Biologická ochrana rastlín Vladimír Farkaš Chemický ústav SAV, Bratislava
Potato blight, Ireland 1841-1851 (zemiaková pohroma)
Príznaky
Phytophtora infestans Mycélium a sporangiá
Masívne používanie chemických hnojív a pesticídov
Ohrozenie kvality životného prostredia
Alternatívy? 1. Odrody odolné voči chorobám (získané selekciou, krížením, genetickými manipuláciami) 2. Využitie biologických metód (mikroorganizmov) na skvalitnenie pôdy, prevenciu a ochranu rastlín
Biologická ochrana a prevencia alternatíva k chemickej ochrane rastlín Trichoderma
Mechanizmy mikrobiálneho antagonizmu 1. Súperenie o priestor a živiny 2. Mykoparazitizmus 3. Súperenie o Fe2+ (siderofóry) 4. Antibióza (Produkcia antibiotík, toxínov, toxických plynov) 5. Tvorba lytických enzýmov (proteázy, chitinázy, glukanázy)
Mykoparazitizmus Trichma Huba Trichoderma v interakcii s fytopatogénnou hubou Pythium
Účinok antibiotík, toxínov Normálne hýfy Hypervetvenie hýf a lýza
Interakcie (cross-talk) účastníkov Rastlina Patogén Antagonista
Patogén: Enzýmy (celulázy, pektinázy, xylanázy...) Perforácia BS -lýza (Fragmenty BS = elicitory) Rastlina: -Inhibítory hydroláz -Reparácia bunk. stien kalózou -Hydrolázy (chitináza) Fytoalexíny, (pevné a plynné) -Nekrotizácia buniek ( spálená zem ) -Indukovaná systémová rezistencia
Huba Trichoderma
Trichoderma harzianum Trichoderma atroviride Fruktifikačné štruktúry Spóry (konídie)
Charakteristika huby Trichoderma 1. Rozšírená v rhizosfére vo všetkých druhoch pôd a zemepisných pásmach 2. Kolonizuje korene rastlín (endofyt) 3. Antagonizuje väčšinu fytopatogénnych húb 4. Rozkladá rastlinnú biomasu (celulázy, xylanázy, pektinázy) 5. Produkuje látky stimulujúce rast rastlín (gibereliny) 6. Produkuje elicitory indukovanej systémovej rezistencie rastlín 7. Rozkladá rezíduá chemických látok v pôde bioremediácia)
Účinok celulázy Trichoderma na vlákna buničiny
Príprava antagonistov rodu Trichoderma Etapy: 1. Izolácia zo vzoriek pôdy, rozter 2.Testovanie účinnosti in vitro voči vybraným fytopatogénom 3. Rast na selektívnych médiách obsahujúcich bunkové steny patogéna (napr. Fusarium) 4. Laboratórna optimalizácia rôznych spôsobov sporulácie 5. Poloprevádzková produkcia inokúl (spór) 6. Laboratórne a poľné testy účinnosti
Stratégia prípravy aktívnych antagonistov
Izolácia z pôdy: 1. rozter
In vitro testovanie izolátutrichoderma voči vybraným fungálnym fytopatogénom F. eguisetum F. culmorum F. oxysporum Rh. solani Botrytis cinerea T. roseum F. graminis F. poae
Trichoderma sp. vs. Monilia fructigena
Prevencia rizománie cukrovej repy Korene Listy
Kauzatívny agens Elektrónová mikrofotografia častíc vírusu spôsobujúceho rizomániu repy
Vektor: huba Polymyxa betae Cystosorusy huby Polymyxa betae v koreňoch cukrovej repy
Testovanie izolátov Trichoderma pri ochrane korienkov repy voči Polymyxa betae, prenášačovi vírusu rizománie cukrovej repy (BNYVV) Mycélium a cystosorusy huby Polymyxa betae v koreňoch repy pestovanej v pôde infikovanej vírusom BNYVV. Mikrofotografia korienkov cukrovej repy, pestovanej v rovnakej pôde ošetrenej hubou Trichoderma resei. Cystosorusy nie sú prítomné.
Produkcia inokúl (spór) huby Trichoderma a. Submerzná kultivácia b. Polosuchá fermentácia c. Suchá fermentácia
Submerzná kultivácia v laboratórnom fermentore
Submerzná kultivácia v poloprevádzkovom merítku
Mycélium a chlamydospóry izolátu Trichoderma spp. I6-II v 3-dňovej submerznej kultivácii vo fermentore.
Suchá povrchová kultivácia
Kultivácia na tuhom substráte v mikroténových vreckách Pred inokuláciou Po 10 dňoch
Spórová suspenzia, 10 9 spór/ml
Využitie huby Trichoderma na prevenciu hubovitých chorôb (husto siate obilniny, repka, slnečnica, kukurica, zemiaky cukr. repa) proti hubám rodov Fusarium, Sclerotinium, Pythium, Rhizoctonia, Phytophtora, atď. Spôsoby aplikácie -Do pôdy pred sejbou (10 12 spór/ha = 10 4 spór/cm 2 ) -Do pôdy po zbere úrody, zaoranie -Morenie osiva -Postrekom na nadzemné časti rastlín (menej účinné)
Chemický ústav SAV, Bratislava Doc. Ing. Vladimír Farkaš, DrSc Ing. Lucia Michalisková-Jakubíková, PhD Ing. Marek Nemčovič, PhD Ľudmila Fischerová Ústav experimentálnej fytopatológie a entomológie SAV, Ivánka pri Dunaji RNDr. Valéria Šubíková, PhD Ing. Anton Janitor, PhD RNDr. Edita Kollerová T. Bohunická M. Viteková Výskumný ústav lesnícky, B. Štiavnica Ing. Andrej Kunca, PhD AZOTER, s. r. o., N. Zámky Ing. Pavol Klempa Ing. Arpád Pollák Riešitelia a spolupracovníci Ing. Roman Leontovič, PhD BIOMO, s. r. o., Trnava Ing. Jozef Drímal, PhD
Ďakujem za pozornosť!