Исследован характер и динамика микроскопических повреждений мицелия фитопатогенных грибов рр. Fusarium и Pyrenophora при совместном культивировании со штаммом-продуцентом биопрепарата B. subtilis BZR 336g. Установлено, что штамм B. subtilis BZR 336g может проявлять гиперпаразитизм по отношению к микромицетам рода Fusarium. Выдвинуты возможные механизмы наблюдаемых изменений мицелия патогенов.
Ключевые слова: встречные культуры, микроскопирование, механизм взаимодействия, штамм-антагонист, Bacillus subtilis, Fusarium graminearum, Fusarium oxysporum var. orthoceras, Pyrenophora triciti-repentis.
The nature and dynamics of microscopic mycelium lesions of pathogens Fusarium and Pyrenophora when co-cultured with the biopesticide-producing strain B. subtilis BZR 336g was researched. It was established that the strain B. subtilis BZR 336g may act as a hyperparasite towards phytopathogenic fungi of the genus Fusarium. Possible mechanisms of the observed changes in the mycelium of pathogens were proposed.
Keywords: dual cultures, microscopic examination, phytopathogen mycelium lesions, antagonistic strain, Bacillus subtilis, Fusarium, Pyrenophora.
Грибы родов Fusarium и Pyrenophora являются одними из возбудителей экономически значимых болезней озимой пшеницы. Разработка и применение микробных биопрепаратов – один из перспективных методов снижения вредоносности указанных патогенов.
Создание эффективных микробиологических средств защиты растений предполагает изучение механизмов взаимодействия микробов-антагонистов с патогенами. Поэтому задача настоящего исследования - изучить механизм антифунгального действия перспективного штамма-продуцента биопрепарата B. subtilis BZR 336g в отношении возбудителей фузариоза и желтой пятнистости листьев озимой пшеницы. Совместное культивирование осуществляли на оптимизированной агаризированной среде (ориг.) методом встречных культур в течение десяти суток при температуре 28 ºС [1].
Объектом данного исследования послужили новый штамм-продуцент биопрепарата B. subtilis BZR 336g [2], а также культуры фитопатогенных грибов Fusarium graminearum Schwabe, F. oxysporum var. orthoceras (App. et Wr.) Bilai и Pyrenophora triciti-repentis (Died.) Drechsler из коллекции ФГБНУ ВНИИБЗР.
При микроскопировании встречных культур штамма B. subtilis BZR 336g с грибами рода Fusarium нами было условно выделено две формы воздействия антагониста на тестируемые грибы: дистантное и контактное. При дистантном воздействии на вторые-четвертые сутки совместного культивирования между мицелием патогена и культурой бактерии сохранялась стерильная зона и были отмечены первые признаки ингибирования роста мицелия патогена. Для видов рода Fusarium при этом наблюдалось повышенное ветвление и израстание гиф, а также вздутие их апикальных сегментов. Затем на четвертые-седьмые сутки совместной инкубации происходил массовый разрыв апиксов гиф, вакуолизация цитоплазмы, образование хламидоспор и клеток хламидоспорового типа. Отмечено обильное формирование микроконидий на более ранних этапах развития в варианте с тест-культурой гриба F. oxysporum var. orthoceras и бактерией по сравнению с контролем без антагониста.
Контактное действие наблюдалось на более поздних стадиях совместного культивирования - на пятые-десятые сутки при нарастании бактериальной колонии на гифы патогенов. При этом происходила адсорбция бактериальных клеток на поверхности гиф (рис. 1б), постепенный лизис гиф и, как следствие, полная деградация мицелия патогенов. При этом в контрольном варианте наблюдался нормальный рост и развитие грибов (рис. 1а).
|
|
Рис. 1 - Мицелий F. graminearum на пятые сутки инкубации, увеличение х 400 (ориг.): а - контроль (без антагониста); б - вариант с антагонистом B. subtilis BZR 336g
Патоген P. triciti-repentis оказался более чувствительным к дистантному действию метаболитов штамма B. subtilis BZR 336g: рост мицелия патогена прекращался уже в первые 24 часа совместного культивирования. Прямого контакта с бактериальной колонией не происходило, но при этом наблюдалась пигментация мицелия, деформация, укорочение, вздутие сегментов и распад гиф на отдельные фрагменты, а также выход пигментированного содержимого наружу (рис. 2б). Все вышеуказанные изменения отсутствовали в контрольном варианте без антагониста (рис. 2а).
|
|
Рис. 2 – Мицелий P. triciti-repentis на пятые сутки инкубации увеличение х 400 (ориг.): а - контроль (без антагониста); б - вариант с антагонистом B. subtilis BZR 336g
Таким образом, нами установлено, что исследуемый штамм-продуцент биопрепарата обладает фунгицидной активностью, то есть способен выделять антифунгальные вещества, под воздействием которых происходит ингибирование и разрушение фитопатогенных грибов. Можно предположить, что дистатное действие штамма-антагониста обеспечивается, главным образом, за счет синтеза антифунгальных метаболитов и конкуренции за источники питания, а контактное – за счет гиперпаразитизма. Как установлено нами в более ранних исследованиях, антифунгальные метаболиты исследуемого штамма представлены антибиотическими соединениями, предположительно пептидной природы, и экзоферментами, преимущественно группы липаз и протеаз [3]. Важно подчеркнуть, что рассмотренные аспекты не исчерпывают всех возможных механизмов действия, в связи с чем необходимы дополнительные исследования.
Литература:
1. Егоров, Н.С. Выделение микробов-антагонистов и биологические методы учета их антибиотической активности / Н.С. Егоров. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1957. – 78 с.
2. Положительное решение о выдаче патента РФ от 27.02.2015 г. по заявке на патент РФ № 2013151377 от 20.11.2013 Штамм бактерий Bacillus subtilis BZR 336g для получения биопрепарата против фитопатогенных грибов. / Асатурова А.М., Дубяга В. М.; Заявл. 20.11.2013
3. Павлова, М. Д. Механизм и спектр антифунгального действия новых биопрепаратов на основе бактерий Вacillus subtilis для защиты сельскохозяйственных культур от экономически значимых болезней/ М. Д. Павлова, А.М. Асатурова, Т. М. Сидорова [и др.] // VIII Международная научно-практическая конференция «Биотехнология: состояние и перспективы развития». М.- 2015.- С. 63-64
