Дослідження ізолятів Trichoderma з ґрунтів напівпосушливого біому Каатінга (Бразилія) виявило поєднання антагоністичної активності проти низки ґрунтових патогенів і підвищеної термотолерантності. Автори вважають, що такі місцеві мікроорганізми можуть стати основою для біофунгіцидів, адаптованих до екстремальних умов спеки та дефіциту вологи.
Про це повідомляє сайт Аграрії разом з посиланням на Agropages.
У ґрунтах напівпосушливого біому Каатінга в Бразилії виявили ізоляти грибів роду Trichoderma, які поєднують властивості, важливі для біологічного контролю хвороб рослин, із високою стійкістю до підвищених температур. Дослідження охопило зразки з ділянок природної рослинності та зрошуваних полів дині у штатах Баїя та Піауї.
Загалом ідентифікували 14 ізолятів, що належать до п’яти видів: Trichoderma asperellum, T. asperelloides, T. koningiopsis, T. virens і T. spirale. Автори зазначають, що склад мікробних угруповань змінювався залежно від типу землекористування та хімічних характеристик середовища.
Чому це важливо для напівпосушливого землеробства
Каатінга — єдиний біом, який трапляється виключно в Бразилії; для нього характерні нерегулярні опади, високі температури та рослинність, пристосована до посухи. На тлі цих умов у північно-східних регіонах країни, зокрема в межах біому, розширюється зрошуване землеробство, у тому числі під культури з високою комерційною цінністю, як-от диня.
Водночас інтенсивне вирощування сприяє появі ґрунтових хвороб, які складно контролювати. У матеріалі згадуються збудники, що спричиняють кореневі гнилі та судинні в’янення: Fusarium, Macrophomina, Rhizoctonia, а також ооміцети (нитчасті мікроорганізми, подібні до грибів), зокрема Pythium.
«Розуміння екологічних взаємодій між корисними мікроорганізмами та патогенами є важливим для розробки агростратегій, які менше залежать від хімічних фунгіцидів і є більш стійкими до зміни клімату», — зазначив Габріель Маскарін (Embrapa Environment), один з авторів дослідження.
Механізми антагонізму: пряме протистояння та леткі сполуки
Гриби Trichoderma відомі як потенційні агенти біоконтролю: вони можуть конкурувати за поживні речовини, паразитувати на інших грибах, продукувати токсичні для патогенів речовини та стимулювати природні захисні механізми рослин. Окремі види також пов’язують із підтримкою росту рослин і підвищенням стійкості до стресів, зокрема посухи й засолення.
У цьому дослідженні для ізолятів із Каатінги оцінювали два ключові механізми антагонізму:
- пряме протистояння (конкуренція та мікопаразитизм — коли один гриб «споживає» інший, отримуючи поживні речовини);
- продукція летких сполук, здатних пригнічувати ріст патогенів без фізичного контакту.
Випробування проводили проти п’яти збудників: Fusarium sulawesiense, Fusarium solani, Macrophomina phaseolina, Rhizoctonia solani та Pythium myriotylum.
Термостійкість: відмінності проявилися на 35 °C
Одним із висновків стало те, що ізоляти з ділянок вирощування дині демонстрували вищу толерантність до спеки, ніж ізоляти з природних територій. Ріст грибів тестували за температур до 40 °C: на 25 °C і 30 °C усі ізоляти росли подібно, а суттєві відмінності з’явилися на 35 °C.
За даними авторів, високу толерантність до теплового стресу показали ізоляти T. asperellum, T. asperelloides і T. virens, зібрані з аграрних ґрунтів. Це інтерпретують як можливий прояв екологічної адаптації до умов зрошуваного землеробства напівпосушливого регіону, де типовими є високі температури та їхні коливання.
У матеріалі підкреслюється, що термотолерантність є стратегічною ознакою для майбутніх біопрепаратів, оскільки багато комерційних мікроорганізмів втрачають ефективність у кліматі, відмінному від того, де їх було ізольовано.
Різні патогени — різні «стратегії» біоконтролю
Лабораторні тести показали, що ефективність механізмів біоконтролю залежала від цільового патогена. Проти Rhizoctonia solani та Macrophomina phaseolina більш результативним було пряме протистояння: ізоляти Trichoderma швидко наростали на патогенах, витісняючи їх і паразитуючи на колоніях.
Натомість проти Pythium myriotylum та видів Fusarium (особливо Fusarium solani) домінувала роль летких сполук. У деяких випадках сполуки, які виділяли ізоляти, знижували ріст патогена більш ніж на 70%.
Автори зазначають, що різні види Trichoderma можуть застосовувати різні стратегії залежно від патогена в ґрунті, а отже, для кожної агросистеми та типу хвороби потрібен добір конкретних штамів.
Які ізоляти виглядали найперспективнішими
Серед оцінених ізолятів Trichoderma koningiopsis у матеріалі названо найбільш перспективним: він демонстрував стабільні результати проти всіх протестованих патогенів і за різних механізмів антагонізму. Також високу антагоністичну активність показували окремі ізоляти T. koningiopsis та T. virens, але з менш стабільними результатами.
Спороутворення як виробничий «вузол» для біофунгіцидів
Окремо дослідники оцінили здатність ізолятів продукувати спори — показник, важливий для промислового виробництва біофунгіцидів. У матеріалі наголошується, що в Бразилії більшість біофунгіцидів на основі Trichoderma досі виробляють методом твердофазної ферментації із використанням зернових.
«Цей фактор є критично важливим, щоб забезпечити великомасштабне виробництво біопродуктів. У Бразилії більшість біофунгіцидів на основі Trichoderma все ще виробляють через твердофазну ферментацію з використанням зернових», — сказав Габріель Маскарін.
У досліді гриби культивували на пропареному рисі. Найкращими продуцентами спор були ізоляти T. asperelloides та T. asperellum: вони утворювали понад 1,4 млрд конідій (безстатевих спор) на грам субстрату після 10 днів культивування. Водночас частина ізолятів, які були найбільш «агресивними» проти патогенів, мала низьку споропродукцію — тобто ефективність біоконтролю та виробнича продуктивність не завжди збігаються.
Вплив хімії ґрунту на розподіл Trichoderma
Дослідження також показало, що хімічні властивості ґрунту суттєво впливають на розподіл видів Trichoderma. Зокрема, T. virens і T. asperellum асоціювалися з ґрунтами з вищою родючістю, підвищеним вмістом фосфору та органічної речовини. Натомість T. spirale пов’язували з більш кислими ґрунтами, багатими на алюміній і залізо — характеристиками, типовими для менш керованих природних середовищ.
Що це може означати для агровиробництва
Автори вважають, що біофунгіциди на основі мікроорганізмів, ізольованих безпосередньо з Каатінги, потенційно можуть краще виживати, довше зберігатися в ґрунті та ефективніше працювати в напівпосушливих умовах, ніж продукти, розроблені для інших кліматичних зон. Наступними кроками вони називають польові випробування, оцінку здатності грибів колонізувати рослини дині, а також дослідження впливу на ріст рослин і врожайність. Окремо пропонують вивчати мікробні консорціуми — поєднання різних видів або ізолятів Trichoderma для посилення захисту від хвороб і підвищення стійкості рослин до водного та теплового стресу.