ПОИСК АКТИВНОГО АНТАГОНИСТА ПРОТИВ ФИТОПАТОГЕНА Fusarium oxysporum, ВЫДЕЛЕННОГО ИЗ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ

АННОТАЦИЯ

В данном исследовании из заражённых клубней картофеля местного сорта "Умид-2", находившихся на стадии хранения, был выделен гриб Fusarium oxysporum. Патогенные свойства выделенного гриба были изучены посредством инфицирования здоровых клубней картофеля сорта "Умид-2". Установлено, что патоген активно поражает ткани картофеля, при этом наблюдается интенсивное развитие мицелия гриба. Изучено антагонистическое взаимодействие бактерий рода Bacillus по отношению к данному фитопатогену. В результате выявлено, что штамм Bacillus licheniformis 6/25 формирует антагонистическую зону диаметром 28 мм.

ABSTRACT

In this study, the fungus Fusarium oxysporum was isolated from infected tubers of the local potato variety "Umid-2" that were in storage. The pathogenic properties of the isolated fungus were studied by infecting healthy tubers of the potato variety "Umid-2". It was found that the pathogen actively affects potato tissue, while intensive development of the fungal mycelium is observed. The antagonistic interaction of bacteria of the genus Bacillus with respect to this phytopathogen was studied. As a result, it was revealed that the strain Bacillus licheniformis 6/25 forms an antagonistic zone with a diameter of 28 mm.

Ключевые слова: клубень картофеля, срок хранения, сорт «Умид-2», фитопатоген, Fusarium oxysporum, Bacillus licheniformis, антагонизм.

Keywords: potato tuber, shelf life, variety "Umid-2", phytopathogen, Fusarium oxysporum, Bacillus licheniformis, antagonism.

Введение

Одной из важных задач, стоящих перед аграрным сектором, является обеспечение населения продуктами питания. Среди продуктов питания основное место занимают овощные культуры. В настоящее время в нашей республике особое внимание уделяется выращиванию овощных культур, площади которых с каждым годом расширяются. Картофель является одной из важнейших овощных культур, используемых населением. Выращивание картофеля сопряжено с распространением различных вредоносных заболеваний, вызываемых как бактериями, так и грибами, наносящими значительный экономический ущерб при выращивании, а также в период хранения урожая картофеля. В рассматриваемый промежуток времени среди основных вредителей выделяют серьезный ущерб, наносимый грибами. В последние 10 лет сухая гниль картофеля, вызываемая видами Fusarium, стала существенной проблемой при производстве и хранении картофеля [13]. Потери клубней из-за сухой гнили при хранении составляют от 6,25 % до 25 % ежегодно [9]. В частности, фузариозную сухую гниль вызывают Fusarium oxysporum [2; 6; 7], Fusarium sambucinum [2; 10], Fusarium solani [2; 8] и другие виды Fusarium, Phytophthora infestans [3], Alternaria solani [5], Rhizoctonia solani [4]. В последнее время отмечено, что Fusarium sambucinum и Fusarium oxysporum существенно влияют на питательные параметры, такие как сахароза, растворимый сахар, амилоза и амилопектин [12]. Кроме того, сложно увеличить количество углеводов и сахара в рационе. Заболевания, вызываемые Fusarium spp. связаны с накоплением микотоксинов, которые оказывают фитотоксическое и микотоксическое действие на человека и животных.

Для борьбы с болезнями в защищенном грунте применяют химические препараты. Одной из актуальных проблем современной науки является разработка экологически безопасных биологических средств защиты, которые не оказывают негативного воздействия на природу и человека в борьбе с грибковыми и бактериальными болезнями.

В настоящее время ученые сосредоточены на исследованиях антагонистических микроорганизмов для борьбы с болезнями растений. Антагонистические микроорганизмы в настоящее время рассматриваются как лучший потенциальный альтернативный вариант для устранения заболеваний растений при хранении урожая.

Целью данной работы являлось выделение и изучение влияния патогенного гриба Fusarium oxysporum на сохранность местных сортов картофеля при хранении и разработке эффективных мер по защите сортов картофеля.

Материалы и методы исследования

В качестве объектов исследования были использованы больные клубни картофеля местного сорта «Умид-2», выращенные на полях НИИ овоще- бахчевых культур и картофеля и хранящиеся на складе, расположенном на территории института. Были отобраны клубни картофеля с неравномерными пятнами на поверхности кожуры и признаками сухой гнили. Очистку зараженных клубней картофеля от внешней микрофлоры проводили в следующие этапы: 1) промывка в проточной водопроводной воде; 2) готовили смеси спирта и стерильной дистиллированной воды в пропорциях 3:1, 1:1, 1:3, в каждой из которых ломтики картофеля выдерживали по 1 минуте, а затем промывали в стерильной дистиллированной воде; образцы высушивали с помощью стерильной фильтровальной бумаги.

Клубни картофеля, очищенные от посторонней микрофлоры, разрезали в асептических условиях на кусочки размером 1–2 см, содержащие инфицированные и неинфицированные части, высевали на питательные среды КДА (картофельный декстрозный агар), разлитые в чашки Петри, и инкубировали в термостате при температуре 25 °С. Рост грибов отслеживался в течение 3–7 дней.

Морфологические особенности выделенных грибов микромицетов наблюдали под микроскопом марки HSP-136 B и H-300M (UCMOSO9000KPB) (увеличение в 400 раз). Грибы идентифицировали классическим методом, с использованием определителей [1; 11].

Для изучения патогенных свойств гриба Fusarium oxysporum высевали на агаризованную питательную среду Чапека методом газона и помещали в термостат при температуре 25 °С. Из выросшей на 5–7-й день колонии грибов вырезали блоки диаметром 0,8 мм. Здоровый клубень картофеля сорта «Умид 2» очищали от внешней микрофлоры, нарезали кружочками круглой формы толщиной 0,5 см и помещали во влажные камеры. Грибные блоки помещали в середину ломтиков картофеля и инкубировали в термостате при температуре 25 °C в течение 7 дней.

Для отбора активного антагониста использовались бактерии рода Bacillus. Культивирование штаммов проводили в питательной среде МПБ при температуре 29–30 °C на орбитальном шейкере при скорости 160 об/мин в течение 4 суток. Гриб Fusarium oxysporum высевали методом газона на чашки Петри с питательной средой КДА. В центре чашек формировали лунки диаметром 8,0 мм, в которые вносили суспензию бактерий с концентрацией 1×10⁸ КОЕ/мл. Инкубацию проводили при температуре 25 °C.

Результаты исследования

Из больного клубня местного сорта картофеля «Умид-2», хранившегося в овощехранилище, была выделена чистая культура гриба Fusarium oxysporum (рисунок 1).

Рисунок 1. Выделение грибов из клубней картофеля сорта Умид 2

В ходе исследования были изучены морфологические и культуральные особенности выделенного гриба, и с использованием классического метода он был идентифицирован как представитель вида Fusarium oxysporum. (рисунок 2).

Рисунок 2. Колония на агаризованной среде КДА и морфологическое строение изолированного гриба Fusarium oxysporum

Рисунок 3. Тест на патогенность

Для определения патогенности выделенного из пораженного клубня картофеля гриба Fusarium oxysporum был проведен тест на патогенность. Выделенная культура гриба была инокулирована в здоровые ткани картофеля и инкубировалась в термостате при 25 ⁰С в течение 7 суток. Необходимо отметить, что на здоровом картофеле появились признаки патогенности. Отмечено развитие мицелия гриба и незначительное погружение тканей картофеля  (рисунок 3), поскольку в борьбе с фитопатогенами перспективными объектами являются бактерии антагонисты рода Bacillus.

В ходе исследований нами были испытаны ранее выделенные и сохраняемые в коллекции лаборатории 3 штамма бактерий; Bacillus safensis 3/11, Bacillus licheniformis 6/25, Bacillus subtilis 55 в отношении изолированного патогена Fusarium oxysporum. Полученные результаты показали, что испытанные нами бактерии являются слабыми антагонистами фитопатогена. Наибольшую антагонистическую способность в отношении Fusarium oxysporum с зоной отсутствия роста 28 мм проявил Bacillus licheniformis 6/25, остальные 2 штамма не проявили антагонизма (рисунок 4).

 А                    Б                     В

Рисунок 4. Антагонистическая способность бактерий А- Bacillus safensis 3/11, Б – Bacillus licheniformis 6/25, В – Bacillus subtilis 55 в отношении патогена Fusarium oxysporum

Выводы

Результаты исследования показали, что гриб Fusarium oxysporum, выделенный из зараженных клубней картофеля сорта «Умид-2», обладает патогенными свойствами. Этот патоген вызывает быстрое гниение клубней картофеля и может привести к значительным потерям картофеля при хранении.

Исследования антагонистической способности бактерий рода Bacillus в отношении патогена Fusarium oxysporum проявил штамм Bacillus licheniformis 6/25 с зоной стерильности в (28 мм). Однако низкая эффективность Bacillus subtilis и B. safensis подчеркивает важность штаммовой специфичности при выборе антагонистических микроорганизмов.

Список литературы:

1. Билай В.И. Фузарии / АН УССР, Ин-т микробиологии и вирусологии им. Д.К. Заболотного. – 2-е изд., доп. и перераб. – Киев : Наук. думка, 1977. – 442 с.
2. Еланский С.Н., Еланский А.С., Чудинова Е.М. Виды рода Fusarium на картофеле и томате в Уганде // International Scientific Journal Science and Innovation issue dedicated to the 80th anniversary of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan. – 2023. – Pp.114–118. https://doi.org/10.5281/zenodo.8353246
3. Еланский С.Н., Кокаева Л.Ю., Стацюк Н.В. Структура и динамика популяций Phytophthora infestans, возбудителя фитофтороза картофеля и томата // Защита картофеля. – 2017. – № 3. – С. 3–44.
4. Макеева А.М., Васюкова О.А. Распространенность, вредоносность и форма проявления ризоктониоза на клубнях картофеля // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. – 2011. –№ 4. – С. 54–57.
5. Расулова М., Бабаханова М., Мамадалиев Ш. Картошка альтернариоз (Alternaria solani) замбурғи билан касалланиши // International Scientific Journal Science And Innovation, Special Issue. – 2024. – № 6. – С. 750–753.
6. Aktaruzzaman M., Xu S.J., Kim J.Y. First Report of Potato Stem-End Rot Caused by Fusarium oxysporum in Korea // Mycobiology. – 2014. – Vol. 42. – Pp. 206–209.
7. Bayona L., Grajales A., Crdenas M.E. Isolation and characterization of two strains of Fusarium oxysporum causing potato dry rot in Solanum tuberosum in Colombia// Rev Iberoam Micol. – 2011. – Vol. 28. – Pp. 166–172.
8. Chehri K., Ghasempour H.R., Karimi N. Molecular phylogenetic and pathogenetic characterization of Fusarium solani species complex (FSSC), the cause of dry rot on potato in Iran // Phytopathology. – 2007. – Vol. 97. –P. 835–841.
9. Fan Y., Zhang W., Kang Y., Shi M. Physiological and dynamic transcriptome analysis of two potato varieties reveal response of lignin and MAPK signal to dry rot caused by Fusarium sulphureum // Scientia Horticulturae. – 2021. – Vol. 289. – Pp. 110470. doi: 10.1016/j.scienta.2021.110470.
10. Ismail Y., McCormick S., Hijri M. The arbuscular mycorrhizal fungus, Glomus irregulare, controls the mycotoxin production of Fusarium sambucinum in the pathogenesis of potato // FEMS Microbiology Letters. – 2013. –Vol. 348. – P. 46–51.
11. Leslie J.F., Summerell B.A. The Fusarium Laboratory Manual. – Blackwell Publishing. John Wiley & Sons 2006. – 338 p.
12. Tiwari R.K., Bashyal B.M., ShanmugamV. Impact of Fusarium Dry Rot on Physicochemical Attributes of Potato Tubers during Postharvest Storage // Postharvest Biology and Technology. – 2021. – Vol. 181. – Pp. 111638.
13. Tiwari R.K., Kumar R., Sharma S. Potato Dry Rot Disease: Current Status, Pathogenomics and Management // Biotechnology. – Vol. 3. – 2020. – P. 503. https://doi.org/10.1007/s13205-020-02496-8