Выпуск 4. Фитопатогенные грибы СПЕКТР БИОЛОГИЧЕСКОЙ

Выпуск 4. Фитопатогенные грибы
19
СПЕКТР БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПАТОГЕНОВ
АМБРОЗИИ ПОЛЫННОЛИСТНОЙ
Берестецкий А.О.1, Шиповская Е.А.2, Гасич Е.Л.1
ВНИИ защиты растений, Санкт-Петербург
Санкт-Петербургский государственный технологический институт
1
2
Амброзия полыннолистная – один из наиболее
опасных карантинных сорняков. Наносит огромный ущерб сельскому хозяйству и здоровью людей:
засоренные им посевы резко снижают урожайность
культур, а пыльца сорняка в период цветения вызывает у людей массовое аллергические заболевания,
так называемую «осеннюю сенную лихорадку». В лаборатории микологии и фитопатологии ВИЗР создана коллекция фитопатогенных грибов, выделенных
из различных органов амброзии полыннолистной.
Цель исследования – изучение спектра биологической активности 11 штаммов из этой коллекции в
связи и с их возможным использованием для биологической борьбы с этим проблемным сорняком.
Грибы культивировали на двух жидких питательных средах (ДМГ и среде Чапека с витаминами)
в течение 3 нед. Грибные метаболиты извлекали из
культурального фильтрата этилацетатом, а из высушенного мицелия ацетоном. Фитотоксическую
активность экстрактов оценивали на листьях амброзии полыннолистной и осота полевого в концентрации 5 мг/мл, антимикробную – Bacillus subtilis в концентрации 100 и 500 мкг/диск, зоотоксическую – на
инфузориях Paramecium caudatum в концентрации
10 и 100 мкг/мл.
Существенную фитотоксическую активность
проявили экстракты культурального фильтрата 7
штаммов изученных грибов. Среди них продуцентами наиболее фитотоксичных экстрактов были
Alternaria tenuissima 1.75, Fusarium oxysporum 4.35,
Acremonium sp. 16.7, Pestalotiopsis stevensonii 59.4. Заметную антимикробную активность продемонстрировали экстракты из культурального фильтрата
Colletotrichum gloeosporioides 13.14, Phoma sp. 32.78,
Phoma sp. 32.149 Fusarium semitectum 14.31, а также
Alternaria tenuissima 1.74 и 1.75.
Экстракты из мицелия изученных грибов существенной фитотоксической и антимикробной активностью не обладали. Все экстракты, обладающие
фитотоксической активностью, проявили зоотоксическую активность: инфузории были высокочувствительны к метаболитам Alternaria tenuissima 1.75;
метаболиты Phoma sp. 32.78 и Fusarium oxysporum
4.35 были слаботоксичными. Таким образом, метаболиты, образуемые патогенами амброзии, обладают
широким спектром биологической активности, что
указывает на необходимость углубленных токсикологических исследований для безопасного их применения в качестве микогербицидов.
РАЗВИТИЕ ЭНДОФИТНОГО МИЦЕЛИЯ ВНУТРИ РАСТЕНИЯ-ХОЗЯИНА
Благовещенская Е.Ю., Попкова Е.Г.
Кафедра микологии и альгологии биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва
Эндофиты злаков – это специфическая группа
грибов трибы Balansiae (Clavicipitaceae, Hypocreales,
Sordariomycetes, Ascomycota), представленная анаморфными грибами рода Neotyphodium и некоторыми видами рода Epichloe. Мицелий этих грибов
бессимптомно развивается в надземных частях различных злаков, распространяются они, преимущественно, через семена растения-хозяина [1, 2]. Эндофиты привлекают большое внимание не только как
интересная модель мутуалистических отношений,
но и как требующий пристального внимания фактор
в сельском хозяйстве, так как многие кормовые злаки из-за присутствия эндофита могут становиться
чрезвычайно токсичными для травоядных [3].
Как оказалось, в одном растении, могут присутствовать как зараженные, так и незараженные побеги [4], что существенно меняет устоявшиеся представления о развитии эндофитных грибов. Данная
работа посвящена особенностям развития эндофитного мицелия внутри отдельных растений.
В первой части работы проводили анализ 40 проростков овсяницы луговой, выращенных в стерильных условиях из зараженных семян [5]. Во второй
части проводили подробный анализ трехлетнего куста овсяницы луговой, выращенного из зараженного
семени в стерильных условиях и высаженного затем
в открытый грунт на опытном участке ВНИИ кормов
им. В.Р. Вильямса. На момент анализа этот куст состоял из 30 клональных растений. Для выявления эндофитного мицелия проводили микроскопирование
окрашенных анилиновым синим срывов адаксиального эпидермиса влагалища верхнего зеленого листа.
1. Высота 20-дневных проростков овсяницы составила в среднем 106 мм (от 12 до 169 мм). Растения
на момент снятия опыта имели два листа, второй из
которых не вышел из влагалища. Длина корня составила в среднем 57 мм (от 14 до 96 мм). Растения были
разделены на две группы в зависимости от наличия
или отсутствия эндофитного мицелия в верхней части листовой пластинки 1-го листа. Проведенный по
20
СОВРЕМЕННАЯ МИКОЛОГИЯ В РОССИИ. 2015. Том 5
100%
80%
R² = 0,9495
60%
40%
20%
0%
0
1
2
3
4
5
Число побегов в растении
Доля зараженных побегов
Рис. 1. Зависимость количества (Е-) растений в группе
100%
от числа побегов в одном растении
Доля растений,
свободных от эндофита
на группы по числу побегов, то доля незараженных
растений (Е-) в каждой группе будет обратно пропорциональна числу побегов (рис. 1), причем среди
растений имеющих 5 и более побегов незараженных
не оказалось.
Если в имеющихся группах учитывать вместе все
побеги всех растений, то получится аналогичная
картина (рис. 2): чем больше в растении побегов,
тем выше у этого растения будет процент побегов,
листья которых пронизаны грибным мицелием. На
самом деле говорить о том, что те или иные побеги
свободны от мицелия, мы можем только условно, так
как использованный метод обнаружения эндофитов
хотя и является
одним из самых распространенных,
100%
но, фактически,
учитывает зараженность только ли80%
стьев растения. Считалось, что
R² =такие
0,9495 данные полно60%
стью коррелируют зараженностью всего растения
[6], но на40%
самом деле это не совсем так. Для овсяницы
20% т.н. вегетативные укороченные побеги,
характерны
стебель которых
практически незаметен и составля0%
1
2
3
4
5
ет всего 2-4 0мм в высоту.
При
изучении
срезов
стеблей «незараженных» растений данного опыта было
Доля зараженных побегов
Доля растений,
свободных от эндофита
полученным данным дисперсионный анализ показал
значимое влияние этого фактора как на длину листа,
так и на длину корня растения. Растения, для которых показано отсутствие мицелия в кончике первого
листа, в целом крупнее. Можно было бы предположить, что эндофит отрицательно влияет на рост растения. Но, так как на самом деле инфицированными
являются все исследованные образцы, то более вероятно, что мицелий просто не успел дорасти до конца
листа, поэтому не обнаружился в данной части проростка. Данный вывод о запаздывании роста гриба
подтверждается отсутствием мицелия во вторых
листьях некоторых растений. Тем самым в растении
может образовываться зона, свободная от эндофита.
2. После отмывания корневой системы от почвы
и тщательного разбора трехлетнего растения овсяницы луговой было обнаружено, что произошло
деление куста и новообразованные особи имели от
1 до 10 вегетативных побегов. Анализ побегов показал, что не во всех из них присутствует мицелий
эндофитного гриба, в 9 растениях не было ни одного зараженного побега. Если разбить эти растения
100%
80%
60%
R² = 0,8525
40%
20%
0%
0
2
4
6
8
Число побегов в растении
Рис. 2. Зависимость количества (Е+) побегов в группе
от числа побегов в одном растении
80%
60%
R² = 0,8525
обнаружено, что конус нарастания
таких растений
40%
весь пронизан
тонкими гифами гриба. Тем самым результаты
опыта подтверждают данные, полученные
20%
при анализе проростков о возможном отставании
0% при формировании вегетативных органов
мицелия
0
2
4
6
8
растения.
Таким образом, развитие эндофитного мицелия в
растении характеризуется неодноростью и является
изменяемым параметром.
Работа выполнена при частичной финансовой
поддержке гранта РНФ проект № 14-50-00029.
Список литературы
1. Clay K, Schardl CL. Evolutionary origin and ecological consequences of endophyte symbioses with grasses.
Amer Natur. 2002; 160: 99-127.
2. Благовещенская Е.Ю., Дьяков Ю.Т. Эндофитные
грибы злаков. Микол. фитопатол. 2005; 39(3): 1-15.
3. Fribourg HA, Hoveland CS, Gwinn KD. Tall fescue and
the fungal endophyte – a review of current knowledge.
Tenessee Farm and Home Sci. 1991: 30-7.
4. Благовещенская Е.Ю., Костенко Н.Ю., Разгуляева
Н.В. Динамика зараженности эндофитным грибом
Neotyphodium uncinatum отдельных растений овсяницы луговой (Festuca pratensis). Микол. фитопатол. 2008; 42(3): 278-86.
5. Попкова Е.Г. Эндосимбиотические грибы злаков на
территории Москвы и Московской области. Бюлл/
Оренбургского научн. центра УрО РАН. 2014; 3:10.
6. Hesse U, Christensen MJ, Schardl CL. Tissue specificity
of endophyte development in Epichloe/Neotyphodium
symbioses with grasses. Proc. of the 11th Intern Congress of Mol Plant-Microbe Interact. 2004; 4: 448-52.