие ассоциативных ризобактерий (PGPR) на растения в зависимости от дозы минерального азота. Механизмы адаптации микроорганизмов к различным условиям среды обитания. Тезисы докладов 2-й Всероссийской научной конференции с международным участием. Иркутск. 2022; 232–235. EDN LQTPIN

16. Ткаченко К.Г. Род борщевик (Heracleum L.) — хозяйственно полезные растения. Вестник Удмуртского университета. Серия: Биология. Науки о Земле. 2014; (4): 27–33. EDN THPRJH

17. Ozerova N.A. Vectors of Heracleum sosnowskyi Manden. Invasion on the territory of Moscow region: history and modernity (as exemplified by the Shakhovskaya Urban District). IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021; 867: 012074. https://doi.org/10.1088/1755-1315/867/1/012074

18. Захаров А.Г., Воронова М.И., Суров О.В., Рублева Н.В., Лебедева Е.О. Характеристика целлюлозы и нанокристаллической целлюлозы, полученных из лигноцеллюлозной массы борщевика Сосновского. Физика волокнистых материалов: структура, свойства, наукоемкие технологии и материалы. Сборник материалов XXIII Международного научно-практического форума SMARTEX-2020. Иваново. 2020; 177–181. https://doi.org/10.47367/2413-6514_2020_1_177

19. Симонова А.Ю. и др. Фотохимический дерматит вследствие контакта с соком борщевика Сосновского. Журнал им. Н.В. Склифосовского «Неотложная медицинская помощь». 2020; 9(4): 653–658. https://doi.org/10.23934/2223-9022-2020-9-4-653-658

20. Озерова Н.А., Кривошеина М.Г. Особенности формирования вторичных ареалов борщевиков Сосновского и Мантегацци (Heracleum Sosnowskyi, H. mantegazzianum) на территории России. Российский журнал биологических инвазий. 2018; 11(1): 78–87. EDN YSIMFP

21. Абрамова Л.М. Новые данные по биологическим инвазиям чужеродных видов в Республике Башкортостан. Вестник Академии наук Республики Башкортостан. 2014; 19(4): 16–27. EDN TDWUXH

22. Антипина Г.С., Шуйская Е.А. Семенная продуктивность инвазионного вида борщевик Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden) в Южной Карелии. Ученые записки Петрозаводского государственного университета. 2009; (5): 23–25. EDN JZFYWT

23. Гельтман Д.В., Бузунова И.О., Конечная Г.Ю. Состав и эколого-фитоценотические особенности сообществ с участием инвазионного вида Heracleum sosnowskyi (Apiaceae) на северозападе Европейской России. Растительные ресурсы. 2009; 45(3): 68–75. EDN OINRWZ

24. Chadin I. et al. Distribution of the invasive plant species Heracleum sosnowskyi Manden in the Komi Republic (Russia). PhytoKeys. 2017; 77: 71–80. https://doi.org/10.3897/phytokeys.77.11186

25. Чадин И.Ф., Далькэ И.В., Малышев Р.В. Оценка морозостойкости борщевика Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden.) после удаления снежного покрова в ранневесенний период. Российский журнал биологических инвазий. 2018; 11(4): 105–116. EDN YPPAUX

26. Dalke I.V. et al. Traits of Heracleum sosnowskyi Plants in Monostand on Invaded Area. PLOS One. 2015; 10(11): e0142833. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0142833

27. Богданов В.Л., Николаев Р.В., Шмелева И.В. Инвазия экологически опасного растения борщевика Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden) на территории европейской части России. Региональная экология. 2011; (1–2): 43–52. EDN TWHUIN

28. Панасенко Н.Н. Некоторые вопросы биологии и экологии борщевика Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden). Российский журнал биологических инвазий. 2017; 10(2): 95–106. EDN YUROJZ

29. Панасенко Н.Н., Куликова Е.Я., Харин А.В., Ивенкова И.М. Сообщества растений-трансформеров: ассоциация Urtico dioicae — Heracleetum sosnowskyi. Бюллетень Брянского отделения Русского ботанического общества. 2014; (2): 48–53. EDN TBCLVZ

30. Широкова В.А., Озерова Н.А. Инвазия эндемика Кавказа борщевика Сосновского (Heracleum sosnowskyi) в экосистемы пойм рек Европейской равнины. Грозненский естественнонаучный бюллетень. 2016; (4): 66–78. EDN YHQVAV

31. Абрамова Л.М., Голованов Я.М., Рогожникова Д.Р. Борщевик Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden, Apiaceae) в Башкортостане. Российский журнал биологических инвазий. 2021; 14(1): 2–12. https://doi.org/10.35885/1996-1499-2021-14-1-2-12

32. Смирнов А.А., Корнева И.Г. Последствия интродукции Heracleum sosnowskyi (Apiaceae) на Сахалине. Растительные ресурсы. 2010; 46(2): 18–23. EDN OIQQRX

33. Chernjagina O.A., Devjatova E.A., Shtreker L., Abramova L.M. Problema di infestazione Heracleum sosnowskyi Manden Kamchatka. Italian Science Review. 2014; (3): 420–423. EDN SICEED

34. Hilditch T.P., Jones E.E. Seed fats of the Umbelliferae: Heracleum sphondylium and Angelica sylvestris. Biochemical Journal. 1928; 22(2): 326–330. https://doi.org/10.1042/bj0220326

35. Hart J.W., Sabnis D.D. Colchicine-binding protein from phloem and xylem of a higher plant. Planta. 1973; 109(2): 147–152. https://doi.org/10.1007/BF00386122

36. O’Brien T.P., McCully M.E. Cytoplasmic fibres associated with streaming and saltatory-particle movement in Heracleum mantegazzianum. Planta. 1970; 94(1): 91–94. https://doi.org/10.1007/BF00386612

37. McCutcheon A.R., Ellis S.M., Hancock R.E.W., Towers G.H.N. Antifungal screening of medicinal plants of British Columbian native peoples. Journal of Ethnopharmacology. 1994; 44(3): 157–169. https://doi.org/10.1016/0378-8741(94)01183-4

38. Segneanu A.-E. et al. Insight into Romanian Wild-Grown Heracleum sphondylium: Development of a New Phytocarrier Based on Silver Nanoparticles with Antioxidant, Antimicrobial and Cytotoxicity Potential. Antibiotics. 2024; 13(9): 911. https://doi.org/10.3390/antibiotics13090911

39. Barzegar H., Alizadeh Behbahani B., Mehrnia M.A. Quality retention and shelf life extension of fresh beef using Lepidium sativum seed mucilage-based edible coating containing Heracleum lasiopetalum essential oil: an experimental and modeling study. Food Science and Biotechnology. 2020; 29(5): 717–728. https://doi.org/10.1007/s10068-019-00715-4

40. Mohebi E., Abbasvali M., Shahbazi Y. Development of biomaterials based on chitosan-gelatin nanofibers encapsulated with Ziziphora clinopodioides essential oil and Heracleum persicum extract for extending the shelf-life of vacuum-cooked beef sausages. International Journal of Biological Macromolecules. 2023; 253(6): 127258. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.127258

41. Rajaei Lak H., Bazargani-Gilani B., Karami M. Different coating application methods: Zein-based edible coating containing Heracleum persicum essential oil for shelf-life enhancement of wheyless cheese. Food Science & Nutrition. 2024; 12(8): 5990–6010. https://doi.org/10.1002/fsn3.4269

42. Soleimani S., Golestan L., Moghanjoughi A.M., Anvar S.A.A. Shelflife enhancement of silver carp fillets using psyllium gum/sodiumalginate coatings incorporated with Heracleum persicum essential oil and CuO nanoparticles. Food Science and Technology International. 2025. https://doi.org/10.1177/10820132241311946

43. Walker N.F., Hulme P.E., Hoelzel A.R. Population genetics of an invasive species, Heracleum mantegazzianum: implications for the role of life history, demographics and independent introductions. Molecular Ecology. 2003; 12(7): 1747–1756. https://doi.org/10.1046/j.1365-294x.2003.01866.x

44. Pergl J., Perglová I., Pyšek P., Dietz H. Population age structure and reproductive behavior of the monocarpic perennial Heracleum mantegazzianum (Apiaceae) in its native and invaded distribution ranges. American Journal of Botany. 2006; 93(7): 1018–1028. https://doi.org/10.3732/ajb.93.7.1018

45. Feige G.B., Ale-Agha N. Mycodiversity on a dead stem of the giant hogweed — Heracleum mantegazzianum Sommer et Levier. Communications in Agricultural and Applied Biological Sciences. 2004; 69(4): 479–487.

46. Malfanova N. et al. Characterization of Bacillus subtilis HC8, a novel plant-beneficial endophytic strain from giant hogweed. Microbial Biotechnology. 2011; 4(4): 523–532. https://doi.org/10.1111/j.1751-7915.2011.00253.x

47. Rijal D.P., Alm T., Nilsen L., Alsos I.G. Giant invasive Heracleum persicum: Friend or foe of plant diversity?. Ecology and Evolution. 2017; 7(13): 4936–4950. https://doi.org/10.1002/ece3.3055

48. Веселкин Д.В., Иванова Л.А., Иванов Л.А., Микрюкова М.А., Большаков В.Н., Бетехтина А.А. Способность к быстрому использованию ресурсов как основа инвазивного синдрома Heracleum Sosnowskyi. Доклады Академии наук. 2017; 473(1): 114–117. https://doi.org/10.7868/S0869565217070283

49. Shackleton R.T. et al. Integrated Methods for Monitoring the Invasive Potential and Management of Heracleum mantegazzianum (giant hogweed) in Switzerland. Environmental Management. 2020; 65(6): 829–842. https://doi.org/10.1007/s00267-020-01282-9

50. Renčo M., Jurová J., Gömöryová E., Čerevková A. Long-Term Giant Hogweed Invasion Contributes to the Structural Changes of Soil Nematofauna. Plants. 2021; 10(10): 2103. https://doi.org/10.3390/plants10102103

51. Javandel F., Nosrati M., van den Hoven R., Seidavi A., Laudadio V., Tufarelli V. Effects of Hogweed (Heracleum persicum) Powder, Flavophospholipol, and Probiotics as Feed Supplements on the Performance, Carcass and Blood Characteristics, Intestinal Microflora, and Immune Response in Broilers. The Journal of Poultry Science. 2019; 56(4): 262–269. https://doi.org/10.2141/jpsa.0180081

52. Sedzik D., Chabudziński Z., Kostecka-Madalska O. Heracleum sosnowskyi Manden jako źródło n-oktanolu. Acta Poloniae Pharmaceutica. 1966; 23(2): 149–152.

53. Koldasbayeva D., Tregubova P., Shadrin D., Gasanov M., Pukalchik M. Large-scale forecasting of Heracleum sosnowskyi habitat suitability under the climate change on publicly available data. Scientific Reports. 2022; 12: 6128. https://doi.org/10.1038/s41598-022-09953-9

54. Žalnierius T., Šveikauskas V., Aphalo P.J., Gavelienė V., Būda V., Jurkonienė S. Gibberellic Acid (GA3) Applied to Flowering Heracleum sosnowskyi Decreases Seed Viability Even If Seed Development Is Not Inhibited. Plants. 2022; 11(3): 314. https://doi.org/10.3390/plants11030314

55. Кондратьев М.Н., Бударин С.Н., Ларикова Ю.С. Физиологоэкологические механизмы инвазивного проникновения борщевика Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden) в неиспользуемые агроэкосистемы. Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2015; (2): 36–49. EDN UARXXL

56. Чеботарь В.К., Заплаткин А.Н., Щербаков А.В., Мальфанова Н.В., Старцева А.А., Костин Я.В. Микробные препараты на основе эндофитных и ризобактерий, которые перспективны для повышения продуктивности и эффективности использования минеральных удобрений у ярового ячменя (Hordeum vulgare L.) и овощных культур. Сельскохозяйственная биология. 2016; 51(3): 335–342. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2016.3.335rus

57. Доржиев С.С., Патеева И.Б. Энергоресурсосберегающая технология получения биоэтанола из зеленой массы растений рода Heracleum. Ползуновский вестник. 2011; (2–2): 251–255. EDN PBPJCR

58. Любов В.К., Булыгин Ю.В., Алексеев П.Д. Энергетическое использование инвазионных растений на примере биомассы борщевика Cосновского. Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. 2025; 18(2): 169–175. EDN VBDDDY

59. Полина И.Н., Миронов М.В., Белый В.А. Термогравиметрическое и кинетическое исследование топливных гранул из биомассы Heracleum sosnowskyi Manden. Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2021; 64(4): 15–20. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20216404.6338

60. Мусихин П.В., Сигаев А.И. Исследование физических свойств и химического состава борщевика Сосновского и получение из него волокнистого полуфабриката. Современные наукоемкие технологии. 2006; (3): 65–67. EDN JSACTV

61. Ершова А.С., Савиновских А.В., Артемов А.В., Шестаков Д.И., Вураско А.В. Использование побеговой части борщевика Сосновского для получения древесных пластиков без связующего. Вестник технологического университета. 2020; 23(12): 52–55. EDN LZCEGM

62. Коряковцева Т.А., Заборова Д.Д., Гамаюнова О.С. Использование растительных и угольных отходов в качестве вторичного сырья в бетонных композитах. Строительство и техногенная безопасность. 2022; 27: 27–37. EDN VNLFIS

63. Гордина Е.Н., Злобин А.А., Мартинсон Е.А., Литвинец С.Г. Пектиновые полисахариды каллусной ткани стебля борщевика Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden). Теоретическая и прикладная экология. 2019; (1): 41–46. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2019-1-041-046

64. Лунева Н.Н. Борщевик Сосновского Heracleum sosnowskyi (Apiaceae): уничтожение или рациональное использование растительного сырья? Растительные ресурсы. 2024; 60(1): 54–68. https://doi.org/10.31857/S0033994624010031

65. Ашихмина Т.Я., Товстик Е.В., Адамович Т.А. Оценка химического состава Heracleum sosnowskyi Manden как альтернативного источника сырья для различных отраслей промышленности (обзор). Химия растительного сырья. 2024; (4): 32–45. https://doi.org/10.14258/jcprm.20240414599

66. Borska E. et al. Bioactive lipids and allelopathic potential of the invasive plant Heracleum Sosnowskyi: insights into its fatty acid composition, antimicrobial and cytotoxic effects. Frontiers in Pharmacology. 2025; 16: 1582694. https://doi.org/10.3389/fphar.2025.1582694

67. Сущук А.А., Калинкина Д.С., Матвеева Е.М. Как влияет инвазия борщевика Сосновского Heracleum sosnowskyi (Umbelliferae) на сообщества почвенных нематод луговых экосистем? Российский журнал биологических инвазий. 2025; 18(3): 171–187. https://doi.org/10.35885/1996-1499-18-3-171-187

68. Товстик Е.В., Широких А.А., Широких И.Г. Микробиологическое состояние почв под инвазивными зарослями борщевика Сосновского (Heracleum Sosnowskyi). Вестник современных исследований. 2018; (2–2): 5–8. EDN YUMNQA

69. Лаптева Е.М., Захожий И.Г., Далькэ И.В., Смотрина Ю.А., Генрих Э.А. Влияние инвазии борщевика Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden) на плодородие постагрогенных почв Европейского Северо-Востока. Теоретическая и прикладная экология. 2021; (3): 66–73. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2021-3-066-073

70. Товстик Е.В., Широких И.Г., Соловьёва Е.С., Широких А.А., Ашихмина Т.Я., Савиных В.П. Изменение почвенной актинобиоты под влиянием инвазии борщевика Сосновского. Теоретическая и прикладная экология. 2018; (4): 114–118. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2018-4-114-118

71. Товстик Е.В., Широких А.А., Широких И.Г. Микробные сообщества прикорневой зоны борщевика Сосновского. Вестник современных исследований. 2018; (10–7): 181–186. EDN YOKBDN

72. Товстик Е.В., Широких И.Г., Сазанов А.В. Биотехнологический потенциал актинобактерий, выделенных из почв под Heracleum sosnowskyi Manden. Актуальная биотехнология. 2019; (3): 153–155. EDN KMKUPW