Koristne glive za zatiranje glivnih patogenov (mikopatogene glive)

Kazalo: Koristne glive za zatiranje glivnih patogenov (mikopatogene glive)

Eva Kovačec, Janja Zajc; november 2023

Uvod

Ukrepanje proti povzročiteljem glivičnih bolezni rastlin vključuje tudi več aplikacij fungicidov v rastni sezoni. Hiter razvoj odpornosti proti posameznim ali celo večim fungicidom hkrati, močno zmanjšuje učinkovitost kemičnih ukrepov. Poleg tega že desetletja znani dolgotrajni in nevarni učinki pesticidov na okolje in ljudi vzbujajo zaskrbljenost javnosti. Alternativni pristopi, ki zmanjšujejo uporabo pesticidov v kmetijstvu spodbujajo nacionalne in evropske strategije za bolj trajnostno in okolju prijazno pridelavo hrane. Eden najbolj obetavnih pristopov je uporaba mikrobnih antagonistov, kot so kvasovke in glive, ki preprečujejo rast patogenov. Glive, ki negativno vplivajo na rast drugih gliv, imenujemo mikopatogene glive. Lahko jih uvrstimo v skupino biofungicidov, ki se uporabljajo v kmetijstvu in hortikulturi kot nadomestki kemičnim fungicidom. Komercialno je na voljo že nekaj pripravkov na osnovi gliv in kvasovk, a je zaradi njihove omejene učinkovitosti iskanje bolj potentnih sevov že znanih in celo novih taksonov v svetu zelo aktualno.

Slika 1: Gliva Ampelomyces quisqualis (črna), ki parazitira pepelovko Erysiphe corylacearum (bel micelij) na listu leske (foto: arhiv KIS).

Slika 2: Kvasovka Aureobasidium pullulans (roza) z antagonističnem delovanjem proti širokem naboru fitopatogenih gliv (foto: arhiv KIS).

Slika 3: Micelij glive Clonostachys rosea, ki parazitira na koristni entomopatogeni glivi rodu Metharizium (foto: arhiv KIS).

Načini delovanja

Koristne glive imajo več mehanizmov, s katerimi zavirajo rast drugih gliv. Te mehanizme izrabljamo za njihov potencial v biotičnem varstvu. Mehanizmi so med seboj povezani in se lahko močno spreminjajo v času in prostoru. Antagonistične aktivnosti lahko razdelimo v tri skupine:

1. Primarni način delovanja je tekmovanje za hranila in prostor. Tekmovanje je običajno najučinkovitejše, če antagonist zasede določeno mikrookolje pred samim patogenom in/ali če učinkoviteje porablja omejene vire v okolju. V tej tekmi so hitro rastoče kvasovke in glive v prednosti, še posebej, če se pritrdijo in se razširjajo po površini rastlinskega tkiva s tvorbo biofilmov. Prav sposobnost tvorbe biofilma izboljša antagonistično aktivnost kvasovke Aureobasidium pullulans proti povzročitelju gnilobe na agrumih, Geotrichum citri-aurantii, in sicer ne le z izključevanjem niše, ampak tudi z deformacijo hif patogena.

Tudi proizvajanje različnih spojin (npr. sideroforov), ki učinkovito vežejo železo v pogojih njegovega pomanjkanja, je zelo iskana lastnost v biotičnem varstvu. Pri nekaterih v biotičnem varstvu zelo učinkovitih sevih vrst, kot so Rhodotorula glutinis, Metschnikowia pulcherrima in A. pullulans, se je pokazalo, da je sekvestracija železa oziroma tvorba sideroforov ključna lastnost njihovega antagonističnega delovanja.

2. Glive lahko proizvajajo topne (antibiotike, toksine, površinsko aktivne snovi) in hlapne organske spojine, ki delujejo protimikrobno. Dobro znani antibiotiki, ki jih proizvajajo kvasovke, vključujejo npr. farnesol (proizvaja ga Candida albicans) z antibakterijskim in protiglivičnim delovanjem, 2-feniletanol (proizvaja ga Kloekera apiculate), ki zavira Penicillium na citrusih in aureobasidin A, ciklični depsipeptid (proizvaja ga A. pullulans) z močnim antibiotičnim delovanjem proti Botrytis spp., Monilinia spp. in Penicillium spp.

Številne vrste gliv so perspektivne za uporabo v biotičnem varstvu (tudi po obiranju) saj proizvajajo hlapne organske spojine (npr. ogljikovodiki, alkoholi, aldehidi, ketoni, fenoli, benzeni, heterociklične spojine), ki imajo protiglivno delovanje. Hlapne spojine Candida sake zmanjšajo razvoj jabolčne gnilobe, 2-etil-1-heksanol Sporidiobolus pararoseus zavira kalitev spor B. cinerea, 2-fenetil alkohol A. pullulans kaže močno antagonistično aktivnost proti skladiščnim patogenom. Uporaba hlapnih snovi oziroma tako imenovana biofumigacija s hlapnimi organskimi spojinami odpira nove možnosti za nadzor mikrobnega propada sadja po spravilu, saj se izogne fizičnemu stiku biopesticida s proizvodom.

3. Neposreden parazitizem z različnimi litičnimi encimi (hitinazami, glukanazami, celulazami, proteazami), ki razgradijo celične stene patogenih gliv, je prav tako pomemben mehanizem antagonizma. Izločanje hitinaz, encima, ki razgradi celično steno gliv, je bilo potrjeno v sevih številnih antagonističnih rodov, vključno z Aureobasidium, Candida, Metschnikowia in drugih. Pri olephila se je izločanje glukanaz pokazalo kot pomembna lastnost antagonističnega delovanja, pri A. pullulans, pa alkalne proteaze dokazano zmanjšujejo kaljenje spor B. cinerea.

Uporaba v biotičnem varstvu

Koristne glive v biotičnem varstvu drugih gliv se lahko uporabljajo v času aktivne vegetativne rasti rastline, kjer antagonist predhodno kolonizira rastlinsko površino in prepreči širjenje patogenov. Ene najpogosteje poznanih in uporabljenih gliv so iz rodu Trichoderma sp., ki se lahko uporabljajo za zatiranje širokega nabora rastlinskih patogenov. Za zatiranje različnih vrst pepelovk (red Erysiphales) se v glavnem uporabljajo glive rodu Ampelomyces sp. Primer uspešnega biotičnega varstva je tudi uporaba glive Coniothyrium minitans, ki parazitira in razgrajuje sklerocije patogene glive Sclerotinia sclerotiorum, katera povzroča pomembno gospodarsko škodo na širokem naboru kmetijskih rastlin.Na drugi strani pa je trenutno ena najučinkovitejših uporab glivnega antagonističnega sredstva po žetvi oz. v času spravila pridelka, bodisi z razprševanjem celične suspenzije gliv ali namakanjem pridelka v suspenzijo. Dober primer je gliva A. pullulans, ki znatno zmanjša skladiščno gnilobo sadja, v kolikor je nanesena pred obiranjem. Za uporabo glivnih biotičnih sredstev je še posebej primerno neklimakterično sadje (sadje, ki po obiranju ne dozori, pač pa preide v fazo propadanja), saj je pri takem sadju možnost okužbe veliko večja.

Danes v kmetijstvu resno grožnjo predstavljajo rastlinski glivni patogeni, kot je npr. Botrytis cinerea, ki je razvil večkratno odpornost proti fungicidom, saj se taki sevi pojavljajo v nasadih po Evropi in ZDA. Trenutno je že na voljo nekaj komercialnih biofungicidnih izdelkov za njegovo zatiranje, od katerih vsi temeljijo na askomicetnih glivah, zlasti Aurebasidium pullulans (Dothideales) in Trichoderma atroviride ter T. harzianum (Hypocreales).

Poznavanje mehanizmov delovanja kandidatnih sevov vrst uporabljenih v biotičnem varstvu je ključnega pomena za učinkovito praktično aplikacijo. Raziskovalci so ugotovili, da ima nemalokrat mešanje glivnih vrst različnih taksonomskih skupin številne prednosti, saj so filogenetsko raznolike in z različnimi mehanizmi antagonističnega delovanja lahko pokrijejo širši spekter patogenov. Le-to je v kmetijstvu nujno potrebno za razvoj bolj trajnostnega nadzora rastlinskih patogenov. Pomembno je omeniti, da interakcija biokontrolnega sredstva in patogena ni le specifična za vrsto glive, temveč tudi za sev. Nemalokrat pa je žal to lahko tudi posledica nerešene taksonomije s kompleksom patogenih vrst. Poudariti je potrebno, da moramo pri uporabi biotičnih pripravkov natančno upoštevati priporočila proizvajalca, predvsem o času in načinu prenosa ter njegovi hrambi.

Uporabljeni viri

Begum N., Qin C., Ahanger M.A., Raza S., Khan M.I., Ashraf M., Ahmed N., Zhang L. (2019) Role ofArbuscular Mycorrhizal Fungi in Plant Growth Regulation: Implications in Abiotic Stress Tolerance. Frontiers in Plant Science, 10:1068. Doi: 10.3389/fpls.2019.01068.

Ciofini A., Negrini F., Baroncelli R., Baraldi E. (2022). Management of Post-Harvest Anthracnose: Current Approaches and Future Perspectives. Plants, 11, 1856. Doi: 10.3390/plants11141856.

Petrasch S., Knapp S.J., Van Kan J.A., Blanco-Ulate B. (2019). Grey mould of strywberry, a devastating disease caused by the ubiquitous necrotrophic fungal pathogen Botrytis cinerea. Molecular plant pathology, 20(6), 877-892. Doi: 10.1111/mpp.12794.

Smith S.E., Smith F.A. (2012). Fresh perspectives on the roles of arbuscular mycorrhizal fungi in plant nutrition and growth. Mycologia, 104(1), 1-13. Doi: 10.3852/11-229.

Thambugala K.M., Daranagama D. A., Phillips A.J. L., Kannangara S.D., Promputtha I. (2020). Fungi vs. Fungi in Biocontrol: An Overview of Fungal Antagonists Applied Against Fungal Plant Pathogens. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, 10. Doi: 10.3389/fcimb.2020.604923.

Razinger J., Viršček Marn M., Mavrič Pleško I., Novljan M., Urek G., Theuerschuh M., Melita, Koron D., Gerič Stare B., Lamovšek J., Leskovšek R., Kolmanič A., Schroers H.J., Munda A., Modic Š., Žigon P., Plut A., Škerlavaj V. Nekemične metode varstva rastlin in fitofarmacevtska sredstva z nizkim tveganjem : pregled metod varstva rastlin z nizkim tveganjem, ki se jih uporablja v tujini in pri nas, s poudarkom na biotičnem varstvu rastlin. Ljubljana: Kmetijski inštitut Slovenije, 2017. 100 str.