Как работает гриб Триходерма
Интенсификация сельского хозяйства и применение большого количества химических препаратов привели к истощению почв, экологическим проблемам. Однако все большую популярность сегодня получают биологические методы защиты растений. Одно из перспективных направлений последнего времени – использование микроорганизмов с полезными свойствами.
Антагонист для защиты растений
Существуют микроорганизмы, выделяющие биологически активные вещества, способные подавлять рост болезнетворных бактерий. Не секрет, что все микроорганизмы в природе тесно взаимосвязаны между собой. Микроорганизмы, в том числе, конкурируют между собой за сферы влияния, питание. То есть являются антагонистами. В итоге выживает и процветает сильнейший из них. Как и в живой природе в целом, закон естественного отбора действует и здесь.
К таким активным конкурентам относятся почвенные микроскопические грибы из рода Триходерма (Trichoderma). Данные микроорганизмы встречаются практически во всех агроклиматических зонах земного шара. Они способны расти на различных субстратах. Их несложно найти в почве, подстилке, растительных остатках, разлагающейся древесине. Однако только часть из них обладает активностью и другими свойствами, необходимыми для создания биопрепаратов.
С первого упоминания в научной литературе грибов Триходерма в конце XVIII века систематика и классификация этих микроорганизмов претерпела существенные изменения, и особенно изменяется в последнее время, с развитием молекулярно-генетических методов изучения. У Триходермы в пределах каждого вида существует большое количество штаммов, которые могут очень сильно отличаться между собой по активности и свойствам. Поэтому, даже предварительно идентифицировав вид, например, Trichoderma harzianum, или Trichoderma viride, или Trichoderma asperellum, сложно предположить, какой он будет обладать активностью. Лучше разлагать растительные остатки или лучше бороться с болезнями.
Как отмечает Дмитрий Войтка, кандидат биологических наук, заведующий лабораторией микробиологического метода защиты растений от вредителей и болезней РУП «Институт защиты растений» (Республика Беларусь), в пределах каждого вида могут быть штаммы, сильно отличающиеся по своим свойствам. К тому же сейчас многие виды Триходермы, например, Trichoderma harzianum, Trichoderma viride, рассматривают как сборные виды, в состав которых входит несколько других видов, а в составе последних – различные штаммы.
Поэтому для Триходермы такое предварительное предположение спектра активности не подходит. Хотя для других микроорганизмов, используемых для защиты растений, например, бактерий Bacillus thuringiensis, предварительная идентификация подвида позволяет в некоторой степени предположить спектр действия, считает Дмитрий Войтка.
Снижает инфекцию в почве
Для некоторых штаммов Триходермы характерен гиперпаразитизм. Это прямое разрушение грибов, вызывающих болезни растений за счет выделения ферментов, разрушающих клеточные стенки патогенов. Триходерма активно разлагает растительные остатки, обеспечивает себе монопольное положение в почве, что также способствует снижению жизнедеятельности патогенов растений и токсинообразующих микроорганизмов. Особые вещества, выделяемые Триходермой, стимулируют рост, помогают растению противостоять стрессам, переводят питательные вещества в легкоусвояемые для растений формы.
Как отмечает кандидат биологических наук Дмитрий Войтка, препараты на основе Триходермы можно применять различными способами (предпосевная обработка семян, обмакивание корней перед посадкой, внесение в почву, опрыскивание, замазки) на протяжении всего периода вегетации растений. Спектр болезней, которые способны контролировать препараты на основе Триходермы, очень широк – это различные виды гнилей, инфекционные увядания, пятнистости грибной природы. Есть штаммы Триходермы, способные снижать вредоносность некоторых бактериальных возбудителей болезней растений.
Грибы Триходерма, благодаря активному синтезу ферментов, разрушающих целлюлозу, часто используются как самостоятельно, так и в составе препаратов с другими микроорганизмами для улучшения и ускорения разложения растительных остатков. Это обогащает почву элементами питания, а также снижает количество возбудителей болезней.
Препараты для разложения растительных остатков и оздоровления почвы могут состоять из различных композиций микроорганизмов – грибов и бактерий. Но самыми активными микроорганизмами, синтезирующими ферменты, являются грибы. А среди грибов в лидирующих позициях стоит Триходерма. Поэтому при выборе препаратов для разложения растительных остатков Дмитрий Войтка рекомендует отдавать предпочтение тем, в составе которых есть активные штаммы Триходермы.
Trichoderma harzianum
При внесении в почву Триходерма влияет на ее микронаселение крайне дифференцированно. Угнетающе – на фузариумы, ризоктонию, некоторые пенициллы, аспергиллы, гнилостные бактерии и другие. Стимулирующе – на некоторые актиномицеты, фосфатмобилизующие и азотфиксирующие бактерии, «местную» триходерму. Нейтрально – на целлюлозоразлагающие бактерии.
Накопление антагонистов ведет к уменьшению инфекции в почве и следовательно – к снижению поражаемости растений болезнями. Таким образом, происходит самоочищение почвы. Однако такое накопление не бесконечно. Внести один раз микроорганизм и надеяться на многолетнюю его работу не получится. Мы не в силах изменить законы природы и должны с ними считаться, резюмирует Дмитрий Войтка.
Борется с болезнями на винограде
Антагонистический потенциал некоторых штаммов грибов рода Trichoderma проверили испанские ученые против распространенных и опасных болезней винограда. Свою исследовательскую работу ученые Университета Сарагосы опубликовали в журнале Agronomy 2022 на портале .
Одна из основных проблем современного виноградарства – борьба с грибными патогенами, вызывающими болезни ствола лозы. Эти болезни снижают урожайность, ухудшают качество винограда и вина, а также сокращают продолжительность жизни растений во многих регионах выращивания по всему миру. Более того, оказывают значительное экономическое влияние на создание новых плантаций, так как ежегодные затраты на пересадку погибших по этой причине растений во всем мире составляют 1132 млн евро, говорится в статье испанских ученых. Их исследование было сосредоточено на двух патогенах, связанных с самыми частыми болезнями ствола – Neofusicoccum parvum и Rhizoctonia solani.
Neofusicoccum parvum – один из наиболее распространенных и агрессивных возбудителей, вызывающих болезнь «черная мертвая рука», или Botryosphaeria dieback. Колонизируя древесную ткань через раны, патоген способен длительное время сохраняться в этих тканях в виде латентного эндофита. В итоге он провоцирует внутренние язвы, хлороз листьев и некроз.
Хорошо известный почвенный патоген Rhizoctonia solani обычно проявляется в виде корневой гнили, а также гнили в основании стебля как в подвоях, так и в привитых растениях.
На сегодня не существует полностью эффективных мер по устранению и/или контролю грибов, связанных с болезнями ствола винограда. Кроме того, в Европе, например, с изъятием из официальных реестров многочисленных активных материалов химического происхождения требуются биологические альтернативы.
К самым коммерциализируемым агентам биологической защиты растений относятся виды рода Trichoderma Pers. (Hypocreales, Ascomycetes), антагонисты многочисленных патогенов растений. Их механизм биологического контроля считается смешанным и основан на активном гиперпаразитическом поведении, продукции литических ферментов, антимикробных веществ и других вторичных метаболитов с бактерицидным действием.
Было доказано, что различные виды Trichoderma также оказывают и другие положительные эффекты на своего хозяина, улучшая скорость роста и вызывая защитные реакции. Что касается болезней ствола, то большинство продуктов, состоящих из составов на основе Trichoderma в этом сегменте, наносят путем опрыскивания вскоре после обрезки или во время вегетативной остановки виноградной лозы.
Основным препятствием для распространения и массового внедрения этого вида обработки была его изменчивая эффективность в полевых условиях. Это связано с различными факторами – такими как фенологическая стадия, на которой проводится обработка, способ применения, временной интервал между обрезкой и обработкой, климатические условия во время и после обработки, сила давления болезни или географическое происхождение используемой виноградной лозы.
Альтернатива химическим фунгицидам
Исследователи из Университета Сарагосы, повторимся, оценили антагонистический потенциал различных изолятов рода Trichoderma, ранее выделенных в виде эндофитов из растений виноградной лозы, против Neofusicoccum parvum и Rhizoctonia solani посредством анализов in vitro и in vivo на молодых растениях в теплице, чтобы предоставить альтернативу агрохимическим препаратам.
Для этого были проведены тесты конфронтации в чашках Петри. Был определен процент ингибирования роста грибов, оказываемого защитными изолятами против вышеупомянутых патогенов виноградной лозы. Анализы конфронтации в чашках показали, что выбранные штаммы Trichoderma могут ингибировать рост мицелия обоих таксонов, будучи более эффективными против N. parvum.
Trichoderma asperellum
В опытах in vivo биоконтрольную активность указанных штаммов в отношении патогенов при одновременном или последовательном применении проверяли как на привитых растениях, так и на проростках из семян.
Эффективность обработок оценивали путем сравнения данных по весу биомассы и длине сосудистых гнилей. В испытаниях рассады последовательные обработки привели к более высокому развитию корней и более низкой скорости колонизации патогенов, особенно против R. Solani.
У привитых растений наблюдалось некоторое несоответствие по сравнению с N. Parvum. Одновременные обработки приводили к увеличению воздушной биомассы, а последовательные обработки – к увеличению корневой биомассы и снижению некроза. Против R. Solani одновременное лечение оказалось более эффективным, с более высокими значениями длины корня и надземной части и меньшим некрозом.
Полученные результаты исследований свидетельствовали о том, что использование Trichoderma spp может представлять собой альтернативу обычным фунгицидам для борьбы с некоторыми болезнями ствола виноградной лозы.
Триходерма – грибы уникальные. Во время роста они выделяют в окружающую среду несколько десятков различных биологически активных субстанций. Среди них – широкий спектр антибиотиков и других биологических веществ как в жидком, так и газообразном состоянии, подавляющих рост и развитие организмов, вызывающих болезни растений.
Благодаря своей разноплановой активности, грибы Триходерма широко используются не только в растениеводстве, но и в целлюлозно-бумажной, пищевой, промышленности, медицине, животноводстве для получения ферментов, спирта, кормовых добавок.
АНДРЕЙ НИКОЛАЕВ