Грибы рода триходерма являются важными агентами биоконтроля болезней растений, однако, их приживаемость в полевых условиях оставляет желать лучшего. Теперь исследователи установили, что для успешной колонизации почвой триходермой пригодится побочный продукт производства витамина С, а сильный гриб сможет победить опасные болезни томата.
Портал AgroXXI.ru ознакомился со статьей коллектива исследователей Китайской академии наук, в которой предложен новый подход к колонизации почв, в том числе обедненных питательными веществами, самым популярным грибом биоконтроля Trichoderma harzianum. Этот известный биоконтролирующий микроорганизм, часто демонстрирует ограниченную эффективность колонизации в бедной питательными веществами почве, тем самым снижая эффективность биоконтроля.
Биологический контроль широко изучался и применялся в борьбе с болезнями растений из-за его экологичности, устойчивости и низкого риска возникновения резистентности патогенов.
К биоконтролирующим микроорганизмам в первую очередь относятся Bacillus, Streptomyces, Pseudomonas, микоризные грибы, Trichoderma и другие.
Среди них Trichoderma harzianum является одним из наиболее широко используемых агентов биоконтроля. Гриб подавляет болезни растений посредством множества механизмов, включая конкуренцию за экологическую нишу с патогенами, конкуренцию за питательные вещества, секрецию антимикробных вторичных метаболитов и индукцию системной резистентности растений.
Среди антибиотиков, продуцируемых Trichoderma, глиотоксин обладает сильной ингибирующей активностью против фитопатогенных грибов, таких как, например, Pythium ultimum (вызывает питиозные гнили, так называемую черную ножку) и Rhizoctonia solani Kuhn (известный возбудитель черной парши картофеля и ризоктониозной корневой гнили пшеницы).
Кроме того, T. harzianum может секретировать фитогормоны, модулировать круговорот питательных веществ в почве и способствовать росту растений и повышению их устойчивости к стрессу.
Биоконтролирующие агенты на основе Trichoderma имеют высокий уровень коммерциализации, составляя более 60% грибных биоконтролирующих агентов, используемых для борьбы с болезнями растений.
Мировой рынок биоконтролирующих продуктов на основе Trichoderma быстро рос в последние годы, и по всему миру зарегистрировано более 250 коммерческих агентов.
Среди них T. harzianum является наиболее широко используемым видом, за которым следуют T. viride и T. koningii. Применение биоконтролирующих агентов на основе Trichoderma соответствует принципам устойчивого развития и зеленого сельского хозяйства, что делает его центром академических исследований и практических приложений в борьбе с болезнями растений.
Успешная колонизация в почве имеет решающее значение для Trichoderma spp. для эффективного стимулирования их роста и выполнения функций подавления болезней, однако, эффективность колонизации гриба часто слишком низка в сельскохозяйственных практиках.
Одной из основных причин является то, что сложные физико-химические свойства почвы в сочетании с ограниченной доступностью питательных веществ подавляют начальный рост и размножение Trichoderma spp. после применения.
Для решения этой проблемы были разработаны различные стратегии, включая скрининг штаммов Trichoderma с высокой эффективностью колонизации, совместное применение нескольких штаммов биологического контроля и относительно новое направление - биоорганические удобрения для триходермы.
Биоорганические удобрения эффективно объединяют преимущества органических удобрений и микроорганизмов биологического контроля, не только обеспечивая необходимые питательные вещества для Trichoderma spp., но и выступая в качестве носителя для повышения эффективности их колонизации.
Поэтому поиск и выявление новых органических веществ, которые облегчают колонизацию Trichoderma spp., представляют собой многообещающий и эффективный подход к значительному повышению эффективности данного вида биоконтроля в сельскохозяйственных системах.
Витамин C (аскорбиновая кислота, Ascorbic acid, ASA) является важным веществом, которое играет значительную роль в здоровье человека и производится в промышленных масштабах посредством двухэтапного процесса ферментации.
Основным побочным продуктом этого процесса является остаток после испарения (residue after evaporation, RAE), который образуется после испарения, концентрирования и кристаллизации ферментационной жидкости для извлечения 2-кето-L-гулоновой кислоты (2KGA, ключевого предшественника для промышленного производства ASA).
RAE в основном состоит из различных низкомолекулярных органических кислот, включая 2KGA, щавелевую кислоту, муравьиную кислоту, уксусную кислоту и другие.
Несколько исследований продемонстрировали, что RAE демонстрирует большой потенциал для сельскохозяйственного применения в качестве нового органического ресурса из промышленной ферментации.
Было показано, что RAE значительно повышает урожайность и содержание ASA, одновременно оказывая положительное влияние на микробные сообщества почвы, включая солончаково-щелочные, и увеличивает доступность питательных веществ в почве. В частности, 2-KGA, основной компонент RAE, активно участвует в путях метаболизма углерода растений и значительно повышает устойчивость листовой китайской капусты к солевому стрессу и к холодовому стрессу.
Кроме того, было обнаружено, что совместное применение RAE и Trichoderma longibraciatum способствует восстановлению растительности и улучшает качество почвы на свалках отходов горнодобывающей промышленности.
«Интересно, что мы наблюдали, как среды, содержащие RAE, часто демонстрируют значительный рост грибов. Это наблюдение приводит нас к гипотезе, что RAE, как богатый питательными веществами источник органического углерода с низкой молекулярной массой, может использоваться грибами, такими как T. harzianum. Это может повысить эффективность колонизации T. harzianum в почве, тем самым повышая и эффективность гриба в подавлении болезней», - рассказали авторы исследования его предысторию.
В этом исследовании эффекты RAE на рост и эффективность подавления болезней T. harzianum были изучены как в лабораторных экспериментах с чистой культурой, так и в испытаниях в горшках для проверки гипотезы.
Исследование было направлено на решение следующих ключевых вопросов: (1) Может ли RAE или его основной компонент, 2KGA, использоваться T. harzianum для усиления своего роста? (2) Могут ли RAE и 2KGA улучшить эффективность колонизации T. harzianum в почве и тем самым повысить его способность подавлять болезни?
Решая эти вопросы, исследование стремится предоставить новое понимание использования ресурсов отходов ферментации витамина C и заложить теоретическую основу для применения RAE в сельскохозяйственной практике.
Эксперименты in vitro показали, что RAE и его основной компонент (2-кето-L-гулоновая кислота, 2KGA) значительно увеличили биомассу и производство спор (в среднем 41,44% и 158,46%) двух штаммов T. harzianum в олиготрофной среде (1/5 PDA).
В среде с более ограниченным содержанием питательных веществ (1/10 PDA) RAE значительно увеличил скорость ингибирования T. harzianum против распространенных патогенов томата Fusarium graminearum, Botrytis cinerea и Alternaria alternata на 6,12–7,77%.
Эксперименты в горшках далее показали, что по сравнению с применением только T. harzianum, комбинированное применение RAE и T. harzianum, (1) значительно увеличило численность T. harzianum на 23,77%, при этом значительно снизило численность B. cinerea на 33,78% в почве ризосферы; (2) значительно улучшило содержание доступного фосфора в почве (147,63%), аммонийного азота (60,05%) и нитратного азота (32,19%); (3) значительно улучшило активность супероксиддисмутазы (17,39%) и сырой вес растений томата (130,74%).
Корреляционный анализ показал, что существуют значительные положительные корреляции между обилием T. harzianum /биомассой растений и RAE.
В совокупности RAE эффективно способствовал росту T. harzianum и способности подавлять патогены, одновременно улучшая плодородие почвы и биомассу томатов.
Это исследование предлагает новые идеи о сельскохозяйственном применении RAE для борьбы с болезнями растений, одновременно поддерживая устойчивое развитие производства витамина C.
По статье группы авторов (Вэньсинь Сонг, Вэйчао Ян, Хао Сунь, Минфу Гао, Хуэй Сюй), опубликованной в журнале Agronomy 2025 на портале www.mdpi.com.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.
