Защита растений с помощью грибных и бактериальных антагонистов

13-03-2014, 19:02
Как пример такого способа защиты может быть рассмотрен метод предотвращения заражения деревьев возбудителями корневых гнилей. Базидиомицеты корневая губка (Heterobasidium annosum) и осенний опенок (Armillaria mellea sensu lato) расширяют очаги поражения, заражая новые деревья через корни, в который внедряются мицелий и ризоморфы, выходящие из корней пораженных деревьев. Новые очаги создаются базидиоспорами, ростки которых внедряются через свежеоголенную древесину. Особенно интенсивно заражаются свежие пни на вырубках. Поэтому разработаны технологии инокуляции свежих пней препаратами, содержащими споры и мицелий быстро растущих и оккупирующих древесину сапротрофных базидиомицетов (Poria giganthea, Pleurotus spp. и др.) на лесосеках.
Специфический метод был применен для лечения каштанов, зараженных грибом Criphonrectria parasitica. Возбудитель рака коры каштанов С. parasitica попал в Северную Америку и в Европу из Восточной Азии, где развивался на местных толерантных видах, не принося сильного ущерба. Европейские и, особенно, американские виды оказались сильно восприимчивыми, так что их заболевание привело к массовой гибели каштановых лесов. В 1951 г. в Италии были обнаружены слабовирулентные штаммы, которые медленно развивались и не наносили ущерба зараженному дереву. У таких «гиповирулентных» штаммов была обнаружена вирусная dsPHK, инфекция которой приводила к снижению скорости роста колоний in vitro, ослаблению пигментации, женской стерильности, снижению продукции конидий и потере патогенных свойств. В присутствии двухцепочечной РНК была ингибирована продукция белка CPG-1, который представляет собой α-субъединицу универсального регулятора сигнальной трансдукции G-белка. В результате этого происходит редукция циклоаденилатного и Са-фосфоинозитольного сигнальных путей, через которые осуществляется экспрессия важнейших ферментов, необходимых для морфогенеза и патогенеза — LAC-1 (лакказы), CBH-1 (целлобиогидролазы), CRP (гирофобина крипарина), Vir1 и Vir2 (половых феромонов). Поскольку гиповирус способен передаваться от гиповирулентных штаммов вирулентным при совместном росте через анастомозы, во Франции была разработана технология обработки каштанов пастой, содержащей смесь гиповирулентных штаммов. Хотя в настоящее время в Европе примерно половина природных штаммов заражена вирусами, имеется большое сомнение в эффективности биологической защиты. Более вероятно естественное вытеснение свободных от вирусов штаммов зараженными вследствие их инфицирования. В Америке такой способ защиты каштанов оказался малоэффективным вследствие того, что популяции С. parasitica оказались высоко полиморфными по генам вегетативной несовместимости, препятствующим миграции гиповируса из зараженных штаммов в здоровые.
Для биоконтроля многих фитопатогенов успешно используют обитающие в ризосфере бактерии рода Pseudomonas (особенно часто вид P. fluorescens), которые относятся к группе бактерий, способствующих росту растений (plant growth-promoting bacteria — PGPB). Например, растения огурца, томата и гвоздики, выращенные из семян, обработанных спорами некоторых бактериальных штаммов, значительно меньше поражаются возбудителями листовых пятнистостей и фузариозного вилта. Было установлено, что одним из механизмов действия, обусловливающих защитный эффект этих бактерий, является индуцированная системная устойчивость (ISR), вызываемая ими в обработанных растениях, в развитии которой участвуют активируемые жасмонатом и этиленом пути метаболизма растения, и которая не зависит от салициловой кислоты — ключевой сигнальной молекулы системной приобретенной устойчивости (SAR). Многие псевдомонады продуцируют 1-аминоциклопропан-1-карбоксилатдиаминазу, регулирующую уровень этилена в растениях. Другим хорошо известным механизмом, на котором основано защитное действие бактерий рода Pseudomonas, является их способность продуцировать сидерофоры, которые повышают доступность для растений содержащегося в почве железа. Кроме того, эти бактерии (а также некоторые грибы-антагонисты) конкурентно колонизируют поверхность корней растений, опережая патогенные штаммы, и конкурируют с последними за источники питательных веществ и железа.
Во многих случаях защитный эффект от применения грибных и бактериальных антагонистов связан с их способностью продуцировать вещества, токсичные для фитопатогенов (например, антигрибные и антибактериальные пептиды, такие как пептаиболы Trichoderma и Gliocladium, циклопептиды Pseudomonas, ризактин и бацилин из Baciluis subtilis) или ферменты, препятствующие их росту (например, хитиназы, эндогалактоуроназы и протеазы, в том числе субтилизин и другие сериновые протеазы). Антагонизм, обусловленный токсичными метаболитами и ферментами, принято называть антибиозом. Иногда в понятие антибиоз включают и способность биоконтролирующих микроорганизмов синтезировать сидерофоры.
Некоторые метаболиты биоконтролирующих микроорганизмов, как и метаболиты фитопатогенов, распознаются растением и выступают неспецифическими элиситорами, индуцирующими в растении системную приобретенную устойчивость (SAR). Такими элиситорами являются, например, бактериальные липополисахариды, флагеллин и белки холодового шока, продукт частичной деградации грибного хитина — хитозан, некоторые белки Trichoderma harzianum, Т. viride, непатогенных штаммов Fusarium sambucinum, F. oxysporum и др.
Наконец, защита растений может быть основана на использовании прямого гиперпаразитизма некоторых микорорганизмов на фитопатогенных грибах. Такие гиперпаразиты как Trichoderma spp. и оомицет Pythium oligandrum паразитируют на грибных фитопатогенах, включая виды родов Botrytis, Fusarium и Phytophthora, подавляют развитие возбудителей in planta. Если обработка растений микопаразитами предшествует их заражению, то ее можно рассматривать как один из видов перекрестный защиты. Кроме того, показано, что паразитические для фитопатогенов микроорганизмы могут участвовать в биоконтроле, индуцируя защитные ответы в обработанных растениях, в том числе SAR и ISR.
Таким образом, наиболее важными механизмами биоконтроля, кратко рассмотренного здесь как способ перекрестной защиты, являются:
1. Антибиоз вследствие продукции микроорганизмами-анатагонистами антибиотических (антигрибных и антибактериальных) соединений и ферментов, включая хитиназу.
2. Конкурентная колонизация поверхности корня, а также конкуренция за источники железа в почве.
3. Индуцирование системной приобретенной устойчивости неспецифическими элиситорами антагониста. В частности, липополисахариды бактерий являются индукторами SAR у обработанных растений. Многие штаммы псевдомонад, использующиеся для биоконтроля, продуцируют 1-аминоциклопропан-1-карбоксилат (ACC) дезаминазу — регулятор уровня растительного гормона этилена.
4. Прямой паразитизм агентов биоконтроля, таких как штаммы Trichoderma spp. по отношению к патогенным грибам.
Из приведенных выше примеров следует — и это надо особо отметить — что один микроорганизм может реализовать одновременно несколько видов активности, препятствующей развитию болезни (антибиозис + индуцирование устойчивости + микорпаразитизм или же антибиозис + индуцирование устойчивости и т. д.).

  • Другие возможные подходы
  • Использование антибактериальных белков нерастительного происхождения
  • Биогенные элиситоры
  • Иммунизация
  • Защита растений от вирусных болезней
  • Эпифитная стратегия: рост-стимулирующие ризобактерии
  • Иммуномодуляторы бактерий
  • Этилен
  • Взаимодействия сигнальных систем, индуцируемых неспецифическими и специфиче ...
  • Полипептиды и гликопротеины

  • Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

    Министерство сельского хозяйства Оренбургской области

    Правительство Оренбургской области

    Визитка компании - сайт компании

    Ильинка







    Акцент

     

    • Рейтинг@Mail.ru
    • Яндекс.Метрика
    • Индекс цитирования