В последние годы популяризация высокой плотности посадки и высоких доз удобрений ускорила распространение и вредоносность острой глазковой пятнистости пшеницы, вызываемой патогенным грибом Rhizoctonia ceramicis. В связи с этим ученые ищут методы борьбы, включая биологические
Растительнопатогенные грибы часто поражают пшеницу во всех странах мира.
Что касается пятнистости, вызываемой R. Croris, болезнь вызывается снижение урожайности на 20–30 %. Причем, растения уязвимы на всех стадиях роста. Гриб разрушает внутреннюю транспортную систему растений, в результате чего питательные вещества не могут доставляться к различным тканям и клеткам. Этот патоген является сильнейшим биотическим стрессором, влияющим на урожайность пшеницы.
Переносимый через почву гриб Rhizoctonia ceramicis представляет собой анаморфный вид рода Rhizoctonia, который не образует бесполых спор и выживает в виде склероций (небольших устойчивых структур) и мицелия в почве или в растительных остатках. Он имеет много растений-хозяев как сорных, так и культурных, включая ячмень и кукурузу, но в основном предпочитает пшеницу.
Симптомами являются пятна на стеблях, прикорневая гниль, пятнистость и обесцвечивание проростков.
Из-за нехватки устойчивых ресурсов зародышевой плазмы и потери разнообразия в настоящее время у селекционеров нет в наличии оптимальных исходных материалов для выведения сортов с устойчивостью к острой пятнистости пшеницы.
В настоящее время химические пестициды широко применяются для предотвращения и лечения почвенных патогенов пшеницы. Существует несколько эффективных фунгицидов, предназначенных для защиты пшеницы от R. Croris, в том числе триазолы и стробилурины, однако, поиск стратегий биоконтроля необходим на фоне текущей экологической повестки. Так, биоконтроль предполагает, в числе прочего, использование микробных антагонистов против патогенов растений.
Функция подавления болезней рода Bacillus реализуется через отношения взаимного ингибирования между биологическими видами. Bacillus subtilis является вездесущим обитателем почвы и широко признан мощным средством биологической борьбы с болезнями растений, передающимися через почву.
Механизмы биоконтроля штаммов Bacillus subtilis включают продукцию широкого спектра антибиотиков, синтез внеклеточных ферментов, конкуренцию за питательные вещества и ниши, а также индукцию системной устойчивости растений к патогенам.
В данном исследовании группа китайских ученых из провинции Хэнань (Школа биологической инженерии Хэнаньского технологического университета, Чжэнчжоу; Ключевая лаборатория функциональных молекул для биомедицинских исследований, Чжэнчжоу; Ключевая лаборатория биологической обработки и питательной функции пшеницы провинции Хэнань, Чжэнчжоу) протестировала агента биологической борьбы - штамм Bacillus subtilis XZ18-3 - на ингибирование роста R. Croris в пшенице.
Bacillus subtilis XZ18-3 был выделен из почв Тибета и идентифицирован по морфологическим и физиологическим характеристикам и последовательности 16S рДНК.
Bacillus subtilis XZ18-3 инокулировали в оптимизированную ферментационную среду и культивировали в течение 48 часов при 36°С при встряхивании при 180 об/мин. Затем надосадочную жидкость ферментационной культуры B. subtilis XZ18-3 фильтровали через мембранный фильтр 0,22 мкм для получения стерильных фильтратов.
Результаты теста на рост мицелия показали, что стерильный фильтрат B. subtilis XZ18-3 может значительно ингибировать рост, вызывать набухание и разрыв мицелия.
Наблюдение с помощью просвечивающей электронной микроскопии показало: стерильный фильтрат проникает через клеточную мембрану Rhizoctonia ceramicis, что приводит к разрушению органелл.
Влияние стерильных фильтратов на клетки возбудителя, показанное с помощью флуоресцентной микроскопии с использованием различных красителей, выявило механизм, посредством которого стерильный фильтрат вызывает фрагментацию ДНК и изменение проницаемости клеточной мембраны.
Контрольные эксперименты с горшком показали, что смачивающийся порошок B. subtilis XZ18-3 контролировал патогены с эффективностью 88,28%.
По статье группы авторов (Яньцзе Йи, Пэнью Луань, Шифей Лю, Ютян Шань, Чжипэн Хоу, Шуюн Чжао, Шао Цзя, Жуйфан Ли), опубликованной в журнале Agriculture 2022 на портале www.mdpi.com.
Фото: pixabay.com.

---