Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
UDK 632.4 Грибные болезни растений
UDK 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
In recent years, there has been an increase in the number of diseases caused by phytopathogenic fungi. These pathogens infect plants at different stages of their growth and agricultural production. At the same time, increasing preference is given to biological control in comparison with traditional agrotechnical measures, for example, treatment with chemical fungicides. In this regard, the study of crops that compete with pathogens and suppress them is of particular relevance. These include micromycetes of the genus Trichoderma. They have repeatedly become the subject of research aimed at studying their antagonistic activity, including with the aim of developing strategies to increase the effectiveness of biological control. But, despite this, information regarding the specifics of a number of species of micromycetes of the genus Trichoderma, their capabilities and prospects for use remains unstudied. In this work, we turn to the consideration of the antagonistic activity of strains of micromycetes of the genus Trichoderma (T.longibrachiatum, T.harzianum and T.asperellum) in relation to fungi of the genera Aspergillus, Rhizopus, Alternaria and Mucor, causing diseases of agricultural plants and humans, with their further use in the development of a biological product for plant protection.
biological plant protection, biological control, fungal plant diseases, fungicides, Alternaria, Aspergillus, Mucor, Rhizopus, Trichoderma
Введение
К числу наиболее распространенных поражений сельскохозяйственных культур принадлежат заболевания, вызванные мицелиальными грибами. Они представляют серьезную проблему для агрономии, становясь причиной значительных потерь урожая и снижения его качества [1,4]. Традиционные методы контроля грибковых заболеваний, такие, как соблюдение агротехнических мероприятий, выбор устойчивых сортов растений, обработка химическими фунгицидами и т.д., могут не только демонстрировать недостаточную эффективность, но и оказывать отрицательное воздействие на окружающую среду и здоровье человека [1]. Альтернативным подходом к борьбе с болезнями растений считается биологический контроль с использованием микроорганизмов, способных конкурировать с патогенами и помогать растениям в борьбе с заболеваниями [2]. В связи с этим поиск биологических агентов для борьбы с возбудителями микозов сельскохозяйственных растений стал актуальной задачей. Для многих сельскохозяйственных культур представляют особую опасность грибы родов Aspergillus, Rhizopus, Mucor и Alternaria - возбудители гнилей, пятнистости и мучнистой росы растений. Большинство грибов этих родов являются возбудителями не только заболеваний растений, но и таких заболеваний человека, как аспергиллез, мукормикозы, дерматит, тяжелые формы бронхиальной астмы и т.д. Существующие биопрепараты на основе грибов рода Trichoderma показали высокую эффективность против фитопатогенных грибов родов Botrytis; Verticillium; Colletotrichum; Fusarium; Helminthosporium; Pythium; Phoma; Phytophthora [3,5]. Благодаря своей способности подавлять рост и развитие широкого спектра грибковых патогенов микромицеты рода Trichoderma, широко распространённые в почве и на растениях, являются потенциально ценными агентами биоконтроля. В настоящее время они проявили себя не только как средство борьбы с возбудителями большого количества болезней, но и как стимуляторы роста и иммуностимуляторы растений [4]. Антагонистические взаимодействия грибов рода Trichoderma уже широко используются в практике защиты растений. Проявления антагонизма этих грибов выражаются через разнообразные механизмы, включая микопаразитизм, конкуренцию за питательные вещества, продукцию биологически активных веществ, угнетающих или полностью подавляющих жизненные процессы ряда фитопатогенных грибов и бактерий, индуцирование системной резистентности растений [2]. Антагонистическая активность грибов рода Trichoderma по отношению ко многим фитопатогенам делает их перспективными для использования в качестве агентов биологического контроля грибковых заболеваний и обуславливает их применение в качестве биофунгицидов [2,3,5]. Однако, несмотря на множество работ, посвященных антагонистической активности микромицетов рода Trichoderma, антагонизм детально изучен лишь для нескольких видов. Этим определяется необходимость обратиться к исследованию антагонистической активности штаммов микромицетов рода Trichoderma (T.longibrachiatum, T.harzianum и T.asperellum), чему и посвящена настоящая работа. Более глубокого исследования требуют также механизмы действия указанных микромицетов и оптимизация условий их применения с целью разработки новых стратегий обеспечения устойчивости и повышения эффективности биологического контроля, что делает настоящее исследование перспективным для сельского хозяйства.
Цель исследования – изучение антагонистической активности штаммов микромицетов рода Trichoderma (T.longibrachiatum, T.harzianum и T.asperellum) по отношению к грибам родов Aspergillus, Rhizopus, Alternaria и Mucor, вызывающим заболевания сельскохозяйственных растений и дальнейшего их использования в разработке биопрепарата для защиты растений.
Материалы и методы исследований. В качестве основных объектов исследования использовали штаммы микромицетов рода Trichoderma (T.longibrachiatum, T.harzianum, T.asperellum), обладающих антагонистической активностью в отношении многих фитопатогенов. В качестве тест-культур выступали грибы родов Aspergillus, Rhizopus, Alternaria и Mucor. Штаммы микроорганизмов были получены из Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ). Микроорганизмы культивировались на среде сусло-агар при температурах, указанных для каждого штамма на сайте коллекции. Перед постановкой экспериментов по совместному культивированию проводилось не более трех пересевов культур.
Антагонистические свойства микромицетов T. longibrachiatum, T. harzianum и T. asperellum по отношению к грибам родов Aspergillus, Rhizopus, Alternaria и Mucor изучали методом встречных (двойных) культур на твердой картофельно-сахарозной питательной среде [5]. Двойные культуры инкубировались при температуре 27±0,5 ºС., учет проводили на 3-и, 5-е и 10-е сутки культивирования. Отмечали рост тест-гриба, степень ингибирования роста мицелия гриба и антагониста по площади, занимаемой исследуемой культурой, характер их взаимодействия. Все опыты проводились в трех повторностях.
Результаты и их обсуждение. Антагонистическая активность широко используемого в составе биопрепаратов фунгицидного действия гриба Trichoderma harzianum по отношению к грибам родов Aspergillus, Rhizopus, Alternaria и Mucor представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Антагонистическая активность грибов T. harzianum против
а) Aspergillus, б) Rhizopus, в) Alternaria, г) Mucor, 5-сутки роста
На приведенном рисунке видно, что при совместном культивировании и одновременном посеве гриба–антагониста Trichoderma harzianum и Aspergillus, Rhizopus, Alternaria и Mucor, на пятые сутки отмечается ограничение роста тест-культуры, интенсивное развитие и спороношение гриба Trichoderma harzianum. В последующие дни замечено нарастание антагониста на колонии Aspergillus, Rhizopus, Alternaria и Mucor и постепенное их угнетение (см. Рисунок 2).
Рисунок 2 – Антагонистическая активность грибов T. harzianum против
а) Aspergillus, б) Rhizopus, в) Alternaria, г) Mucor, 10-сутки роста
Интересно, что использованная культура гриба Trichoderma harzianum проявляет различные антагонистические свойства по отношению к тест-культурам, как видно по различным значениям площади, занимаемой культурой-антагонистом на чашке с агаризованной средой (см. Таблица 1).
Таблица 1. Антагонистическая активность культуры гриба T. harzianum
|
Культура-антагонист |
Время, сут |
Площадь, занимаемая антагонистом,% |
|||
|
Aspergillus |
Rhizopus |
Alternaria |
Mucor |
||
|
Trichoderma harzianum |
3 |
44 |
50 |
50 |
68 |
|
5 |
68 |
61 |
98 |
75 |
|
|
10 |
75 |
98 |
99 |
95 |
|
Из таблицы видно, что наиболее сильный антагонизм штамм Trichoderma harzianum проявляет против грибов родов Rhizopus, Alternaria и Mucor. Против гриба рода Aspergillus Trichoderma harzianum проявляет более умеренный антагонизм.
Таким образом, проведенный эксперимент показал, что данный штамм гриба проявляет антагонизм по отношению к Rhizopus, Mucor, Alternaria, Aspergillus, хотя и в разной степени.
Результаты исследований антагонистической активности грибов T. longibrachiatum и T. asperellum представлены на рисунках 3-6.
Рисунок 3 – Антагонистическая активность грибов T. longibrachiatum против
а) Aspergillus, б) Rhizopus, в) Alternaria, г) Mucor, 5-сутки роста
Рисунок 4 – Антагонистическая активность грибов T.asperellum против
а) Aspergillus, б) Rhizopus, в) Alternaria, г) Mucor, 5-сутки роста
На рисунках 3, 4 видно, что на пятый день опыта культура-антагонист интенсивно развивается, не давая возможности тест-культуре полностью заселить слой питательного агара, и образует четкую границу сдерживания роста тест-культуры.
На 10 сутки отмечено нарастание антагониста на колонии Aspergillus, Rhizopus, Alternaria и Mucor и постепенное их угнетение (см. Рисунок 5,6).
Рисунок 5 – Антагонистическая активность грибов T. longibrachiatum против
а) Aspergillus, б) Rhizopus, в) Alternaria, г) Mucor, 10-сутки роста
Рисунок 6 – Антагонистическая активность грибов T.asperellum против
а) Aspergillus, б) Rhizopus, в) Alternaria, г) Mucor, 10-сутки роста
Интересно, что использованные культуры грибов Trichoderma так же проявляют различные антагонистические свойства по отношению к тест-культурам, как видно из различных значений площадей, занимаемых антагонистами на чашке с агаризованной средой (см. Таблица 2).
Таблица 2. Антагонистическая активность культур грибов T. longibrachiatum и T. asperellum
|
Культура-антагонист |
Время, сут |
Площадь, занимаемая антагонистом,% |
|||
|
Aspergillus |
Rhizopus |
Alternaria |
Mucor |
||
|
Trichoderma longibrachiatum |
3 |
22 |
43 |
96 |
71 |
|
5 |
45 |
56 |
97 |
75 |
|
|
10 |
66 |
75 |
99 |
81 |
|
|
Trichoderma asperellum |
3 |
75 |
37 |
93 |
56 |
|
5 |
81 |
43 |
99 |
68 |
|
|
10 |
84 |
50 |
99 |
93 |
|
Из таблицы видно, что наиболее сильный антагонизм штаммы Trichoderma longibrachiatum проявляет против грибов родов Mucor и Alternaria. Против грибов родов Aspergillus и Rhizopus Trichoderma longibrachiatum проявляет более умеренный антагонизм.
Так же отметим, что Trichoderma asperellum проявляет сильный антагонизм к тест - культурам грибов родов Aspergillus, Alternaria и Mucor, и более умеренный антагонизм к грибам р. Rhizopus.
Как показывают данные, приведённые в таблицах 1 и 2, все исследованные грибы рода Trichoderma обладают антагонистической активностью против тест-культур грибов родов Aspergillus, Rhizopus, Alternaria и Mucor, хотя и в разной степени.
Выводы
1. Использованные культуры грибов рода Trichoderma обладают разной степенью антагонистической активности по отношению к тест-культурам грибов родов Aspergillus, Rhizopus, Alternaria и Mucor.
2. Наибольшие зоны ингибирования роста тест-культур наблюдались для штамма Trichoderma longibrachiatum.
3. Trichoderma harzianum проявляет умеренный антагонизм против грибов родов Aspergillus, сильный антагонизм против р.Rhizopus и р.Alternaria и р. Mucor.
4. Trichoderma longibrachiatum проявляет умеренный антагонизм против грибов родов Aspergillus, Rhizopus, сильный антагонизм против Alternaria и Mucor.
5. Trichoderma asperellum проявляет слабый антагонизм против грибов родов р.Rhizopus, сильный антагонизм против Aspergillus, Alternaria и Mucor.
6. Среди исследованных культур наибольшую антагонистическую активность проявляет Trichoderma harzianum.
1. Damalas C.A., Koutroubas S.D. Current status and recent developments in biopesticide use // Agriculture 2018. Vol. 8. Issue 1. 13 p. https://doi.org/10.3390/agriculture8010013
2. Guzmán-Guzmán P, Porras-Troncoso MD, Olmedo-Monfil V, Herrera-Estrella A. Trichoderma Species: Versatile Plant Symbionts. Phytopathology. 2019 Jan;109(1):6-16. doi:https://doi.org/10.1094/PHYTO-07-18-0218-RVW. Epub 2018 Dec 4. PMID: 30412012.
3. Srivastava M., Vipul K., Mohamad S., Pandey S., Anuradha S. Trichoderma – a potential and effective bio fungicide and alternative source against notable phytopathogens: A review // African Journal of Agricultural Research. 2016. Vol. 11. Issue 5. P. 310–316. https://doi.org/10.5897/AJAR2015.9568
4. Matchanova, D. Sh. Mikroskopicheskie griby roda Trichoderma — producenty biologicheski aktivnyh veschestv / D. Sh. Matchanova. // Molodoy uchenyy. — 2017. — № 3 (137). — S. 230-233.
5. Sharipova D. A., Vetrova M. A., Masyutin Ya. A., Novikov A. A., Guschin P. A., Vinokurov V. A. Issledovanie antagonizma razlichnyh shtammov gribov roda Trichoderma i gribkovyh fitopatogenov // Bash. him. zh.. 2013. №4. - 83-85 c.
