CC BY
113
УДК/UDK579.64:632.763.51:631.147
МЕТАБОЛИТЫ ГРИБОВ РОДА TRICHODERMA - ПЕРСПЕКТИВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ ДЛЯ
АГРОТЕХНОЛОГИЙ
METABOLITES OF FUNGI OF THE GENUS TRICHODERMA - A PROMISING COMPONENTS OF MICROBIOLOGICAL PREPARATIONS FOR AGRICULTURAL
TECHNOLOGIES
ПавловскаяН.Е. *, докторбиологическихнаук, профессор, Pavlovsckaya N.E.,Doctor of Biological Sciences, professor ГнеушеваИ.А., кандидаттехническихнаук, Gneusheva I.A.,Candidate of Technical Sciences Дедков В.Н., кандидат технических наук, Dedkov V.N.,Candidate of Technical Sciences, Ботуз Н.И., кандидат сельскохозяйственных наук, Botus N.I.,Candidate of Agricultural Sciences, ЛушниковА.В., аспирант, LushnikovA.V.,graduate student,
МаркинаО.А., аспирант, MarkinaO.A., graduate student ФГБОУВО «Орловский государственный аграрный университет», Россия,
Орёл
OrelState Agricultural University, Russia, Orel Е-mail: ninel.pavlovsckaya@yandex.ru
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
микробиологические препараты, метаболиты, Trichoderma, агротехнологии. KEY WORDS
microbiological preparations, metabolites, Trichoderma, agricultural technologies.
В настоящее время многие страны мира вводят ограничения на применение в сельском хозяйстве химических препаратов. Ученые и производители сельхозпродукции всё больший интерес проявляют к новейшим разработкам агротехнологий - микробиологическим препаратам [7, 2].
Современные агротехнологии представляют собой комплексы технологических операций по управлению продукционным процессами сельскохозяйственных культур в агроценозах с целью достижения планируемой урожайности и качества продукции при обеспечении экологической безопасности и определенной экономической эффективности.
Производственные опыты, проведенные во многих регионах РФ и странах СНГ, показали, что внедрение экологически ориентированных систем сельского хозяйства с применением микробиологических препаратов обеспечивает:
- снижение (на 25-60%) доз минеральных, в первую очередь азотных, фосфорных и микроудобрений;
- увеличение урожая основных культур и повышение качества сельскохозяйственной продукции;
- возможность отказа от использования ряда дорогостоящих пестицидов;
- возможность переориентации ряда хозяйств на более рентабельное производство новых видов продукции, в том числе экологически чистой;
- увеличение рентабельности сельскохозяйственных предприятий на 3050%.
В последнее десятилетие происходит постепенный, но устойчивый рост применения микробиологических препаратов (МБП) в растениеводстве России. Однако и в настоящее время далеко не все внедряемые препараты включены в список, разрешённых к применению, и совместимы с существующими агротехнологиями.
Согласно «Списка пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории РФ, 2008 г.» и «Дополнениям к Государственному каталогу.,.2008 г.» к препаратам микробиологической природы, т.е. содержащих микроорганизмы и/или продукты их метаболизма отнесены:
- фунгициды (Фитоспорин-М, Планриз, Псевдобактерин-2, Гамаир, Глиокладин,Триходермин, Фитолавин и др.);
- регуляторы роста растений (Агат - 25, Бинорам, Эмистим и др.);
- микробиологические удобрения (Экстрасол, Бактофосфин, Агрика, Азофит, Байкал М-1, Экофит и др.).
Живые культуры полезных микроорганизмов, входящих в состав МБП, с момента вступления в контакт с развивающимися тканями растения сопровождают их на протяжении всего последующего цикла развития, образуя различные типы взаимодействия - симбиотические, симбиотрофные, биоконтрольные, пищевых цепей, сигнальные и др. [3, 6, 8].
Все иные препараты, как химической, так и биологической природы, действуют контактно. Их эффективность зависит от химической формулы, времени и площади контакта со способными к взаимодействию, либо больными тканями растения, точности подбора концентрации действующих веществ [4, 10].
При оценке вероятной эффективности и перспектив внедрения МБП в конкретном хозяйстве на определенных группах культурных растений, естественно, следует в первую очередь учитывать следующие обстоятельства:
1 - преимущества и недостатки в сравнении с аналогичными агропрепаратами химической природы;
2 - совместимость с уже апробированными агротехнологиями и сельхозтехникой;
3 - величина, стоимостное выражение и, что не менее важно, предсказуемость ожидаемых как положительных, так и побочных эффектов, в том числе в многолетнем цикле;
4 - необходимость и возможность корректировки схем применения препаратов применительно к характеристикам почвенного покрова, климатическим условиям года, агротехническим и экономическим реалиям сельхозпредприятия [1, 9].
МБП не отменяют агротехники, применения минеральных удобрений и агрохимикатов. Поэтому, актуальным является разработка региональных технологических схем применения конкретных МБП и их корректировка к условиям хозяйства способствуют большей эффективности большинства традиционных агротехнических мероприятий.
Наиболее востребованными окажутся препараты высокотехнологичные, комплексного действия, выпускаемые под контролем ученых, апробированные в различных агроклиматических зонах, с предсказуемой эффективностью.
На сегодняшний день этим требованиям, наиболее полно удовлетворяют жидкие препараты на основе микроорганизмов-антагонистов микроорганизмов. В некоторых случаях применяют микробную массу вместе с выделяемыми метаболитами (обычно антибиотиками). Эти препараты эффективнее и дешевле, так как не требуют разделения компонентов. Таковы препараты бактофит(Bacillussubtilisи продуцируемый антибиотик), Агат-25 (Pseudomonasaureofaciensи продукты метаболизма), триходермин (споровая масса гриба Trichodermalignorumи антибиотики: триходермин, веридин и глиотоксин).
Обширный список препаратов указывает на их востребованность в растениеводстве, они существенно снижают заболеваемость растений грибными инфекциями: фитофторозом, черной ножкой, фузариозом, мучнистой росой и другими, а также бактериозами, что положительно сказывается на урожае и качестве продукции [12].
Относительно невысокая стоимость препаратов и их безопасность позволяют проводить испытания МБП на любых культурах и практически во всех масштабах - от ящика с рассадой до крупного зернового севооборота. В то же время эти препараты экологически и гигиенически безопаснее химических фунгицидов и бактерицидов.
Однако основное достоинство этих препаратов — многокомпонентность является и их недостатком, так как трудно контролировать состав препарата и его остаточные количества в продукции.
В России для борьбы с патогенными микроорганизмами очищенные антибиотики в настоящее время не используют, хотя в мире эта практика существует. Для борьбы с микроорганизмами используют «Фитоверм» — метаболит грибов, который активен против широкого круга вредителей в закрытом и открытом грунте, в том числе против колорадского жука, паутинного клеща, трипсов, тлей и нематод.
Исходя из вышесказанного, целью научно-исследовательской работы являлось исследование влияния метаболитов грибов рода ТпоЬодвгта на патогенные микроорганизмы, с целью обоснования возможности использования в качестве компонента микробиологических препаратов для агротехнологий.
Исследование выполнено в ЦКПНО «Орловский региональный центр сельскохозяйственной биотехнологии» и ИИНИЦ ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет».
В работе использовали штамм Tгiоhodeгmaatгobгunneum(F.B.Rocha, P. Chaverri&W. Jaklitsch, 2015) из коллекции кафедры микологии МГУ, отобранный для дальнейших исследований согласно предварительного скрининга биологической активности. Штамм является подвидом Tгiоhodeгmahaгzianum, широк применяемого в органическом земледелии в качестве фунгицидного препарата.
Глубинное культивирование микромицета проводили в ферментере SartoпusApluS(5 л) на среде Чапека в течение 5 суток при температуре 24-26 °С, в темноте, при перемешивании 120 оборотов в минуту.
Культуральную среду очищали от грибных тел вакуумной фильтрацией через бумажный фильтр. Экстракцию антибиотических соединений проводили этилацетатом. Экстракт упаривали на ротационном испарителе досуха. Полученный остаток восстанавливали в 5 мл 60% раствора этилового спирта и использовали в биологических исследованиях.
Для определения чувствительности микроорганизмов, являющихся основными возбудителями болезней растений и заболеваний в животных в сельскохозяйственной практике, к опытному антибиотическому соединению использовали диско-диффузионный метод (по МУК 4.2.1890-04). Результаты микробиологического тестирования представлены в таблице 1.
Таблица 1. Микробиологическая активность метаболитов грибов рода Trichodermaatrobrunneum
Тест-организмы Диаметр зоны подавления роста тест-организмов, мм
опытное антибиотическое соединение контроль -ципрофлоксацин
Mycobacterium parafortuitum 16 24
Staphylococcus aureus 14 28
E.coli 25 30
Bacillusanthracis 23 33
Fusariumoxysporum 8 12
Aspergillusniger 6 17
Метаболиты данного штамма микромицета проявляют среднюю чувствительность к представленным тест-организмам. Что подтверждает универсальность данного антибиотического соединения, который проявляет фунгицидное и антибактериальное действие.
У грибов рода Trichodermaspp. есть огромный микробиологический потенциал, который должен в полной мере использоваться для широкого применения в различных отраслях экономики, особенно в органическом земледелии [5, 11].
Дальнейшие исследования проводятся в направлении увеличения эффективности и безопасности применения этих грибов в практике.
БИБЛИОГРАФИЯ
1 Druzhinina I.S., Seidl-SeibothV.,Herrera-EstrellaA., HorwitzB.A., KenerleyC.M., MonteE., MukherjeeP.K., ZeilingerS., GrigorievI.V., KubicekC.P. 2011. Trichoderma: the genomics of opportunistic success. Nature Rev. Microbiol. 9 (10): 749-759.
2 El-Hassan S.A., Gowen S.R., Pembroke B. 2013. Use of Trichodermahamatum for biocontrol of lentil vascular wilt disease: efficacy, mechanisms of interaction and future prospects. J. Plant Prot. Res. 53 (1): 12-26.
3 Gams W., Bisset J. 1998. Morphology and identification of Trichoderma. p. 3-34. In: "Trichoderma and Gliocladium" (G.E. Harman, C.P. Kubicek, eds.). Taylor & Francis, London, UK, 393 pp.
4 Hanson L.E., Howell C.R. 2002. Biocontrol efficacy and other characteristics of protoplast fusantsbetween Trichodermakoningii and T. virens. Mycol. Res. 106 (3): 321-328.
5 Harman G.E. 2006. Overview of mechanisms and uses of Trichoderma spp. Phytopathology 96 (2): 190-194.
6 Harman G.E., Howell C.R., Viterbo A., Chet I., Lorito M. 2004. Trichoderma species - opportunistic, avirulent plant symbionts. Nat. Rev. Microbiol. 2 (1): 43-56.
7 Herrera-Estrella A., Chet I. 2004. The biological control agent Trichoderma - from fundamentals to applications. p. 147-156. In: "Fungal Biotechnology in Agricultural, Food and Environmental Applications" (D.K. Arora, M. Dekker). Vol. 21. CRC Press, New York, USA, 700 pp.
8 Howell C.R. 2003. Mechanisms employed by Trichoderma species in the biological control of plant diseases; the history and evolution of current concepts. Plant Dis. 87 (1): 4-10.
9 Kowsari M., Motallebi M., Zamani R.M. 2014. Construction ofnew GFP-tagged fusantsfor Trichodermaharzianum with enhanced biocontrol activity. J. Plant Prot. Res. 54 (2):
122-131.
10 Reino J.L., Guerrero R.F., Hernandez-Galan R., Collado I.G. 2008. Secondary metabolites from species of the biocontrol agent Trichoderma. Phytochem. Rev. 7 (1): 89-123.
11 Schuster A., Schmoll M. 2010. Biology and biotechnology of Trichoderma. Appl. Microbiol. Biotechnol. 87 (3): 789-799. Smoliñska U., Kowalska B., Kowalczyk W., Szczech M. 2014. Thuse of agro-industrial wastes as carriers of Trichoderma fungi in the parsley cultivation. Sci. Hortic. 179: 1-8.
12 http://agrohimija.ru/mikroorganizmy-pochvy/1841-antibioticheskie-veschestva-kak-lechebnoe-sredstvo-v-rastenievodstve.html дата обращения 05.02.2016
