Триходерма противостоит увяданию Фузариоза

Микориза, обитающая в почве, способствует сопротивляемости растений к фузариозу.

Микробные сообщества широко распространены в окружающей среде, покрывая практически все поверхности хозяев, начиная от кожи, кишечника и слизистых оболочек животных до корней и листьев растений. Эти микроорганизмы составляют первую линию защиты от вторжения патогенных микроорганизмов. Однако разрушение микробных сообществ, вызванное вспышкой вредоносных микроорганизмов, может значительно повысить заболеваемость. Восстановление или усиление естественной защиты, предоставляемой связанным с хозяином микробным сообществом, может предоставить эффективные средства контроля болезней.

Регулирование микробиома способствует улучшению функциональности сельскохозяйственных экосистем и эффективному подавлению почвенных заболеваний. Множество исследований подтверждают прямую связь между разнообразием и составом микробных сообществ почвы и подавлением почвенных заболеваний. Богатство микробного разнообразия способствует повышению сложности взаимодействия между микроорганизмами и, таким образом, укрепляет их способность сопротивляться патогенам. Учитывая сложность взаимодействия между растениями и микроорганизмами, а также зависимость этих взаимодействий от окружающей среды, оптимизация взаимоотношений между растениями и микроорганизмами остается сложной задачей. Поэтому для эффективного контроля заболеваний необходимо лучше понимать взаимодействия между полезными микроорганизмами, патогенами и микробными сообществами почвы. Однако на данный момент известно очень мало о том, как полезные микроорганизмы влияют на сообщества грибов и как динамика грибных сообществ влияет на контроль заболеваний. В последнее время интерес к роли грибов в экосистемах их окружения и хозяев стал все более актуальным, однако исследования влияния грибов на экологические функции почвы и их роль в подавлении заболеваний требуют дальнейшего изучения. Ведущий международный научный журнал New Phytologist опубликовал результаты исследования механизмов биологического контроля марсельской болезни с использованием биологического органического удобрения на основе гриба Trichoderma guizhouense NJAU4742 (Tg) от команды академика Шэнь Цируна из Нанкинского сельскохозяйственного университета. В рамках этого исследования были проведены ряд экспериментов для изучения влияния биологического удобрения на развитие заболевания у бананов в системе последовательного выращивания.

Исследования показали, что после трех сезонов последовательного выращивания бананов применение органического вещества с инокуляцией или без инокуляции гриба Trichoderma harzianum Tg (SOF+Tg и SOF) может эффективно снизить заболеваемость увяданием и увеличить биомассу растений банана по сравнению с контролем. Эффекты защиты от болезней и стимуляции роста в группе SOF+Tg были выше, чем в группе SOF, соответственно на 59,09% и 60,47%. В каждом сезоне выращивания группа SOF+Tg имела наибольшую биомассу и наименьшую заболеваемость по сравнению с другими двумя группами; в третьем сезоне эффект защиты от болезней в группе SOF+Tg составил 72,2±3,9%, а стимуляция роста - 76,4±8,5%. Были проанализированы динамические изменения микробиоты в почве после трех сезонов последовательного выращивания. Обнаружено, что общая численность грибов в группе SOF+Tg значительно превышает контроль, а численность гриба Fusarium в группе SOF+Tg значительно снижается по сравнению с группами SOF и CK. Дальнейший анализ показал значительные различия в составе грибных сообществ в исходной почве (до посадки), контроле, почве SOF и почве SOF+Tg. Относительная численность аскомицетов и пецилиевых грибов в исходной почве значительно выше, чем в контроле, почве SOF и почве SOF+Tg. По сравнению с исходной почвой и другими группами, CK и SOF значительно повысили относительную численность базидиомицетов и клавицитовых грибов. По сравнению с исходной почвой, контролем и почвой SOF, почва SOF+Tg значительно снизила относительную численность Fusarium, а исходная почва имела наибольшую относительную численность Fusarium. Значительные различия в метаболической активности микробиоты почвы были обнаружены между CK, SOF и SOF+Tg. Почва SOF+Tg значительно повысила метаболическую активность микробиоты почвы на 23,98% и 38,91% по сравнению с CK и SOF соответственно.

График 1: Биомасса банановых растений и заболеваемость банановым увяданием

Увеличение количества вакцинации против Tg значительно повышает плотность популяции этой грибной культуры и долю Tg в грибном сообществе. В экспериментах с горшками было обнаружено, что применение Tg значительно влияет на состав группы Humicola рода плесневых грибов. Применение древесной плесени позволяет снизить заболеваемость бананов на 72% и увеличить их биомассу. Этот эффект связан с изменением микробиоты грибов, включая снижение плотности гриба рода Fusarium и обогащение плесневых грибов рода Humicola с антагонистическими свойствами. Исследование подтверждает роль древесной плесени и плесневых грибов рода Humicola в контроле болезней и указывает на то, что перекрытие экологических ниш с патогенами и индукция системной резистентности растений могут быть одними из основных механизмов, обеспечивающих биологическую защиту. Кроме того, Tg и Humicola значительно повышают содержание ясминовой и салициловой кислот в растениях банана, и было обнаружено, что защитная система растений более чувствительна к совместной инокуляции Tg и Humicola, что указывает на то, что эти два гриба могут совместно индуцировать растительную резистентность через сигнальные пути JA и SA. Кроме того, комбинация Tg и Humicola оказывает более сильное активирующее воздействие на активность ферментов, связанных с ISR в растениях банана, таких как хитиназа (CHT), пероксидаза (POD), фенилаланин аммониак-лиаза (PAL), липоксигеназа (LOX) и полифенолоксидаза (PPO), по сравнению с отдельными грибами. Авторы доказали, что взаимодействие с микробиотой почвы может оказывать более сильное влияние на подавление болезней, чем прямое антагонистическое действие инокулированных биологических препаратов.

Исследование индуцированной растительной системной устойчивости к грибковым сообществам (Рис. 2)

Это исследование описывает супрессивное воздействие грибных пробиотиков на естественные заболевания в системе монокультуры бананов. Авторы доказали прямое подавление патогенов благоприятными грибами, а также косвенное воздействие в конкуренции за питательные вещества и индукции системной резистентности растений в сотрудничестве с местными грибами, что имеет ценность в контроле болезней. Результаты исследования показали, что применение грибных пробиотиков приводит к реконструкции грибной флоры почвы, способствует привлечению благоприятных видов грибов и совместной защите растений от инфекции патогенами, обеспечивая их здоровье. Эти результаты предоставляют новые перспективы для разработки эффективных и устойчивых решений для улучшения защиты культурных растений.