CC BY
27
УДК 632.937.1.04+632.981.32
Ривера Сидорова И., Бехбудзада Н.Б, Журавлёва А.С, Шагаев А.А.; Марквичёв Н.С.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ TRICHODERMA VIRIDEИ FUSARIUM OXYSPORUM НА РАННИХ ЭТАПАХ ПРОРОСТАНИЯ СПОР
Ривера Сидорова Ирина, магистр 1-го курса факультета биотехнологии и промышленной экологии, e-mail: [email protected]
Бехбудзада Нурлан Башир-оглы, аспирант 3-го курса факультета биотехнологии и промышленной экологии; Журавлёва Александра Сергеева, студентка 4-го курса факультета биотехнологии и промышленной экологии; Шагаев Антон Александрович, аспирант 2-го курса факультета биотехнологии и промышленной экологии; Марквичёв Николай Семёнович, к.т.н., доцент кафедры биотехнологии; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
В условиях современного растениеводства предобработка семян сельскохозяйственных культур очень важна. В настоящее время обработку семян проводят химическими фунгицидами, что приводит к различным негативным последствиям. Целью работы было изучение возможности применения Trichoderma viride в качестве фнгицидного агента при обработке семян. В статье изучено взаимодействие Trichodrma viride и Fusarium oxysporum при проростании спор на разных питательных средах. Показано, что использование Trichoderma viride в качестве фунгицидного агента вполне оправданно. Наблюдается антогонистическое действие T. viride на F. oxysporum на самых ранних этапах проростания спор.
Ключевые слова: Фунгицид, Trichoderma viride, Fusarium oxysporum, прорастание спор, обработка семян
STUDY OF THE INTERACTION OF TRICHODERMA VIRIDE AND FUSARIUM OXYSPORUM IN THE EARLY STAGES OF SPORE GERMINATION.
Rivera Sidorova Irina, Behbudzada Nurlan Bashir-ogli, Zhuravleva Aleksandra Sergeevna, Shagaev Anton Aleksandrovich, Markvichev Nikolay Semenovich.
D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia.
In modern crop production, seed pre-treatment of crops is very important. Currently, seed treatment is carried out with chemical fungicides, which leads to various negative consequences. The aim of the work was to study the possibility of using Trichoderma viride as a fungicidal agent in seed treatment. In the article was studied the interaction of Trichoderma viride and Fusarium oxysporum during the germination of their spores at early stages in different culturet media. It was shown that the use of Trichoderma viride as a fungicidal agent is justified. The antagonistic effect of T. viride on F. oxysporum is observed at the earliest stages of the spore's germination
Key words: Fungicide, Trichoderma viride, Fusarium oxysporum, spore germination, seed treatment
Пестициды широко используются в сельском хозяйстве для улучшения урожая и качества продуктов, для борьбы против вредителей такие как бактерий, грибы, паразиты, насекомых и фитопатогенных микроорганизмов.
Несмотря на потенциальную токсичность пестицидов для продуктов и даже здоровье человека, их использование является необходимостью чтобы сохранить урожаи и стандарты качества продуктов. Однако их неограниченное применение может влиять негативно на окружающую среду, они могут накапливаться на почве, на воде, а также могут передаваться через пыль и накопиться в тканях животных и растениях [1].
Учитывая ограничения с ростом населения мира и изменение климата, растет интерес к развитию сельскохозяйственных практик в сочетании с другими инструменты (например, обработка семян), которые могут уменьшить использование агрохимикатов и одновременно улучшить качество и безопасность продуктов [2]. В основном, производители предпочитают обработку семян, которая проста использовании и может защитить урожай от биотических (например, фитопатогенов) и абиотического стресса (например,
засуха). В последнее время, обработка семян микроорганизмами считается недорогой и эффективной технологией для эффективного растениеводства. Кроме того, нынешний сельскохозяйственный оборудование может высаживать однородные (по размеру и форме) семена с покрытием более равномерно, а также лучше контролировать плотность посадки [3].
Агенты биологического контроля используются в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями такими как насекомые, бактерии, грибы и других фитопатогенные микроорганизмы.
Биологический контроль патогенов стал неотъемлемым компонентом борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур.
Одним из самых известных и эффективных агентов биологического контроля является Trichoderma viride.
Большое количество исследований посвящено взаимодействию Trichoderma viride с фитопатогенными формами микроорганизмов. Многие виды Trichoderma используются как средства биоконтроля против множества патогенных микроорганизмов растений. Род привлек значительное научное внимание и приобрели
огромное значение в последние несколько десятилетий благодаря его способности противостоять фитопатогенным микроорганизмам.
Существуют различные механизмы, с помощью которых Trichoderma может бороться с болезнями растений, такие как конкуренция с возбудителями за место и питательные вещества, микопаразитизм, антагонизм к патогенам, а также способностью индуцировать собственную защиту растения [4].
Для полноценного понимания механизмов взаимодействия микроорганизмов важно понимать проявляется ли антагонистическая активность на этапе прорастания спор.
Для этого было необходимо изучить развитие и взаимодействие спор Trichoderma viride и Fusarium oxysporum на богатой питательной среде Чапека и на среде содержащей модели экссудатов,
для этого использовали метод проращивания спор на «слайдах».
Метод «слайдов» основан на нанесение в виде суспензий спор с концентрацией 10' КОЕ/мл и объемом 0,2 мл, на стерильное стекло с агаризованной питательной средой Чапека и на среде содержащей модели экссудатов с составом: 0,1 г/л -лимонной кислоты; 0,1 г/л - дрожжевой экстракт; 0,1 г/л - янтарная кислота [5]. После чего, получившиеся препараты микроскопировали сразу и определяли начальные размеры спор данных микроорганизмов с помощью окуляр-микрометра, далее препараты, помещали во «влажные камеры» и термостатировали при температуре 28°С. Препараты
микроскопировали каждый час в течении 18 часов. Результаты развития спор Trichoderma viride и Fusarium oxysporum представлены на рисунках 1,2 [6].
Рисунок 1. Изменение средней длины гиф Р.охуврогит при культивировании на питательной среде Чапека(1), и на среде содержащей экссудаты (2).
Из рис.1 видно то, что рост F.oxysporum начинается на третьем часу на питательной среде Чапека и на среде содержащей модели экссудатов, то есть, нет различие между временем прорастания микроорганизма.
Прорастания Trichoderma лппёе как видно в рис.2, начинается на 12 часу на питательной среде Чапека, а на среде модели экссудатов споры проросли с небольшим отставанием.
Увеличенное время прорастания спор Trichoderma viride на среде моделирующией экссудаты возможно связано с нехваткой питательных веществ которые находятся в модели экссудатов. На среде Чапека, микроорганизм имеет все необходимы макро и микроэлементы, а на среде модели экссудатов, содержит меньшее количество питательных веществ. В природных условиях, единственным источником различных питательных веществ для микроорганизмов являются экссудаты, которые выделяются постоянно, поэтому, изучение развитие и свойства спор, изучаемых культур, слудует проводит на средах, которые содержать модели экссудатов. В прикорневой зоне находятся
Рисунок 2. Изменение средней длины гиф Тм^е при культивировании на питательной среде Чапека(1), и на среде содержащей экссудаты (2).
различные микроорганизмы, которые могут взаимодействовать между с собой, поэтому, необходимо понимать как на начальных этапах, споры изучаемых микроорганизмов,
взаимодействуют между с собой.
В связи с этим, следующей задачей было исследование времени прорастания спор при одновременном внесении двух микроорганизмов на агаризованную питательную среду Чапека и среду, содержащую модель экссудатов, а также при внесении спор F.oxysporum после прорастания спор T.viride. Необходимо было понять как будут себя ввести данные микроорганизмы и если есть различие между временем прорастания спор при их внесении одновременно, и при внесение спор F.oxysporum к проросшим спорам T.viride.
При одновременном внесении, суспензию спор данных микроорганизмов, вносили одновременно на стерильное стекло с агаризованной средой Чапека и на модели экссудатов. После чего микроскопировали сразу, а далее каждый час.
При внесении спор F.oxysporum на проросшие споры T.viride, T.viride оставляли
прорастать до того момента, когда начались появляться гифы, то есть, на 12 часу на питательной среде Чапека и на 13 часу на
среде содержащей модели экссудатов, после чего, наносили суспензию спор Fusarium oxysporum,
а дальше микроскопировали каждый час чтобы наблюдать их взаимодействие.
Результаты исследования, представлены на рисунке 3, 4.
Рисунок 3. При одновременном внесении спор: изменение средней длины гиф F.oxysporum (1) и T.
Viride (2) в модели экссудатов
На рисунке 3, видно то что, при одновременном культивировании, время
прорастания спор F.oxуsporum не меняется в модели экссудатов, то есть, рост спор начинается на третьем часу, также как на эксперименте при отдельным культивированием, также происходит с спорами T.viride при одновременном культивировани с F.oxysporum,начинают свои рост на 12 часу. Однако, средняя длина гиф F.oxysporum после 12 часа (начала прорастания спор T.viride) составляет 60 мкм на среде экссудатов, что значительном меньше средней длины гиф при индивидуальном культивировании. Это может быть связано с тем, что при одновременном культивировании спор F.oxysporum с спорами T.viride происходит подавление F.oxysporum после того как споры T.viride прорастают.
Из рисунка 4, видно то что, время прорастания спор у F.oxysporum на среде модели экссудатов, начинается как на контроле, на 3 часу. Однако, развитие гиф замедляется более заметно.
Возобновление интереса к биологическому контролю с использованием Trichoderma viride, отвечает обеспечению экологической устойчивости и продуктивного и устойчивого сельского хозяйства путем применения принципов экологии к борьбе с болезнями.
Это вероятно связанно с тем, что при внесении спор F.oxysporum к проросшим спорам Trichoderma viride, Trichoderma viride ведет активную борьбу за субстрат, а также проявляет антагонистическую активность на стадии прорастания спор.
Полученные на данной стадии исследований результаты позволили убедиться в том, что
Рисунок 4. При внесении F.oxysporum после прорастания
спор T. Viride: изменение средней длины гиф F. oxysporum (1) и T.viride (2) на модели экссудатов.
Trichoderma viride проявляет антагонистические
свойства даже при прорастании спор.
Список литературы
1. Noyes P. D. et al. The toxicology of climate change: environmental contaminants in a warming world //Environment international. - 2009. - Т. 35. - №. 6.
- С. 971-986.
2. Hazra D. K., Patanjali P. K. Seed coating formulation technologies: an environmental biology friendly approaches for sustainable agriculture //Bioscience Methods. - 2016. - Т. 7. - №. 5.
3. Rocha I. et al. Seed coating with inocula of arbuscular mycorrhizal fungi and plant growth promoting rhizobacteria for nutritional enhancement of maize under different fertilisation regimes //Archives of Agronomy and Soil Science. - 2019. -Т. 65. - №. 1. - С. 31-43.
4. Harman G. E. et al. Interactions between Trichoderma harzianum strain T22 and maize inbred line Mo 17 and effects of these interactions on diseases caused by Pythium ultimum and Colletotrichum graminicola //Phytopathology. -2004. - Т. 94. - №. 2. - С. 147-153.
5. Исследование роста trichoderma viride и fusarium oxysporum на твёрдых микробиологических средах, содержащих экссудаты растений огурца / А. А. Шагаев, В. В. Соколова, А. А. Самородова и др. // Успехи в химии и химической технологии.
— 2016. — Т. 30, № 9. — С. 39-41.
6. Ривера Сидорова И. Исследование возможности применения метода биологической протравки семян для снижения фунгицидной нагрузки: диплом.работа. РХТУ им. Менделеева, 2019
