В последнее время усилилось внимание к разработке биологических средств борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных, технических, плодовых культур. Биологические препараты при своей специфичности и высокой эффективности позволяют избежать многих нежелательных изменений в биоценозах, устранить загрязнения окружающей среды, они безвредны для растений, животных и человека.
Многочисленными исследованиями было показано, что некоторые микроорганизмы-антагонисты могут существенно стимулировать рост, развитие, обменные процессы растений и, при правильном применении биотехнологии, можно существенно повысить урожай и улучшить его качество; это объясняется тем, что микроорганизмы способны к продуцированию ростовых веществ и антибиотиков, иммунизации растений, увеличению поглотительной активности корней. В настоящее время усиление роста растений при помощи микроорганизмов осуществляется как непосредственным применением микробов-активаторов, так и использованием микробных метаболитов разной степени очистки.
Для борьбы заболеваниями помидора существует ряд химических препаратов. Однако они имеют ряд отрицательных сторон:
− токсичны для человека и животных;
− накапливаются в почве, воде, растениях;
− возникают устойчивые (к химическим средствам) популяции вредных организмов.
Устранение этих нежелательных последствий возможно лишь через поиск новых высокоэффективных и в то же время экологически безопасных средств защиты растений. Проблемы охраны окружающей среды требуют развития новых нехимических методов, особенно в защищенном грунте.
В нашей стране исследование по биологическим методам борьбы с фитопатогенными грибами были начаты еще в 1930-х годах и широко проводятся в настоящее время во многих научно-исследовательских учреждениях. В результате их установлена перспективность использования триходермина (препарата триходермы зеленой) в защите растений от грибных болезней.
Изучение видов Trichoderma представляет большой практический и теоретический интерес в связи с их использованием в деятельности человека. Грибы этого рода широко распространены в природе и встречаются на многих субстратах, но чаще в почве и на мертвой древесине. Они играют ключевую роль в сообществе микроорганизмов и применяются во многих областях человеческой деятельности. Виды этого рода используются для получения целлюлозолитических и некоторых других ферментов, для биологического контроля болезней растений и биологической очистке почвы. Они широко используются как биологические агенты для контроля возбудителей заболеваний растений. При рекомендации штамма продуцента для создания биопрепаратов учитывается, как правило, его способность подавлять ряд фитопатогенных грибов и технологичность штамма. В последнее время появились сведения, что разные виды рода Trichoderma способны также вырабатывать фитогормоны (ауксины, этилен, цитокинины) и оказывать, помимо защитных свойств, прямое стимулирующее действие на рост растения. Такие воздействия грибов рода Trichoderma на развитие растений очень важны для применения их в сельском и лесном хозяйстве, а также для понимания роли этих грибов в природных и искусственных экосистемах.
В настоящее время остро стоит проблема поиска новых перспективных направлений в сельском хозяйстве при использовании технологий, безопасных для здоровья человека, животных и биоты вообще плодородия грунта, безотходное использование сельскохозяйственной продукции. Важнейшее место в подобных системах земледелия принадлежит микробиологическим препаратам. По данным литературы, созданные на их основе ризосферных микроорганизмов биоудобрения повышают урожайность овощных и ягодных культур на 20–30 %, зерновых и зерно-бобовых на 15–20 %, хлопчатника, бахчевых и кормовых трав до 20–30 %. Помимо оттого, повышается иммунитет растений, невосприимчивость к различным грибковым заболеваниям (Fusarium spp., Verticillium spp и др.), а так же к действию низких температур и других стресс-факторов.
Объектом наших исследований являлся штамм микромицета Trichoderma lignorum 3M, изолированный из природной популяции склеоциев гриба Botrytis cinerea Pers. Штамм предложен для защиты овощных и зерновых культур от патогенных грибов — возбудителей корневых и прикорневых гнилей Botrytis cinerea Pers. и бактерий Pseudomonas syringae, вызывающей базальный бактериоз зерна и стимуляции роста растений. Материалом для исследований служили семена пшеницы и образцы почвы, отобранные в области ризосферы и корнеобитаемого слоя почвы растений пшеницы (5–10 см) с участка проведения мелко-деляночного опыта на экспериментальной базе. Антифунгальные свойства гриба Trichoderma lignorum 3M, по отношению к патогенам Botrytis cinerea Pers и Pseudomonas syringae изучали методом блоков на твердой картофельно-сахарозной питательной среде. Культивировали при температуре 250С. Антифунгальную активность гриба, Trichoderma lignorum 3M, выращенного на жидких питательных средах определяли методами, основанными на способности БАВ диффундировать в агаровых средах и образовывать зоны отсутствия роста используемых тест-организмов. Извлечение БАВ из жидкой фракции проводили отдельно трёхкратной экстракцией каждым из растворителей и смесью указанных растворителей.
Полученные экстракты тестировали на антифунгальную активность по отношению к Botrytis cinerea Pers и Pseudomonas syringae методом диффузии в агар с использованием металлических цилиндриков и бумажных дисков. Для определения наличия БАВ в проявленных пятнах, разделенные зоны соскабливали с пластинки вместе со слоем сорбента, компоненты экстрагировали в растворитель (петролейный эфир), отфильтровывали от остатков сорбента и концентрировали на роторном испарителе. Полученное чистое вещество тестировали в отношении Botrytis cinerea Pers и Pseudomonas syringae методом цилиндриков и бумажных дисков. Антифунгальную активность экстрактов оценивали по наличию зон ингибирования тест-объекта. Стимулирующий эффект гриба Trichoderma lignorum 3M, определяли методом колеоптилей. В опыте использовали:
1) культуральную жидкость № 1 гриба Trichoderma lignorum 3M, полученную методом поверхностного культивирования на жидкой питательной среде из пивного сусла с содержанием сахара 40 по Баллингу при температуре 25–270С, возраст 10 дней.
2) культуральную жидкость № 2, полученную методом глубинного культивирования Trichoderma lignorum 3M, на этой же среде в течение 90 часов при температуре 25–270С.
3) колеоптили пшеницы, полученные в результате проращивания зерен пшеницы в эксикаторах на влажной фильтровальной бумаге при температуре 24–250С в течение 3–4-х суток. Колеоптили по 10 штук длиной 1 см помещали в испытуемые жидкости на 24 часа при комнатной температуре.
Доказано положительное воздействие сапрофитного гриба Thrichoderma spp. на рост высших растений благодаря выделению физиологически активных веществ. Наибольший эффект отмечен при разведениях 1:10 и 1:50, при которых длина колеоптилей была равна 14,00 мм и 14,23 мм, их прирост за сутки по отношению к контролю (вода) составлял 1,60 мм и 1,83 мм, или 12,9 % и 14,8 % соответственно, а по отношению к контролю (питательная среда) 2,84 мм и 3,07 мм, или 25,4 % и 27,5 % соответственно. В культуральной жидкости № 2, полученной методом глубинного культивирования на среде такого же состава, метаболиты гриба стимулировали рост колеоптилей при разведениях водой 1:100 и 1:200. Прирост за сутки по отношению к контролю вода составлял 1,17 мм и 1,40 мм, или 10,7 % и 12,8 % соответственно, по отношению к контролю питательная среда прирост был равен 1,37 мм и 1,60 мм, или 12,4 % и 14,5 % соответственно. Антифунгальную активность Trichoderma lignorum 3M по отношению к патогенам Botrytis cinerea Pers и Pseudomonas syringae определяли при культивировании гриба на агаризованных и жидких питательных средах. Большое количество научных работ показывает, что отдельные штаммы рода Trichoderma могут подавлять различные фитопатогены на широком спектре растений. Из числа активных штаммов отбирают микроорганизмы, которые способны влиять на рост возбудителей болезней, колонизировать фитопатогены (зона нарастания) и ингибировать их развитие (зона отсутствия роста). На агаризованных средах антифунгальное и антибактериальное действие Trichoderma lignorum 3M определяли методом блоков. При встречном росте и одновременном посеве гриба Trichoderma lignorum 3M и патогена Botrytis cinerea Pers при температуре 250С на 2–4- е сутки происходило образование прозрачной зоны лизиса, в связи с синтезом антибиотиков Trichoderma lignorum 3M. В последующие дни отмечено нарастание зоны лизиса на колонии Botrytis cinerea Pers, а к 6-му дню рост патогена был полностью остановлен (рис. 1).
Рис. 1. Антагонизм гриба Trichoderma lignorum 3M к патогенам: а) Botrytis cinerea Per.; б) Pseudomonas syringae
Таким образом, в результате изучения антифунгальной и антибактериальной активности гриба Trichoderma lignorum 3M по отношению к патогенам Botrytis cinerea Pers и Pseudomonas syringae было установлено, что антагонист продуцирует антифунгальные и антибактериальные вещества, которые могут локализоваться в разных фракциях культуральной жидкости, а так же обладает высоким ростостимулирующим эффектом на сельскохозяйственные растения. Данный штамм в дальнейшем может использоваться нами для получения высокоэффективного препарата с широким спектром антагонистической и ростостимулирующей активности.
Литература:
- Аспите А. Ф., Швинка Ю. Э., Стрикаускас C. B. Использование триходермина для защиты растений от фитопатогенных микромицетов // Вестник с.-х. науки, 1981. – № 9. С. 114–118.
- Барахтянская Н. Г., Дубов Ю. Г. Биологические препараты для защиты растений // Защита раст., 1986. – № 3. – С. 13.
- Егоров Н. С. Основы учения об антибиотиках. Москва: Наука, МГУ, 2004.528 с.
- Халилов Д. А. Выделение из различных экологических условий триходермы и изучение ее в борьбе с вертицелезным вшггом хлопчатника в Азербайджане. Автореф. дис. канд. биол. наук. Ташкент, 1984. – 23 с.
