Борьба с болезнями томата с помощью Bacillus spp. Часть 4

Химические фунгициды широко используются для борьбы с различными вредителями и болезнями, но в ряде случаев имеют ограниченную эффективность, могут оказывать вред самим культурам, небезопасны для здоровья человека, негативно влияют на окружающую среду. В настоящее время разрабатываются новые альтернативные подходы, например, использование грибков и бактерий в качестве биологических средств защиты растений. Они и оказывают антагонистическое действие на патогены, и стимулируют рост и развитие культурных растений. 

Многочисленные ризобактерии, включая Bacillus, Streptomyces, Pseudomonas, Flavobacterium, Brevibacillus, Mesorhizobium, Rhizobium, способны смягчать действие патогенов и улучшать развитие растений. Bacillus spp. могут выживать при более высоких температурах и противостоять высыханию, производя эндоспоры. Кроме того, Bacillus spp. способны в некоторой степени стимулировать рост растений в неблагоприятных условиях. Виды Bacillus обладают способностью уменьшать популяции патогенов за счет синтеза ряда метаболитов, включая итурин, сурфактин, циклические липопептиды, бацилломицин, бактериоцины, поликетид, лентибиотики, фосфолипид, поликетид-микролектин, изокосмарин, аминосахара. Производя эти разнообразные соединения, виды Bacillus эффективно подавляют вредные микроорганизмы. 

Из 21 изученного изолята ризобактерий разных видов лишь B. amyloliquefaciens (FZB24) продемонстрировал максимальное ингибирование роста F. oxysporum в ходе двойного анализа. Исследование также показало, что B. amyloliquefaciens эффективен в снижении заболеваемости фузариозом благодаря синтезу антибиотиков и ферментов, включая полифенолоксидазу, аммиаклиазу, фенилаланинкаталазу, супероксиддисмутазу и пероксидазу. 

Bacillus velezensis, выделенная из тканей корневой системы томатов, продуцирует различные соединения, такие как липопептиды, поликетиды, дипептид бацилизин и летучие вещества, включая фенгицин, бацилломицин, сурфактин, бензальдегид, бациллен, макролактин, диффицидин, тетрадекан, дипептид бацилизин, бензолуксусную кислоту, бензальдегид, фенилэтиловый спирт и 1-децен. Кроме того, вид способен синтезрировать литические ферменты (хитиназу, протеазу и β-глюканазу), индол-3-уксусную кислоту, сидерофоры, солюбилизировать неорганический фосфат. B. velezensis достиг максимального подавления роста мицелия V. dahliae и снизил заболеваемость томатов вертициллезным увяданием на 70,43% как в тепличных условиях, так и в открытом грунте.

Два отобранных изолята Bacillus продуцировали антибиотики, цианид и солюбилизированный фосфат, что приводило к 44%-му подавлению роста F. oxysporum, патогена, вызывающего фузариоз. 

Благодаря активности полифенолоксидазы, супероксидазы, каталазы, дисмутазы и пероксидазы, продуцируемых Bacillus subtilis CBR05, растения томата опытной группы демонстрировали минимальную (36%) заболеваемость мягкой гнилью. В другом исследовании B. subtilis снизил заболеваемость корневыми гнилями в тепличных условиях на 75%. 

В одном из исследований из ризосферы томата и картофеля было получено 200 различных штаммов Bacillus. Они были изучены и протестированы для определения способности ингибировать рост и активность возбудителя бактериального увядания Ralstonia solanacearum. Из этих штаммов только четыре оказались перспективны в борьбе с бактериальным увяданием. Два штамма B. amyloliquefaciens (AM1 и D29), один штамм B. subtilis (D16) и один штамм B. methylotropicus (H8) продемонстрировали значительное снижение распространенности бактериального увядания. Снижение заболеваемости колебалось от 81,1 до 89,0%, что свидетельствует о сильном антагонистическом действии в отношении возбудителя, R. solanacearum. Кроме того, эти четыре штамма продемонстрировали дополнительное благотворное влияние на рост и развитие растений. Было обнаружено, что они увеличивают высоту растений на 20-45%, а сухую массу – на 45-92%. Эти положительные эффекты объясняются выработкой ряда соединений, таких как индол-3-уксусная кислота, сидерофоров, солюбилизированных фосфатов. Известно, что эти соединения способствуют росту растений и усвоению питательных веществ. 

Lamsal et al. выделили 7 штаммов Bacillus из ризосферы томата. Эти штаммы продемонстрировали значительный ингибирующий эффект, подавляя рост мицелия целевого патогена (возбудителя фитофтороза) более чем на 80%. Более того, они продемонстрировали значительное снижение (на 74%) заболеваемости фитофторозом в тепличных условиях. Кроме того, обнаружено, что штаммы Bacillus положительно влияют на рост растений. 

Исследователи изучили действие препарата на основе B. subtilis при обработке семян. Они обнаружили, что метод оказался особенно эффективен в борьбе с заболеванием, вызываемым Pythium aphanidermatum. 

B. cereus (MH778713) выделяет гентриаконтан и 2,4-ди-трет-бутилфенол. Эти соединения продемонстрировали значительное ингибирующие действие в отношении различных грибных патогенов растений, включая F. oxysporum и Colletotrichum orbculare. 

Im et al. успешно выделили из штамма B. methylotropicus (DR-08) два метаболита, а именно производные оксидифцидина и диффицидина. Было доказано, что эти соединения обладают значительной эффективностью против возбудителя бактериального увядания, R. solanacearum. В ходе тепличных и полевых опытов штамм DR-08 продемонстрировал эффективность в подавлении развития бактериального увядания томатов, а также симптомов бактериальной пятнистости листьев на персике и красном перце. 

В данном обзоре подчеркивается способность микробов-антагонистов эффективно подавлять инфекционные заболевания томата, вызываемые грибными и бактериальными возбудителями. Различные виды/штаммы Bacillus, включая B. subtilis, B. cereus, B. megaterium, B. endphyticus, B. velezensis, B. amyloliquefaciens и B. methylotropicus, – ризобактерии, дополнительно способствующие росту растений. Выявление штаммов Bacillus обычно включает обширный отбор проб из ризосферы растения-хозяина с последующим методом двойного анализа и тестированием in vivo против целевого фитопатогена(ов). Эффективные штаммы Bacillus продуцируют различные соединения, такие как итурин, сурфактин, циклические липопептиды, бацилломицин, бактериоцины, поликетид, лентибиотики, фосфолипид, поликетид микролектин, изокосмарин, аминосахара. Эти вещества хорошо подавляют патогены, вызывающие многочисленные заболевания. Каждый штамм Bacillus производит уникальные метаболиты и соединения. Следовательно, эти вещества проявляют штаммоспецифическое действие, ингибируя рост и заражение специфическими фитопатогенами. Исследования показали, что мутантные штаммы, лишенные специфических соединений, неэффективны в борьбе с целевыми патогенами. 

В основном бактерии Bacillus обитают в ризосфере и эндосфере растений-хозяев, образуя с ними взаимовыгодные отношения. Эти бактерии приносят хозяину ряд преимуществ, включая лучшее усвоение элементов питания, подавление болезней, устойчивость к стрессу. Виды Bacillus могут широко использоваться для борьбы с различными грибными заболеваниями растений, включая корневые и плодовые гнили, фузариоз, вертициллезное увядание, септориозную пятнистость, “черную ножку”, серую гниль, фитофтороз, мучнистую росу. Кроме того, они эффективно борются с некоторыми бактериальными заболеваниями – бактериальным увяданием, бактериальной пятнистостью, черной бактериальной пятнистостью, мягкой гнилью.

Внесение культур клеток Bacillus или культуральных фильтратов, содержащих эффективные соединения, в почву в прикорневой зоне, а также обработка семян этими соединениями дает преимущества в предотвращении заражения растений патогенами. 

В некоторых случаях более эффективный контроль заболевания может быть достигнут путем комбинирования Bacillus с другими бактериальными (например, Pseudomonas) или грибными (например, Trichoderma spp.) антагонистами или использования совместимых фунгицидов. В целом, применение препаратов на основе Bacillus существенно влияет на здоровье и продуктивность растений.