Блог

Тетрис - препарат на основе спор грибов рода Trichoderma spp.

27 Октября 2021, 10:29

Поделиться:
Тетрис - препарат на основе спор грибов рода Trichoderma spp.

В статье рассмотрены основные аспекты использования препаратов на основе грибов рода Trichoderma. Проанализировано влияние температуры на рост различных штаммов Trichoderma Представлен принципиально новый препарат Тетрис. Разъяснены основные функции и свойства данного препарата.

Свойства грибов рода Trichoderma spp.

Препараты для растениеводства на основе клеток или спор грибов рода Trichoderma spp. используются в больших количествах не только профессиональными агрономами, но и в личных подсобных и фермерских хозяйствах. Такое широкое применение обусловлено наличием у почвенных грибов этого огромным набором свойств, позволяющих говорить о них как о микроорганизмах полезных для растений. К свойствам, характерным представителям этого рода грибов относится в первую очередь отсутствие фитотоксичности к большинству возделываемых растений, и что важно, это свойство наблюдается даже на стадии возникновения стресса у растения.

Как любой почвенный микроорганизм, эволюционирующий в прикорневой зоне растения, грибы рода Trichoderma spp. способны к росту на органических экссудатах корневой системы растения. Они хорошо растут на сахарах, органических кислотах, аминокислотах, причем с высокой удельной скоростью роста (при планктонном росте) или с высокой радиальной скоростью (при поверхностном росте) и что характерно способны развиваться при низких концентрациях экссудатов корневой системы. Нами были проведены исследования поверхностного культивирования Trichoderma viride на экссудатах корневой системы огурца, показывающие, что данная культура способна расти при концентрациях экссудатов корневой системы порядка 20 мг/л [1]. По данным показателям (скорости роста при минимальных концентрациях компонентов питания) грибы рода Trichoderma либо опережают, либо способны конкурировать с большинством почвенных грибов (в том числе фитопатогенными).

Грибы рода Trichoderma spp. способны к направленному росту в сторону наиболее благоприятную для их развития, это 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.

При достижении корневой системы растения клетки рода Trichoderma spp. способны сорбироваться (прикрепляться) на её поверхности и расти по нему, образуя своего рода пленку из мицелия клеток [2] . Рост может происходить и в объеме, клетки могут образовывать не только моно, но и ди- и три- слои. Концентрация экссудатов в такой системе с сорбированными на поверхности корня микроорганизмами резко снижается, что не позволяет другим клеткам развиваться в области корня занятой клетками гриба рода Trichoderma [3].

Многие представители рода Trichoderma в состоянии сорбции на корневой системе способны к биотрансформации компонентов экссудатов корневой системы растения в соединения стимулирующие метаболические процессы самого растения, в том числе и роста. Таким образом растущие грибы рода Trichoderma могут являться фитостимуляторами.

Общепризнанным является и тот факт, что грибы рода Trichoderma способны к подавлению фитопатогенной микрофлоры не только за счет конкуренции за метаболизируемый субстрат, но и за счет других механизмов. К таким механизмам стоит отнести синтез низкомолекулярных соединений, мембраноторофной природы, способных оказывать отрицательное воздействие на рост иных грибов, включая фитопатогенные [4] .

Ингибирующее воздействие клеток Trichoderma на других обитателей корневого ценоза могут оказывать через образование газовых (легколетучие органические соединения) компонентов метаболизма, эффективность газовых метаболитов в условиях диффузии в почве (субстрате), может быть много выше водорастворимых.

Секреция литических ферментов (включая хитиназы и протеолитические ферменты) клетками Trichoderma, на определенных стадиях развития, позволяет им разрушать клетки фитопатогенной микрофлоры в зоне прямого контакта. Совокупность этих свойств или часть этих свойств, позволяют рассматривать клетки Trichoderma как уникальные микроорганизмы в плане положительного воздействия на развитие растений.

Все эти свойства грибов рода Trichoderma проявляются только при условии роста клеток. Покоящиеся клетки не вступают во взаимодействия с другими клетками различных грибов, в том числе и с фитопатогенными.

Триходерма в условиях теплиц

На рост клеток в прикорневой зоне растения в условиях теплиц оказывают влияние огромное количество факторов, каждый из которых может оказывать существенное влияние. Так, кроме углерод содержащих компонентов, клеткам Trichoderma необходимы минеральные элементы питания. Хорошо, что и растения, и микроорганизмы потребляют азот, фосфор, и минеральные компоненты в одинаковых пропорциях и при одинаковых концентрациях. Внесение удобрений под растения обеспечивает нормальное функционирование и микробного сообщества. Минеральные элементы питания могут еще определять и значение рН почвы. Клетки Trichoderma могут расти в интервале от 4 до 8 единиц значений рН. Этот интервал является приемлемым для многих растений и поддерживается в ходе выращивания растений. Важными параметрами для развития грибов рода Trichoderma spp. являются влажность и растворенный в воде кислород (грибы являются аэробами). При минимальных значениях влажности 35% клетки могут перестать расти и перейти в стадию споруляции. Увеличение влажности при определенных условиях (перелив субстрата) может привести к снижению скорости растворения кислорода в жидкости и как следствие к резкому лимитированию роста клеток Trichoderma.

Триходерма и температурный режим

Важным фактором, определяющим физиологию развития любых микроорганизмов, в том числе и грибов рода Trichoderma является температура. Для многих живых объектов зависимость скорости роста от температуры описывается двумя кривыми - от минимальных значений до оптимальных - кривая Аррениуса, и далее, колоколообразное снижение. Причем, в интервале температур от минимальных до оптимальных микроорганизмы могут находится достаточно долго и колебания температур в этих пределах не приводит к необратимым изменениям их физиологии. А вот даже при однократном переходе границы повышенных температур – могут наступить необратимые изменения в физиологии или даже гибель клеток. Для большинства почвенных микроорганизмов оптимальными температурами являются 25 – 28 0С. Для большинства видов грибов рода Trichodermа sp., оптимум температур наблюдается именно в этом интервале. В реальных условиях развития микробиоты в тепличных комбинатах микроорганизмы могут подвергаться изменению температур в очень широком диапазоне температур в том числе воздействию повышенных температур в летний период времени, когда субстрат и корневая часть растения могут прогреваться до температур выше 40 0С. В связи с этим перед нами возникла задача производства препарата на основе грибов рода Trichoderma spp, для применения в широком диапазоне температур.

1) Исследование роста Trichoderma viride и Fusarium oxysporum на твёрдых микробиологических средах, содержащих экссудаты растений огурца /Шагаев А. А. Марквичев Н.С. //Успехи в химии и химической технологии. – 2016. – Т. 30. – №. 9 (178).

2) Изучение колонизации корневой системы огурца грибом Trichoderma viride / А. С. Журавлёва, А. А. Шагаев, Н.С. Марквичев и др. // Успехи в химии и химической технологии. — 2018. — Т. 32, № 12. — С. 15–17.

3) Поверхностное культивирование грибов рода Fusarium и Trichoderma при непрерывном подводе компонентов питания / Шагаев А. А., Зеленова Н.А., Марквичев Н.С. и др. //Бутлеровские сообщения. – 2017. – Т. 50. – №. 5. – С. 65-72.

4) Dual role of a dedicated GAPDH in the biosynthesis of volatile and non-volatile metabolites-novel insights into the regulation of secondary metabolism in Trichoderma virens/ Bansal R. et al. //Microbiological Research. – 2021. – С. 126862.

Состав препарата Тетрис

Для создания препарата ТЕТРИС были выбраны различные виды грибов рода Trichoderma spp. после проверки способности к поверхностному росту при различных температурах на модели экссудатов корневой системы огурца. Скрининг и отбор проводили среди штаммов микроорганизмов из коллекции штаммов - агентов биологического контроля компании «БИОМ».

Для этого исследовали радиальный рост микроорганизмов на агаризованной среде Чапека с заменой органических компонентов моделью экссудатов корневой системы растения. Для всех исследуемых микроорганизмов проводили культивирование при стабилизации температуры на определенном уровне - 8°C, 14°C, 20 °C, 28 °C, 37 °C, 44 °C. Засев проводили спорами исследуемого штамма, в центр чашки Петри уколом. В ходе экспериментов фиксировали изменение радиуса колонии и далее рассчитывали радиальную скорость роста выбранного штамма. На основании данных по скоростям роста при разных температурах определяли оптимум температуры для каждого конкретного штамма, максимальные и минимальные значения температуры, при которых наблюдался рост.

Во всех экспериментах для всех исследуемых микроорганизмов наблюдали общие закономерности развития микроорганизмов - после лаг фазы наблюдали линейный рост радиуса колонии, по мере приближения к краю чашки Петри скорость развития снижалась. На основе экспериментальных данных для всех микроорганизмов были определены оптимумы температур – интервалы температур, при которых клетки растут с максимальной скоростью, на основе полученных результатов из 6 исследуемых штаммов были выбраны 3, обладающие разными температурными оптимумами. На рис.1 представлены графики зависимости скорости роста от температуры у выбранных микроорганизмов.

Данные микроорганизмы были определены нами как перспективные для препарата ТЕТРИС, наличие 3 видов грибов рода Trichoderma в одном препарате в виде чистых спор позволяет рекомендовать данный препарат для применения в широком интервале температур - от 10 до 40 0С, для внесения через капельный полив под корень. При различной температуре максимальную скорость роста, а соответственно и все сопутствующие этому свойства - будут проявляться у одного из внесенных видов гриба рода Trichoderma. Таким образом препарат ТЕТРИС является более эффективным в сравнении с другими препаратами на основе монокультуры клеток Trichoderma, особенно в период перепадов температур, когда в том числе возможен локальный перегрев матов с субстратом для выращивания растений.

Рисунок 1. Скорость роста грибов рода Trichoderma spp. при культивировании на среде, содержащей модель экссудатов

Сведения об авторах:

  • Писаревская Виолетта Алексеевна бакалавр кафедры биотехнологии РХТУ им. Д.И. Менделеева

  • Журавлева Александра Сергеевна магистрант кафедры биотехнологии РХТУ им. Д.И. Менделеева

  • Минич Мария Владимировна аспирант кафедры биотехнологии РХТУ им. Д.И. Менделеева

  • Шагаев Антон Александрович аспирант кафедры биотехнологии РХТУ им. Д.И. Менделеева

  • Бехбудзада Нурлан Башир-оглы аспирант кафедры биотехнологии РХТУ им. Д.И. Менделеева

  • Горюнова Ольга Борисовна генеральный директор ГК «БИОМ»

  • Марквичев Николай Семенович к.т.н., доцент кафедры биотехнологии РХТУ им. Д.И. Менделеева, заместитель генерального директора ГК «БИОМ»

Подпишитесь на рассылку полезных материалов

Будьте в курсе последних новостей и событий, а также узнавайте о наших новых публикациях первыми

Нажмая кпопку «Подписаться» вы принимаете условия Политики конфиденциальности