Эффективность использования полимеров природного происхождения против монилиоза при хранении фруктов

АННОТАЦИЯ

При хранении плодов на складах были проведены научные исследования по применению экологически безопасного биополимера природного происхождения  - хитозана и его производных против монилиоза и грибков, его вызывающих.

В микробиологических экспериментах, при хранении плодов, наблюдали усиление иммунитета против монилиоза у плодов, обработанных растворами хитозана и уксусной кислоты концентрацией 0,1-0,2%.

ABSTRACT

When storing fruits in warehouses, scientific research was conducted on the use of an environmentally safe biopolymer of natural origin-chitosan and its derivatives against moniliosis and fungi that cause it.

In microbiological experiments, during fruit storage, an increase in immunity against moniliosis was observed in fruits treated with chitosan and acetic acid solutions with a concentration of 0.1-0.2%.

Ключевые слова: плоды, фрукты, хранение, монилиоз, полимеры природного происхождения, хитозан, уксусная кислота, грибы, конидии, бактерии, инкубационный период, фунгицид.

Keywords: fruits, storage, moniliosis, polymers of natural origin, chitosan, acetic acid, fungi, conidia, bacteria, incubation period, fungicide.

Садоводство - одна из основных и наиболее прибыльных отраслей сельского хозяйства Узбекистана. Выращенные здесь фрукты известны во всем мире своим неповторимым вкусом и ароматом.

После обретения Республикой Узбекистан независимости во многих сферах экономики были проведены реформы, в том числе и в сельском хозяйстве.

Правительством страны разработан и реализован ряд законов, указов и постановлений по расширению территорий под садоводство. В частности, много изменений было внесено в аграрный сектор, расширены посевы зерновых и других сельскохозяйственных культур, стало развиваться садоводство и овощеводство. Было увеличено разнообразие выращиваемых культур для обеспечения населения сельскохозяйственной продукцией, а также увеличения экспортного потенциала республики.

Указ Президента Республики Узбекистан «О мерах по углублению экономических реформ в сфере плодоовощеводства и виноградарства» УП-3709 от 9 января 2006 г. и Постановление Президента  ПП-255 11 января 2006 г. «Об организационных мерах по реформированию плодоовощной отрасли и виноградарства» - этап, который проводится последовательно, дал возможность создавать фермы, специализирующиеся на садоводстве, чтобы выращивать высококачественные и качественные культуры из уже существующих садов.

В последние годы большое внимание уделяется обеспечению населения качественным и доступным питанием. В частности, в Постановлении Кабинета Министров Республики Узбекистан «О мерах по увеличению производства овощей, дынь, картофеля, фруктов и винограда на 30-40%, переработке, экспорту, наполнению внутренних рынков и снижению цен на 20%» за № 0310,  Протокол № 24 от 18 февраля 2010 года, предусмотрен ряд мер по расширению посевных площадей под плодоовощные и виноградные культуры и повышению урожайности [1-4].

Среди продуктов садоводства особое место занимают семечковые фрукты. Эти плоды богаты легкоусвояемыми углеводами, органическими и жирными кислотами, белковыми, ароматическими и пектиновыми веществами, витаминами и другими физиологически активными веществами.

Продукты питания следует выбирать не только по калорийности, но и с учетом того, что они содержат перечисленные выше и необходимые для организма человека вещества.

Плоды семечковых употребляются в свежем или переработанном виде. Они предотвращают многие заболевания, а регулярное употребление фруктов не только избавляет от некоторых болезней, но и повышает иммунитет человека.

В последние время, из-за ряда заболеваний, наблюдается снижение урожайности плодовых семечковых деревьев. Одно из таких заболеваний - монилиоз. Из-за монилиоза теряется большая часть урожая, у семечковых плодов эта цифра может достигать до 100%. Монилиоз более опасен, чем другие болезни семечковых плодовых деревьев, в том числе таких как парша. Когда плоды заражаются монилиальным ожогом и плодовой гнилью, они становятся полностью непригодными для употребления. Монилиоз опасен не только в период роста семечковых плодов, но и при хранении на складе, в этот период потеря плодов может составить до 20-25%.

В наших экспериментах мы изучали состояние семечковых плодов при комнатной температуре, а также при хранении в течение некоторого времени в специальных холодильниках. В ходе исследования образцы груш, яблок, гранатов и айвы обрабатывали растворами 0,1%-го хитозана в уксусной кислоте, а также 0,2%-ного хитозана в уксусной кислоте. В качестве контрольного варианта были взяты необработанные образцы этих фруктов. Вынутые из холодильника фрукты помещали в термостат с поддержанием комнатной температуры 19-21^○C. Через 1 неделю - 168 часов - исследуемые образцы плодов были перенесены в комнатную температуру с переменной температурой (19-21^○C - днем и 15-17^○C - ночью). По результатам исследований было выявлено, что на контрольны плодах происходило развитие сапрофитных фитопатогенных грибов.

Выделение грибков - возбудителей монилиоза, приготовление питательной среды и определение её состава производили следующим образом.

Необходимое оборудование: автоклав, бокс, спиртовая лампа, термостат ТС-1/80 СПУ (с температурой 19-25°С), стерилизованная чашка Петри, стерилизованный скальпель или лезвие, микроскопы УМ-301 и PZO, питательные среды.

Состав среды Чапека-Докса для выделения плесневых грибов: сахароза - 30,0; NaNO₃ - 3,0; K₂HPO₄ - 1,0; MgSO₄ x 7H₂O - 0,5; KCL - 0,5; FeSO₄ ^. 7H₂O - 0,01; агар - 15,0; вода дистиллированная - 1000 мл [5].

Состав питательной среды для выделения монилиоза: сахароза - 12 г, дрожжи - 2,5 г, агар - 32 г, вода - 1800 мл, фруктовый отвар - 200 мл [6-7].

Питательная среда для эксперианта была приготовлена по методам Батра Л.Р., Хараде Ю. и Бирде, Р.Дж.У., Уиллеттс Г.Дж. следующим образом: 25 г измельченных кусочков фруктов кипятили в 450 мл воды в течение 20 минут и периодически встряхивали. Приготовленную смесь охлаждали в течение 5 минут после снятия с водяной бани и пропускали через двойной слой фильтровальной бумаги. Отфильтрованный отвар стерилизовали. Вышеупомянутую среду разливали в колбы на 500 мл, добавляли 8 г агара и стерилизовали в автоклаве в течение 10 минут при 120°C [8-11].

Метод выделения чистых ультра грибов, вызывающих монилиоз, производили следующим образом. На образцах поврежденных цветов, листьев и плодов растений выделяли чистые культуры возбудителей монилиоза из семян плодовых деревьев. Для этого поверхность поврежденных экземпляров обследуемого растения дезинфицировали. Для дезинфекции использовали 2%-ный раствор перманганата калия. В этом растворе цветы и листья выдерживали 3 минуты, плоды - 5 минут.

Пораженные цветки срезали стерильным скальпелем до 1 см длины, листьев и плодов 0,5–1 см в стерильных условиях. Чашки Петри стерилизовали над пламенем спиртовой лампы, затем заполнили их питательной средой и добавили 3-4 образца грибов, затем поместили в термостаты с температурой 20-22°C для дальнейшего выращивания грибов. Содержимое чашек Петри наблюдали с 3-х суток, затем образованный на поверхности образцов мицелий, перед пламенем спиртовой лампы с помощью бактериальных крючков, высаживали в пробирки, содержащие раствор с питательной средой - сусло-агар.        

а                                                               б

Рисунок 1. Плоды айвы (а) и груши (б), зараженные Monilia cydoniae Schell (контроль)

Вид грибка Monilia cydoniae Schell и ожоги монилиоза пояляются на деревьях айвы. Конидии образуются ранней весной на пораженных частях растения - веточках, засушенных молодых плодах и стеблях, листьях и перезимовавшей на его стеблях грибнице. Эти конидии распространяются под дождем и ветром и повреждают молодые листья, цветочные почки и плодовые почки айвы. Заболевание хорошо развивается при влажности 90-95% и температуре 15°C, инкубационный период длится 5-6 дней. Поврежденные плоды айвы являются источником инфекции во время роста. Роль насекомых в распространении инфекции, проникновение конидий внутрь клетки также велика (рис.1, 2).

Рисунок 2. Состояние грибов Monilia cydoniae Schell, выращенных в чашке Петри

Для выделения из айвы чистых культур этого вида грибов использовали те же методы, которые использовались для выделения грибов предыдущего вида. Этот вид грибка был идентифицирован с помощью детекторов.

Конидии гриба бесцветные или желтоватые, круглые или в форме лимона, с присосками на обоих концах, клетка зернистая, размером 9-17,5 x 7,5-14 μ, связанные друг с другом в виде цепочек. Конидиальные тяжи дихотомически разветвлены.

Таксономия гриба следующая:

Анаморфное название: Monilia cydoniae Schell.

Таксономическая группа: Deuteromycets, Hyphomycetales, Moniliaseae.

Имя телеморфа: Monilinia cydoniae (Schell.) Whet.

Таксономическая группа: Assomycetes, Helotiales, Sclerotiniaceae.

Monilia fructigena Pers. Этот гриб портит яблоки, груши и айву. На поверхности пораженных грибком плодов в виде концентрических кругов образуются подушечки диаметром 2-3 мм, состоящие из плотных, переплетающихся конидий, которые сначала становятся белыми, затем желтоватыми и, наконец, коричневыми.

Конидии имеют яйцевидную или эллиптическую форму, размером 20-24x12-14 μ, и они соединены в простые или разветвленные цепочки. Когда они созревают, они отламываются и разносятся ветром, дождем и насекомыми, повреждая плоды с механическими трещинами. Кожица всего плода может быть повреждена монилиозной гнилью только при прикосновении к больному плоду.

Источником заражения болезни являются поврежденные плоды, которые становятся восковидными и свисают на дереве или падают в почву под деревом. Весной, когда влажность достигает 90-95%, а температура воздуха 15^oС, на поверхности больного плода появляются подушечки из набора конидий, являющиеся основным источником инфекции, которые и дальше повреждают плод.

Инкубационный период возбудителя очень короткий, побурение пораженных плодов начинается через 5–6 дней. Через 8–10 дней на их поверхности появляются грибковые конидии.

Таксономию возбудителя можно выразить следующим образом:

Анаморфное название: Monilia fructigena Pers.

Анаморфные синонимы: Monilia foliicola Woronich; Moniliopsis foliicola (Woronich.) Siem.; Monilia histasiae Zapromet.

Таксономическая группа: Deuteromycets, Hyphomycetales, Moniliaseae.

Имя телеморфа: Monilinia fructigena (Schroet.) Honey.

Синонимы телеморфа: Sclerotinia fructigena Schroeter.

Таксономическая группа: Assomycetes, Helotiales, Sclerotiniaceae.

Monilia fructigena Pers, Monilia sinerea Bonard. f. mali (Wormald.) Harrison и Monilia cydoniae Schell – принадлежат к видам грибов, вызывающих монилиоз яблок, груш и айвы. Было обнаружено, что анаморфный период этих видов грибов включает 1 род Monilia Pers., 1 семейство Moniliaseae, 1 порядок Hyphomycetales и 1 класс Deuteromycets. Их телеморфный период также включает 1 род Monilinia Honey, 1 семейство Sclerotiniaceae, 1 отряд Helotiales, 1 подкласс Euassomycetidae и 1 класс Assomycetes.

Грибы, вызывающие заболевание монилиоз, выделенные в результате исследований из семечковых плодовых деревьев, принадлежат к факультативным паразитам.

По результатам наших исследований было установлено, что образцы плодов, обработанные препаратами  на основе хитозана при концентрации 0,1-0,2% хитозана в уксусной кислоте, проявляют высокие фунгицидные свойства, а также эффективность против грибковых заболеваний, что позволяет их сохранности в течение длительного времени при различных температурах, в.т.ч. и комнатной.

Список литерутуры:

1. Қишлоқ хўжалик ўсимликларини зараркунандалар, касалликлар ва бегона ўтлардан ҳимоя қилиш тўғрисида Ўзбекистон республикасининг қонуни Тошкент ш., 2000 йил 31 август, 116-II-сон, www.lex.uz.
2. Мева-сабзавотчилик ва узумчилик соҳасини ислоҳ қилиш бўйича ташкилий чора-тадбирлар тўғрисида Ўзбекистон республикаси президентининг қарори Тошкент ш., 2006 йил 11 январь, ПҚ-255-сон, www.lex.uz.
3. Мева-сабзавотчилик ва узумчилик соҳасида иқтисодий ислоҳотларни чуқурлаштириш чора-тадбирлари тўғрисида Ўзбекистон республикаси президентинингфармони Тошкент ш., 2006 йил 9 январь, ПФ–3709-сон, www.lex.uz.
4. Боғдорчилик-узумчилик ширкатлари тўғрисидаги низомни тасдиқлаш ҳақида Ўзбекистон республикаси вазирлар маҳкамасининг қарори Тошкент ш., 2011 йил 1 март, 51-сон, www.lex.uz.
5. Пименова М.Н., Гречушкина Н.Н., Азова Л.Г., Семенова Е.В., Мыльникова С.И. // Руководство к практическим занятиям по микробиологии: Практ. пособие / Под ред. Н.С. Егорова. 2-е изд. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983. С. 130-132.
6. Batra L.R., Harade Y. A field record of apothecia of Monilinia fructigena in Japan and its significance. Mycologia, 1986, 78 (6).-P. 913-917.
7. Batra L.R. World species of Monilinia (Fungi): their ecology, biosistematics and control. Mycologia Memoir, No 16, 1991, 246 p.
8. Bechet Maria, Marian Duliana, Chintoani Dorina. Garde experimentale pentru Monilia fructigena Pers. Si Monilia laxa (Ehrenb.) Sacc., agenti patogeni  al Moniliozei pomilor fructiferi // Stud. Univ. Babes- Bolyai. Biol, 1980, 25, № 2. – P.15-21.
9. Biggs A.R. Apple scab. Pages 6-9 in Compendium of apple and pear diseases. A.L. Jones H.S. Alderwinckle (eds.). APS, Minesota, USA, 1991, 100 pp.
10. Bouron Hubert. Les monilioses des arbres fruitiers // Phytoma. Def. cult, 1988, № 395.- 35 p.
11. Byrde, R.J.W. and Willetts H.J. The Brown Rot Fungi of Fruit. Their Biology and Control. Oxford, UK: Pergamon Press, 1977, 171 p.