Защита растений в условиях закрытого грунта представляет собой комплекс мероприятий, направленный на предупреждение возникновения патогена, а в случае обнаружения признаков заболевания - на диагностику, локализацию и контроль карантинной площади. Борьба агрономов за свободную от патогенных микроорганизмов прикорневую зону растений происходит в течение года постоянно – начиная с посева и заканчивая ликвидными и подготовительными работами к новому культурообороту.
Одним из методов защиты от бактериальных и грибных инфекций растений является заполнение биоценоза прикорневой зоны микроорганизмами, проявляющими антагонистические свойства к патогенам. Такой прием позволяет действовать на опережение возникновения инфекционных заболеваний и способен уменьшить количество агрессивных химических обработок, которые являются стрессом растений и как следствие негативно сказываются на общей урожайности.
Три триходермы в препарате Тетрис
Препараты, содержащие микроорганизмы в споровой форме, являются наиболее эффективными и удобными для внесения в условиях защищенного грунта. Исследовательской командой ГК БИОМ были изучены некоторые штаммы грибов рода Trichoderma для выявления свойств, «полезных» для корневой системы растений с точки зрения защиты от инфекционных заболеваний. Результатом работы стал препарат ТЕТРИС, СП, имеющий в составе три вида микрогрибов рода Trichoderma. Каждый вид имеет определенные преимущества в конкретном случае в зависимости от абиотических и биотических условий, в которых оказались споры микрогриба. В наших статьях мы уже писали о том, что разные температурные оптимумы роста, которые находятся в диапазоне от +10 до +40°С, помогают обеспечить защиту в прикорневой зоне растения наиболее эффективно.
В данной статье мы представляем исследования, демонстрирующие ростовые характеристики трех видов триходермы, входящих в состав препарата, а также взаимодействие этих микроскопических грибов между собой в условиях их развития на модели экссудатов.
Через корневую систему растение секретирует в окружающую среду экссудаты, в состав которых входят сахара, продукты фотосинтеза, а также продукты метаболизма сахаров – кислоты цикла Кребса, аминокислоты. Секреция экссудатов происходит всегда, пока растение растет и осуществляет процесс фотосинтеза. Количество секретируемых органических экссудатов, а также их состав, зависят, как от самого растения, так от фазы его развития и от условий выращивания.
Концентрация экссудатов в прикорневой зоне растения определяется двумя процессами - скоростью их выделения корневыми волосками в субстрат и их метаболизм в результате деятельности микробной биоты. За счет движущей силы и диффузии в субстрате, градиент концентрации экссудатов снижается от верхних слоев к более низким.
В силу физиологии развития грибные формы микроорганизмов способны осуществлять направленный рост, в сторону наиболее благоприятную для них. Под направленным ростом мы понимаем ориентацию формирования гифа и последующее увеличение ее размеров в направлении откуда исходят экссудаты корневой системы и кислород воздуха. Таким образом, рост и формирование нового мицелия ориентировано в пространстве.
Сравнивая разные штаммы гриба рода Trichoderma в наших экспериментах, мы брали во внимание такие показатели, как скорость диаметрального роста колоний на чашках Петри при изменении состава питательной среды, моделирующей экссудаты растения и взаимодействие трех видов Trichoderma sp. , а именно Trichoderma viride f2001, Trichoderma harzianum f2009, Trichoderma longibrachiatum f2124 между собой.
Исследования скорости роста мицелия
Скорость роста мицелия у разных групп микроорганизмов различна и зависит, при прочих равных условиях, от состава и концентрации экссудатов. Вследствие этого свойства у грибов может возникнуть вопрос, будет ли разница в скорости роста разных штаммов, относящихся к одному роду.
Для проведения эксперимента были приготовлены питательные агаризованные среды следующего состава (в г/л):
1. Стандартная среда, моделирующая экссудаты растения
2. Среда, содержащая экссудаты в меньшей концентрации
3. Среда, не содержащая экссудатов
Таким образом, были подготовлены три агаризованные среды, содержащие суммарно 0,5 г/л, 0,25 г/л и 0 г/л экссудатов растения.
После стерилизации среда была распределена по 20 мл по пробиркам и вновь прошла стерилизацию. Далее в стерильные чашки Петри была добавлена готовая среда заданного объема. После застывания среды, на чашках Петри на одинаковом расстоянии друг от друга и от центра уколом были посеяны по три штамма Trichoderma sp. Чашки были поставлены в термостат при 28оС. Каждые сутки производилось измерение диаметрального размера колоний, а по окончанию роста — их влияние друг на друга.
В среде с самой высокой и средней концентрацией экссудатов растений Trichoderma longibrachiatum f2124 имеет самые высокие показатели роста по сравнению с двумя другими штаммами, а в случае, где концентрация экссудатов была ровна нулю, на первом месте по скорости роста оказалась Trichoderma viride f2001. Исходя из этого мы можем сделать вывод, что совместное внесение в субстрат этих трех видов Trichoderm окажет несомненно положительный эффект, так как при достаточном выделении экссудатов растением, свою активность в большей степени будет проявлять Trichoderma longibrachiatum, но если растений будет в состоянии стресса, и у него сократится количество выделения органических веществ, то активнее всех остальных штаммов окажется Trichoderma viride.
На графике 1 показана зависимость средней скорости роста от концентрации экссудатов в среде.
Вывод
Таким образом, можно отметить, что, во-первых, скорость роста всех трех штаммов оказалась различна и при уменьшении концентрации экссудатов в среде значительно снижалась.
Исходя из полученных экспериментальных данных, можно сделать вывод: грибы рода Trichoderma spp. способны к направленному росту в наиболее благоприятную для их развития сторону. Эта способность сохраняется и при условиях поверхностного культивирования на материалах с разветвленной поверхностью - минеральная вата, кокос, торф. Иными словами, эти грибы способны к росту в сторону корневой системы растения – источника экссудатов. Но растут штаммы Trichoderma spp. с различной скоростью, в зависимости от условий, в которых они находятся.
Свойство - ориентированного роста грибов – приводит к тому, что их максимальная концентрация формируется непосредственно у растущего корня. Часть микроорганизмов колонизирует поверхность корня и даже растет вместе с ним. Способность к колонизации (поверхностному росту) у грибов очень высокая, для них в природных условиях не характерен планктонный рост клеток.
Одним из важных свойств микроорганизмов, которым он должен обладать в контексте биологической защиты, является интервал времени с момента внесения спорового препарата в систему полива до прорастания споры и начала активного деления клеток. Скорость воздействия препарата на патологическое состояние растения и снятие первых симптомов болезни является ключевым в области защиты культур закрытого грунта. Иначе говоря, агрономов интересует ответ на вопрос: когда микроорганизмы, входящие в состав препарата, начинают работать, осуществлять защитные фунгицидные свойства? Чтобы узнать это, было проведено исследование времени прорастания спор грибов трех видов Триходермы, входящих в состав препарата ТЕТРИС,СП.
Исследование времени прорастания спор
Исследование времени прорастания спор представителей рода Trichoderma проводилось методом Слайдов. Суть метода заключалась в нанесении на поверхность застывшего агара, с помощью шпателя суспензии из спор Trichoderma spp, и далее вырезается слайд размером 3х1 см. Слайд помещали на стерильное предметное стекло. Получившиеся препараты микроскопируют, определяя микроморфологию спор, а затем переносят в смоченные стерильной водой влажные камеры и помещают в термостат при постоянной температуре 27оС. Препараты микроскопируют каждый час до момента прорастания спор.
По полученным данным можно сделать вывод, что хотя время прорастания спор было одинаково для всех исследуемых штаммов, количество проросших спор значительно различалось.
На диаграмме (рисунок 2) – можно увидеть, что количество проросших спор на 12 часу микроскопирования максимально у T.longibrachiatum F2124, а минимальное количество проросших спор наблюдается у T.harzianum F2009. Из этого исследования можно сделать вывод о том, что после внесения препарата в прикорневой зоне T.longibrachiatum F2124 окажет наиболее реактивное фунгицидное воздействие, в то время как споры T. harzianum F2009 и T. viride F2001 прорастают постепенно, что оказывает более пролонгированное воздействие при заполнении ценоза субстрата.
Интересно будет изучить, как разные виды Trichoderma взаимодействуют между собой, находясь в одном препарате, проанализировав скорость роста шатммов Trichoderma spp на модели эксудатов корневой системы и время прорастания спор.
В ходе исследования изучались скорость роста и взаимодействие между собой различных видов грибов Trichoderma на чашках Петри в зонах контакта, при различных температурах: 11-14оС, 28оС и 40оС.
В начале работы были приготовлены питательные агаризованные среды Чапека и МЭ (Модели экссудатов), но рассматривать и анализировать данные мы будем только полученные на среде МЭ, так как нас в условиях опыта интересует поведение микроорганизмов именно в прикорневой зоне растения.
В процессе изучения макроморфологии, больших отличий междуку льтурами в зоне контакта не выявлено. По температурным показателям значительные отличия есть в культурах, растущих при 40оС: мицелий становится тоньше, гифы узкие, споры становятся более вытянутыми и приплюснутыми. Штамм F2009 Trichoderma harzianum, практически не растущий при температуре 40оС, образует большое количество хламидоспор. Важно отметить, что штамм T. longibrachiatum F2124 показывает высокую способность к росту и развитию при данной температуре.
Данные по взаимодействию Trichoderma spp. на среде МЭ при температуре 28 оС представлены на рисунке 3.
Мы видим, что все три штамма гриба Trichoderma, помещенные в одинаковые для них условия отлично растут и не подавляют рост друг друга. Trichoderma viride наросла с большим радиусом охвата, в отличие от двух других штаммов, так как для нее температурный диапазон от +20 оС до + 30 оС является оптимальным и благоприятным.
Каждая из трех видов грибов рода Trichoderma, входящих в препарат «Тетрис, СП» уникальна. Эта уникальность заключается в том, что при влиянии разных абиотических и биотических факторов, выбранные нами штаммы по-разному проявляют свои фунгицидные свойства, создавая тройную пролонгированную защиту. Эту особенность специалисты компании «БИОМ» и решили использовать при создании препарата. Вариативность условий в пределах производственного блока и особенности агротехники выращиваемых культур обуславливают необходимость использования для биологической защиты препаратов на основе комплекса микрогрибов рода Trichoderma. Препарат ТЕТРИС, СП является оптимальным компонентом в биологических и интегрированных схемах защиты для создания благоприятного микробиологического ценоза в субстрате.
