CC BY
377
УДК 632.937
Хищные грибы-гифомицеты против паразитических нематод
Т.В. ТЕПЛЯКОВА, Г.Г. АНАНЬКО
Хищные грибы-гифомицеты найдены практически во всех частях мира, известно более 100 их видов. Наши исследования подтвердили широкую распространенность хищных грибов в природе. Из почв Новосибирской области нами выделено 85 штаммов хищных грибов, из почв окрестностей Кишинева - 12.
Механизм хищничества, возникший в результате длительной сопряженной эволюции, независимо от типа ловушки (клейкие петли или головки, сжимающиеся кольца и т.д.) включает выделение аттрактантов и токсических веществ, проникновение гифы гриба внутрь тела парализованной нематоды, выделение ферментов и антибиотиков для эффективной утилизации жертвы и предотвращения развития конкурирующих микроорганизмов. Для защиты растений от нематод хищные гри-бы-гифомицеты представляют наибольший практический интерес, так как не вызывают устойчивости у вредителя, не загрязняют почву токсинами и не оказывают отрицательного воздействия на полезные организмы.
На примере представителей рода АгШгоЬо1:гуз нами впервые установлено, что хищные грибы существуют в почве в виде особой жизненной формы - хламидос-пор. Конидии, появляющиеся на конидиеносцах при выделении хищных грибов из почвы и их дальнейшем выращивании на ага-ризованных питательных средах, не являются структурами, опре-
деляющими эффективность по отношению к нематодам в природе и устойчивость к почвенному фунгистазису. Незнанием этих особенностей объясняются отрицательные результаты опытов, когда полученные в лабораторных условиях данные об эффективности выделенных из почвы штаммов хищных грибов не всегда совпадали с данными вегетационных или полевых экспериментов. Это было показано на примере пяти штаммов грибов рода Arthrobotrys, проявляющих in vitro практически одинаковую немато-фаговую активность. Но опыты, проведенные в естественных ус-
ловиях с помощью мембранных камер, свидетельствовали, что только два штамма могли являться продуцентами препарата. У неактивных штаммов в почве наблюдался быстрый лизис конидий, мицелия, ловушки были немногочисленны (5-45 на фильтр), тогда как у активных к 14-м суткам наблюдали от 500 до 850 ловушек на фильтр и нарастание числа хла-мидоспор.
Выявление периодичности в появлении ловушек в почве и максимального их образования через 2 недели после внесения грибов в почву объясняет и подтверждает выводы первых исследователей о целесообразности внесения препарата хищных грибов в почву не менее чем за 2-3 недели до высадки растений.
Хищные грибы имеют в почве свою экологическую нишу, трофически связанную с нематодами. Крупные хламидоспоры с их тол-
1. Микроморфология штамма Arthrobotrys oligospora Ftes. BKM F — 3062D: А — конидии и спонтанная ловушка, х400; Б — клейкие петли гриба вокруг нематоды, х400
b H
2. Микроморфология штамма Duddingtonla flagrans Dudd. F-882: А — конидии и хламидоспоры, х200; Б — нематода в клейких петлях, х200
стыми меланизированными оболочками недоступны для клещей, амеб и других представителей почвенной фауны. Ловушки, появление которых инициируется присутствием личинок нематод, часто возникают сразу на ростковой гифе. На поверхность ловушек выделяются биологически активные соединения, участвующие в механизме хищничества. Они не растворимы в воде и не подвергаются быстрому разрушению почвенными микроорганизмами. Особая роль в этих процессах принадлежит терпеновым соединениям.
Одна из важных задач - поиск эффективных штаммов и изучение их нематофаговой эффективности не только в лабораторных, но и природных условиях.
Из выделенных нами нематофа-говых грибов для практического применения представляют интерес два штамма хищных грибов-гифомицетов, с которыми, в рамках проекта АФГИР (Американский фонд гражданских исследований и развития), проводится работа по созданию биопрепарата для защиты растений от паразитических нематод. Первый штамм Arthrobotrys oligospora Fres. BKM F - 3062D (рис. 1) получен
путем моноконидиального отбора из изолята, выделенного в 1982 г. из почвы березового насаждения в окрестностях п. Краснообск Новосибирской области.
Конидиеносцы простые с 1-2 узлами на вершине. Конидии имеют средний размер 27,2 х 16,1 мкм, удлиненно грушевидные, двукле-точные, собраны в головки по 6 и более конидий. Ловчие органы в виде петель, колец и их сплетений могут образовываться спонтанно на питательной среде. Присутствие нематод стимулирует массовое образование колец. В 1990 г. нами была разработана технология получения биопрепарата нематофагин-БЛ на основе этого штамма в условиях биолабораторий.
Второй штамм Duddingtonia Аадгапэ Dudd. F-882, патент РФ 225367 (рис. 2). был выделен из тепличного грунта в совхозе «Ки-ровец» (г. Новосибирск) в 1989 г.
В культуре в основном формируются круглые хламидоспоры диаметром 25-55 мкм с темно-коричневой и толстой грубо-бородавчатой оболочкой. В присутствии нематод этот штамм так же, как и предыдущий, образует клейкие петли и их сплетения.
Оба штамма поддерживаются в
Коллекции культур микроорганизмов ГНЦ «Вектор». Имеется заключение Научно-исследовательского института медицины труда и экологии человека Российской академии медицинских наук (г. Ангарск), аккредитованного как испытательный центр в Системе сертификации ГОСТ Р (РОСС. RU. 0001.510164) о невирулентности, нетоксичности, нетоксиногеннос-ти вышеназванных штаммов.
Обоснован способ получения биопрепарата на основе мицелия глубинной культуры хищных грибов.
Получение жидкой формы экономически выгодно и экологически целесообразно. Хотя такая форма не может длительно храниться, она эффективна и может производиться непосредственно перед применением. Для получения препарата с длительным сроком хранения(до 2 лет) требовалось разработать регламент получения препарата на основе D. "Иадгапв, содержащего хлами-доспоры, устойчивые к неблагоприятным условиям. С этой целью могут использоваться известные способы выращивания грибов на зерне злаковых культур, особенно в условиях биолабораторий. Нами создан способ получения
биопрепарата на вермикулите, который позволяет через 5 суток после внесения в вермикулит 2-суточной жидкой культуры гриба получать сухой препарат, содержащий в 1 г 4-6 х105 хлами-доспор.
Для проведения опытов жидкую форму в небольших количествах получали с помощью ферментера БИОК. Для масштабных испытаний жидкого препарата в 2005 г. была проведена наработка в ООО ПО «Сиббиофарм» 6,5 т жидкого препарата. Испытания проводили на овощных культурах в тепличном комбинате ОАО «Суховский» (г. Кемерово) и в теплице Новосибирского метрополитена, на землянике во Всероссийском институте биологической защиты растений (г. Краснодар) и на цветоч-
ных и декоративных культурах в тепличном комбинате «Цветы Сибири» (г. Новосибирск).
Жидкая и сухая препаративные формы испытаны нами против золотистой картофельной нематоды, которая активно распространяется в Новосибирской области. В этой работе принимала участие фитогельминтолог Т.Н. Шиабова.
Поскольку часть результатов опубликована, здесь хотелось бы привести только некоторые данные и остановиться на их обсуждении, чтобы были лучше понятны свойства хищных грибов и особенности их использования на практике для защиты растений от нематод.
Для отработки доз применения сухой формы препарата (на вермикулите) против галловых нема-
тод растений был заложен вегетационный опыт. В сосуды помещали по 400 г почвы, взятой из очага сильного поражения корневой системы огурца мелойдогинозом (5 баллов). Доза внесенного препарата составляла 1, 2 и 3 % от массы почвы. В каждом варианте было по 20 сосудов. В них высаживали проросшие семена огурца сорта Королек. Через 1 месяц измеряли высоту растений, площадь листовых пластин, длину корней и балл поражения корневой системы мелойдогинозом (табл. 1).
Хотя корневая система у всех опытных растений была в основном очищена от нематод, наилучшими рост и развитие растений были в варианте с 1 % препаратом, что, возможно, связано с незначительным токсическим эффектом биопрепарата в повышенных дозах на начальных стадиях развития растений огурца. Этот опыт подтвердил полученные нами ранее данные об оптимальной дозе применения биопрепарата для защиты растений от нематод.
Была изучена эффективность биопрепарата на других видах паразитических нематод, в частности, на цистообразующей нематоде картофеля - культуры, занимающей в Сибири одно из ведущих мест.
На участке с высоким уровнем зараженности почвы картофельной нематодой Globodera rosto-chiensis (10-12 тысяч личинок на 100 г почвы) препарат на основе штамма D. flagrans F-882 в сухой и жидкой форме вносили под сорта картофеля Свитанок Киевский, Любава (восприимчивые к нематоде) и Никита (устойчивый) в дозе 150 г/м2 в лунки при посадке в мае 2006 г.
По всем сортам на стадии всходов отмечали стимулирующее влияние препарата, особенно в
Таблица 1
Зависимость показателей развития растений огурца сорта Королек и их поражения мелойдогинозом от дозы препарата через месяц послее внесения
Вариант Высота растений (см) Площадь листовой пластины (см2) Длина корня (см) Балл поражения корня мелойдогинозом
D. flagrans F- 882 (сухая форма), 1 % 14±0,3 64±1,2 15±0,3 1
То же, 2 % 13,4±0,2 62,6±1 12,7±0,3 1
», 3 % 12,9±0,2 51,6«2,2 12,1±0,3 1
Контроль 12,5±0,2 44±2,5 10.5±0,5 5
Таблица 2
Влияние препарата на основе штамма Duddingtonia Иа^аш F-882 на зараженность растений картофеля Globodeгa гostochiensis (среднее по повторностям)
Фаза бутонизации Уборка клубней
Вариант Самок на одно растение (экз.) Биологическая эффективность (%) Самок на одно растение (экз.) Биологическая эффективность (%)
Свитанок Жидкая форма 16,3±2,8 28,2 12±1,8 52
Киевский Сухая 5±0,8 77,9 8±1,2 68
Контроль 22,7±3,2 - 25±4,1 -
Любава Жидкая форма 5±0,8 79,2 8±1,1 60
Сухая 3±0.5 87,5 6±0,9 70
Контроль 24±3,9 - 20±3,2 -
Никита Жидкая форма 0 0 0 0
Сухая 0 0 0 0
Контроль 0 0 0 0
жидкой форме. Данные по действию препарата на зараженность картофеля нематодой представлены в табл.2.
Снижение зараженности картофельной нематодой у восприимчивых сортов было выше в вариантах с препаратом на вермикулите по сравнению с жидкой формой (68-70 % против 52-60 %), хотя по урожайности на восприимчивых сортах лучше себя проявила жидкая форма, что, возможно, связано со стимулирующим эффектом, который отмечался у этой формы уже на стадии всходов.
В декабре 2005 - начале января
2006 г. был заложен опыт для оценки не только нематофагово-го эффекта жидкой формы препарата, его стимулирующего влияния на рост и развитие растений, но и пролонгированности действия.
В двух теплицах (каждая площадью по 1500 м2), сильно зараженных нематодами, внесли препарат в дозе 1 % от массы почвы под растениями огурца сорта Эффект (2 л/м2), всего 2400 л препарата на теплицу. 28 февраля 2006 г. опытные растения выглядели лучше, чем контрольные, были выше на 25-30 см, с зелеными листьями, а собранный урожай на момент учета - выше, соответственно 641 и 630 кг/м2, по сравнению с 229 и 531 кг/м2 в контроле.
Данные по урожайности огурца в этих же теплицах за 20062008 гг. свидетельствуют о длительности эффективного действия биопрепарата на растения.
В первом обороте в 2006 г. урожайность огурца в опытных теплицах была выше на 0,1-1 кг/м2, в
2007 г. - на 0,6-0,7, в 2008 г. - на 1,3-2,8 кг/м2, по сравнению с контролем.
Пролонгированный эффект прослеживался и при сравнении урожайности аналогичных гибри-
дов огурца и томата во втором обороте. Такой эффект мы наблюдали ранее при испытании в тепличных комбинатах «Кировец» г. Новосибирска и «Индустриальный» г. Барнаула. Специальные опыты в сосудах подтвердили защитное действие хищных грибов от галловых нематод в течение 3 лет, что связано с жизнеспособностью хламидоспор в почве и их способностью переживать неблагоприятные периоды, такие как высушивание почвы, понижение температуры, некоторые обработки.
Результаты вегетативных и производственных опытов на овощных культурах по влиянию сухой и жидкой форм препарата на основе Duddingtonia flagrans на пора-женность растений паразитическими нематодами свидетельствуют об их эффективности.
Оптимальной дозой для жидкой формы препарата при сплошной обработке является 2 л на 1 м2, сухого препарата - 100-150 г/м2.
Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Роспотребнадзора
ЛИТЕРАТУРА
АгасьеваИ.С., ФедоренкоЕ.В., Тепля-кова Т.В., Ананько Г.Г. Испытание нема-тофагового препарата на основе гриба Duddingtonia flagrans против стеблевой нематоды земляники Anguillulina dipsaci Ritz. /Материалы докладов научно-практ. конф. «Биологическая защита растений, перспективы и роль в фитосанитарном оздоровлении агроценозов и получении экологически безопасной сельскохозяйственной продукции», Краснодар, 2008, вып. 5, с. 189-193.
Беккер З.Э. Терпеновый обмен грибов из родов Trichothecium и Arthrobotrys и гипотеза механизмов хищничества и микопаразитизма. /Известия АН Туркменской ССР, 1972, № 6, с. 28-33.
Теплякова Т.В. Биоэкологические аспекты изучения и использования хищных грибов-гифомицетов. - Новосибирск, 1999, 252 с.
Теплякова Т.В., Ананько Г.Г., Агасьева И.С., Федоренко Е.В. Пролонгированное действие нематофагового препарата на основе гриба Duddingtonia flagrans против галловых нематод на огурцах. - Биологическая защита растений - основа стабилизации агроэкоси-стем. /Материалы докладов научно-практ. конф. «Биологическая защита растений, перспективы и роль в фитосани-тарном оздоровлении агроценозов и получении экологически безопасной сельскохозяйственной продукции», Краснодар, 2008, вып. 5, с. 303 - 306.
Аннотация. Изучен механизм хищничества и особенности жизнедеятельности нематофаговых грибов в почве. Выделены два эффективных штамма из почвы. Разработан регламент получения препарата на основе штамма Duddingtonia flagrans F-882 . Проведены испытания препарата на различных культурах в закрытом грунте против разных видов нематод (корневая, стеблевая, цис-тообразующая). Показаны стимулирующий эффект препарата на рост и развитие растений, защитное действие от нематод. Установлено пролонгированное защитное действие от нематод в течение 3 лет.
Ключевые слова. Механизм хищничества, нематофаговые грибы, паразитические нематоды растений, ловушки, штаммы, препаративные формы, испытания, эффект.
Abstract. Mechanism of predatory act and ecological properties of nemato-phagous fungi were studied. Two effective strains were selected from soil. The technological regulations for manufacture of preparation based on efficient strain of nematophagous fungus Duddingtonia flagrans F-882, intended for agricultural plants against parasitic nematodes, were developed. Trials of developed preparation were conducted using various crop cultures and various nematode species. Stimulatory effect of the biopreparation on plant growth and development was demonstrated. The preparation decreased the soil infection and increased the yield. A prolonged action of the biopreparation during three growth cycles was shown by the example of cucumber plants.
Key words. Mechanism of predation act, nematophagous fungi, plant parasitic nematodes, traps, preparation forms, trials, effect.
