Съществуват естествени механизми, които спомагат за очистването на почвата от вредни патогени
Агр. Петър Кръстев
Здравето на почвата се основава не само на броя на микроорганизмите и тяхното видово разнообразие, но и на преобладаващия брой популации на полезни, или фитопатологично инертни видове. Наличието на кореново гниене е косвен признак за ниския потенциал на почвата за потискане на патогените в нея.
Известно е, че някои ризосферни микроорганизми (живеещи в относителна симбиоза с кореновата система на висше растение) имат антагонистична активност. Те не убиват или унищожават “различните“, а просто образуват „зона на изключване“ около себе си, която не е достъпна за други гъби или други фитопатогени. Това може да се постигне с помощта на протеолитични ензими (целулаза, хитиназа, протеаза и β-1,3-глюканаза), които или директно потискат „конкурентите“, или индиректно повишават устойчивостта на растенията гостоприемници към инфекция с фитопатоген.
Известният руски фитопатолог Анатолий Таракановски дава повече разяснения за биологично активното действие на полезни гъби и бактерии в почвената среда, които в бъдеще ще имат все по-голямо приложение в земеделието. Обясненията му са добра основа за разбиране на механизма на действие на подобен род продукти и за мотивацията на земеделските производители за по-широкото им използване.
В почвата съществуват много видове, които са антагонисти на Fusarium, Phytophthora, Pythium, Aphanomyces, Ophiobolus, Rhizoctonia, Verticillium и Sclerotium. Най-известната почвена гъба с такава характеристика е Trichoderma. Тя е ризосферен симбионт на растенията, средство за биоконтрол срещу широк спектър от фитопатогени поради производството на антибиотици и ензими, микопаразитизъм, конкуренция, индуцирана резистентност. Въз основа на тези си качества Trichoderma се използва активно в биологичната растителна защита, но това изобщо не означава, че контролирането на патогените с нейна помощ е много лесно.
Растителни патогени в почвата
Сложността на почвената среда, в която живеят и се размножават патогенните микроорганизми, възпрепятства ефективната борба срещу болестите, които продължават да съществуват в почвата. Много патогени образуват латентни (спящи) структури, адаптирани към неблагоприятни условия, които могат да останат източници на инфекция до 10 години.
Пример за това са два трудно контролирани почвени патогена: Rhizoctonia и Fusarium.
Ризоктония
Rhizoctonia принадлежи към Basidiomycetes и заразява зимна пшеница, захарно цвекло, ориз, картофи, царевица и някои зеленчуци. Гъбите R. solani или R. cerealis се разглеждат като видови комплекси, разделени на групи анастомози с генетични различия. Характерни симптоми по нападнатите растения са увяхване, характерни надлъжни петна по стъблото, гниене с различен интензитет. Ризоктонията няма конидиален стадий; източници на инфекция са базидиоспори, мицел или склероция, които се задържат до три години в почвата и върху растителните остатъци. Контролирането на ризоктонията през вегетацията с фунгициди е невъзможно.
Фузариум
Fusarium принадлежи към Ascomycetes и е широко известен с видовете F. graminearum, F. solani и F. oxysporum. Последният е широко разпространен в световен мащаб, причинявайки оклузия (запушване) на проводящите тъкани и системно увяхване на растенията. Засягат се повече от 120 вида. Когато симптомите станат видими, е твърде късно да се вземат каквито и да било мерки. F. oxysporum произвежда три вида спори: микроконидии, макроконидии и хламидоспори (дебелостенни спори, които им позволяват да оцелеят при неблагоприятни условия и действат като основен източник на инфекция).
Какво да правим с тези патогени? Как ги контролираме? Съществуват няколко механизма.
Фунгистаза
Фунгистазата е териториално ограничение от някои микроорганизми на способността на други гъби да се размножават или покълват в почвата. Това ограничение най-често се причинява или от наличието на вещества, инхибиращи растежа, отделяни от най-активните участници в микробиологичния пул в субстрата (образуване на „зона на изключване“), или от активното отстраняване на необходимите хранителни вещества от субстрата чрез микробната общност (образуване на „зона на глада“).
Летливи органични съединения
Микроорганизмите могат да произвеждат широк спектър от летливи съединения с ниско молекулно тегло, високо налягане на парите и ниска точка на кипене. Тези им свойства позволяват лесна дифузия на летливите вещества в порите на почвата, пълни с въздух и вода, което води до широк спектър на потенциална активност и значителна площ на колонизиране. Те стимулират или инхибират покълването на спори, растежа на мицела и спорообразуването. Установено е, че много от тях имат инхибиращ ефект върху Pythium spp., Rhizoctonia solani, Fusarium oxysporum. Някои видове Trichoderma и Bacillus са способни да активират образуването на спящи спори по такъв начин например при фузариумните и питиумните гъби.
Потискащи свойства на почвата
В почвите едно от природните явления, които намаляват вредността на патогените, е тяхното потискане. То се случва, когато покълването или растежът на гъбите се ограничава от общите усилия на автохтонната почвена биота или чрез конкуренция за ресурси, или чрез производството на целенасочени противогъбни съединения.
Начини на действие на биоконтролиращите агенти
Антагонизъм
Антагонизмът възниква в резултат на пряко взаимодействие между два микроорганизма, които заемат една и съща екологична ниша. Трите основни типа антагонизъм са паразитизъм, конкуренция и антибиоза.
Паразитизъм
Паразитната активност на отделни щамове Trichoderma spp. по отношение на патогени като Rhizoctonia solani включва специфично разпознаване между антагониста и неговия целеви патоген от няколко вида протеолитични ензими, които позволяват на паразита да разтвори стените на хифите и да влезе в тялото на патогена. Други микопаразити като Coniothyrium minitans и Sporidesmium sclerotivorum са ефективни срещу заболявания, причинени от Sclerotinia spp. и други гъби, които образуват склероции.
Състезание за хранителни вещества
Конкуренцията за хранителни вещества регулира динамиката на популациите на микроорганизмите в една и съща екологична ниша, които имат същите нужди в среда с ограничени ресурси. Конкуренцията за хранителни вещества е често срещана в олиготрофни среди, каквато е почвата и се счита за основна причина за фунгистаза – инхибиране на покълването на спорите в почвата (биоагент Trichoderma spp).
Във формата на конкуренция за хранителни вещества потенциалният конкурент (например триходерма) трябва да бъде внесен в почвата в количества, които значително надвишават съдържанието на даден патоген (например фузариум) в почвата на дадено поле, в противен случай конкуренцията ще бъде загубена!
Колонизация на растителни тъкани
Интензивната колонизация на повърхността на корена от антагониста може да попречи на патогена да достигне до местата на инфекция. Методът е ефективен при третиране на семена или разсад.
Антибиоза
Антагонизъм, произтичащ от производството на вторични метаболити от един микроорганизъм, които са токсични за други микроорганизми. Антибиозата е много честа при Pseudomonas spp., Bacillus spp., Streptomyces spp. и Trichoderma spp. Например, щамът Pseudomonas fluorescens произвежда сидерофори, феназини, 2,4-диацетил флороглюцинол и цианид срещу Gaeumannomyces graminis var. tritici (въпреки че полската ефективност още не е доказана). Щамове Trichoderma spp. произвеждат много видове вторични метаболити, включително антибиотици, за които е доказано, че играят роля в активността на биоконтрола. Важно е да се разбере, че не всеки щам на гъбата „автоматично“ произвежда всички антибиотици, посочени на етикета на биологичния продукт и в ценовата листа: често микроорганизмите отделят точно необходимия вид метаболит, в зависимост от вида на патогена, който е засегнал растението.
Индуцирана резистентност (имунитет) на растението
Всяко растение реагира на физически натоварвания като суша, соленост, ниски температури, инокулация с патогенни или непатогенни микроорганизми и химични молекули от естествен или синтетичен произход, изразяващи се в защитни реакции. Придобитата резистентност в растението се активира от некротизиращи патогени, което води до повишаване на резистентността към широк спектър от патогени в органи, отдалечени от мястото на инфекцията. Нейният скок зависи от натрупването на салицилова киселина и от активирането на протеини, свързани с процеса на патогенеза. Индуцираната резистентност съответства на резистентността, активирана от ризобактерии, свързани с кореновата система и включващи пътищата на жасмоновата киселина и етилена (регулаторна и ензимна активност).
Някои от антибиотиците, произвеждани от бактерии, могат също да действат като индуктори на имунния отговор. Например, 2,4-диацетил-флороглюцинол, произведен от много флуоресцентни Pseudomonas spp., предизвиква резистентност. По същия начин много вторични метаболити, участващи в хиперпаразитизъм или антибиоза в Trichoderma spp. видовете, също са способни да индуцират резистентност на растенията. Инокулацията на семена с Trichoderma spp. може да доведе до повишаване на активността на ензимите в растението, което обикновено се случва, когато растението е изправено пред атака от патоген. Всъщност това е вид имунизация срещу бъдещо замърсяване.
Все още по някаква причина няма експлозивен ръст в продажбите на биологични продукти в основните зони на вредност на почвените фитопатогени. Не може да се очаква, че един добър биологичен продукт ще бъде по-евтин от химичен със същата икономическа ефективност. Фитопатолозите прогнозират, че от три до пет години всичко ще се промени.
