Застосування рослин для регулювання мікобіоти насіння пшениці озимої

Тетяна Олександрівна Рожкова, Алла Олександрівна Бурдуланюк, Валентина Іванівна Татаринова, Олександр Михайлович Ємець, Віктор Михайлович Деменко
Отримано: 10.08.2022 Доопрацьовано: 20.09.2022 Прийнято: 19.10.2022
Взято з Том 25, № 8, 2022 Сторінки: 28-36
Завантажити статтю Читати статтю

Анотація

Рослини, маючи широкий набір різних речовин, які є природними для екосистем, можуть бути ефективними біофунгіцидами. Більшість наукових досліджень продемонстрували ефективність екстрактів рослин проти певних фітопатогенних видів/родів в умовах in vitro. Ці результати не дають відповіді на те, як певні речовини будуть впливати на системи мікроорганізмів. Було поставлено за мету вивчити вплив рослин на виділення представників мікобіоти насіння пшениці озимої, особливості його проростання та розвиток проростків. Дослідили мікокомплекс насіння врожаїв 2017 та 2019 рр. з Північного Сходу України. Насіння було витримано у водних розчинах рослин та розкладено на картопляно-глюкозний агар. Оцінили вплив Citrus sinensis L., Citrus limon L., Zingiber officinale Roscoe, Larix decidua Mill. та Pinus sylvestris L. Всі рослинні розчини змінили кількісний та якісний склад мікобіоти насіння. Було встановлено негативну дію замочування насіння на розвиток проростків пшениці, що не дозволить їх застосувати для регулювання насіннєвого мікокомплексу у подальшому. C. limon (67 %) та Z. officinale (у середньому 52 %) найефективніше знизили чисельність домінуючих Alternaria sp. Обробка насіння збільшила кількість грибних колоній порівняно з контролем, за винятком 40 %-го розчину імбиру, та за застосування імбиру розширила спектр грибів, а за використання цитрусових та хвої – його звузила. Рослинні розчини змінили домінування Alternaria sp. у мікобіоті насіння на превалювання Penicillium sp. та Aureobasidium pullulans (de Bary) G. Arnaud. Найістотніших змін мікобіота насіння пшениці набула під дією L. decidua та P. sylvestris

Ключові слова

біофунгіциди, цитрусові, імбир, хвоя, протруєння насіння, грибний комплекс

[1] Abed-Ashtiani, F., Arzanlou, M., Nasehi, A., Kadir, J., Vadamalai, G., & Azadmard-Damirchi, S. (2018). Plant tonic, a plant-derived bioactive natural product, exhibits antifungal activity against rice blast disease. Industrial Crops and Products, 112, 105-112. doi: 10.1016/j.indcrop.2017.11.013.

[2] Ahmad, L., Pathak, N., & Zaidi, R.K. (2016). Antifungal potential of plant extracts against seed-borne fungi isolated from barley seeds (Hordeum vulgare L.). Journal of Plant Pathology & Microbiology, 7, 5-8. doi: 10.4172/2157-7471.1000350.

[3] Almeida, A.R., Silva, I. C., Souza, C.A.F., Avelino, J.R.L., Santos, J.E.C.C., Medeiros, E.V., & Pinto, K.M.S. (2021). Plant extract as a strategy for the management of seed pathogens: a critical review. Research, Society and Development, 10(14). doi: 10.33448/rsd-v10i14.21846.

[4] Ammad, F., Moumen, O., Gasem, A., Othmane, S., Hisashi, K.N., Zebib, B., & Merah, O. (2018). The potency of lemon (Citrus limon L.) essential oil to control some fungal diseases of grapevine wood. Comptes Rendus: Biologies, 341(2), 97-101. doi: 10.1016/j.crvi.2018.01.003.

[5] Arshad Ali, Md., Nazirul, Md., & Sarker, Md. (2015). Efficacy of medicinal plants against seed borne fungi of wheat seeds. International Journal of Natural and Social Sciences, 2, 48-52.

[6] Baka, Z., & Baka, M. (2014). Plant extract control of the fungi associated with different Egyptian wheat cultivars grains. Journal of Plant Protection Research, 54, 231-237. doi: 10.2478/jppr-2014-0035.

[7] Baldan, V., Sut, S., Faggian, M., Gassa, E.D., Ferrari, S., De Nadai, G., Francescato, S., Baratto, G., & Dall’Acqua, S. (2017). Larix decidua bark as a source of phytoconstituents: An LC-MS study. Molecules, 22, article number 1974. doi: 10.3390/molecules22111974.

[8] Borges, D.F., Lopes, E.A., Moraes, A.R.F., Soares, M.S., Visôtto, L.E., Oliveira, C.R., & Valente, V.M.M. (2018). Formulation of botanicals for the control of plant-pathogens: A review. Crop Protection, 110, 135-140. doi: 10.1016/j.cropro.2018.04.003.

[9] Caccioni, D.R., Guizzardi, M., Biondi, D.M., Renda, A., & Ruberto, G. (2018). Relationship between volatile components of citrus fruit essential oils and antimicrobial action on Penicillium digitatum and Penicillium italicum. International Journal of Food Microbiology, 43(1-2), 73-79. doi: 10.1016/s0168-1605(98)00099-3.

[10] Chitnis, V.R., Suryanarayanan, T.S., Nataraja, K.N., Prasad, S.R., Oelmüller, R., & Shaanker, R.U. (2020). Fungal endophyte-mediated crop improvement: the way ahead. Frontiers in Plant Science, 11, article number 561007. doi: 10.3389/fpls.2020.561007.

[11] Choi, Y., Jung, B., Li, T., & Lee, J. (2017). Identification of genes related to fungicide resistance in Fusarium fujikuroi. Mycobiology, 45(2), 101-104. doi: 10.5941/MYCO.2017.45.2.101.

[12] Chuang, P.H., Lee, C.W., Chou, J.Y., Murugan, M., Shieh, B.J., & Chen H.M. (2006). Antifungal activity of crude extracts and essential oil of Moringa oleifera Lam. Bioresource Technology, 98, 232-236. doi: 10.1016/j.biortech.2005.11.003.

[13] Cox, P.A. (1990). Ethnopharmacology and the search for new drugs. In D.J. Chadwick, & J. Marsh (Eds.), Bioactive compounds from plants (pp. 40-55). Chichester: John Willey.

[14] Dellavalle, P.D., Cabrera, A., Alem, D., Larrañaga, L.P., Ferreira, F., & Rizza, M.D. (2011). Antifungal activity of medicinal plant extracts against phytopathogenic fungus Alternaria spp. Chilean Journal of Agricultural Research, 71, 231-239. doi: 10.4067/S0718-58392011000200008.

[15] Fawzi, E., Khalil, A., & Afifi, A. (2009). Antifungal effect of some plant extracts on Alternaria Alternata and Fusarium Oxysporum. African Journal of Biotechnology, 8(11), 2598-2603.

[16] Ghalem, B.R., Talia, B., & Omar, H. (2020). Antifungal activities of five commercial extracts against Alternaria alternatа. Journal of Biotechnology Research, 6(8), 98-103. doi: 10.32861/jbr.68.98.103.

[17] Keriene, I., Mankeviciene, A., & Blazyte, J. (2020). The effect of antifungal extracts on the contamination of grain with microfungi. Food Science & Nutrition, 8(3), 1375-1382. doi: 10.1002/fsn3.1384.

[18] Krauze-Baranowska, M., Mardarowicz, M., Wiwart, M., Poblocka, L., & Dynowska, M. (2002). Antifungal activity of the essential oils from some species of the genus Pinus. Zeitschrift für Naturforschung, 57, 478-482. doi: 10.1515/znc-2002-5-613.

[19] Leslie, J.F., & Summerell, B.A. (2006). The Fusarium laboratory manual. Iowa: Blackwell Publishing.

[20] Lira-De León, K.I., Ramírez-Mares, M.V., Sánchez-López, V., Ramírez-Lepe, M., Salas-Coronado, R., SantosSánchez, N.F., Valadez-Blanco, R., & Hernández-Carlos, B. (2014). Effect of crude plant extracts from some Oaxacan flora on two deleterious fungal phytopathogens and extract compatibility with a biofertilizer strain. Frontiers in Microbiology, 5, article number 383. doi: 10.3389/fmicb.2014.00383.

[21] Lis-Balchin, M., Deans, S.G., & Eaglesham, E. (1998). Relationship between bioactivity and chemical composition of commercial essential oils. Flavour and Fragrance Journal, 13(2), 98-104. doi: 10.1002/(SICI)1099-1026(199803/04)13:2<98::AID-FFJ705>3.0.CO;2-B.

[22] Mugao, L.G., Muturi, P.W., Gichimu, B.M., & Kamiri, A.K. (2021). Morphological and molecular characterization of Alternaria solani and Phytophthora infestans isolates from tomato farms in Kenya. Plant Pathology Journal, 20, 29-40. doi: 10.3923/ppj.2021.29.40.

[23] Osman, E.H., & Algam, S.A. (2016). Antifungal effect of camel urine and ginger water extract against Alternaria alternata the causal agent of early blight disease of tomato in vitro. International Journal of Agriculture, Forestry and Plantation, 2, 261-269.

[24] Rizwana, Н. (2015). Exploiting antifungal potential of ginger for the management of Alternaria alternata, the cause of leaf spot disease of spinach. Mycopathologia, 13(2), 97-104.

[25] Rozhkova, T., Burdulanyuk, A., Bakumenko, O., Yemets, O., Filenko, O., & Filenko, R. (2021). Spreading of Alternaria spp. in mycoflora of winter wheat seeds in North-East of Ukraine. Indian Journal of Ecology, 48(3), 904-909.

[26] Salem, M.Z.M., Elansary, H.O., Elkelish, A.A., Zeidler, A., Ali, H.M., Hefny, M.E.L., & Yessoufou, K. (2016). In vitro bioactivity and antimicrobial activity of Picea abies and Larix decidua wood and bark extracts. BioResources, 11(4), 9421-9437. doi: 10.15376/biores.11.4.9421-9437.

[27] Schubert, K., Groenewald, J.Z., Braun, U., Dijksterhuis, J., Starink, M., Hill, C.F., Zalar, P., de Hoog, G.S., & Crous, P.W. (2007). Biodiversity in the Cladosporium herbarum complex (Davidiellaceae, Capnodiales), with standardisation of methods for Cladosporium taxonomy and diagnostics. Studies in Mycology, 58, 105-156. doi: 10.3114/sim.2007.58.05.

[28] Sharma, N., & Tripathi, A. (2008). Effects of Citrus sinensis (L.) Osbeck epicarp essential oil on growth and morphogenesis of Aspergillus niger (L.) Van Tieghem. Microbiology Research, 163(3), 337-344. doi: 10.1016/j.micres.2006.06.009.

[29] Soković, M.D., Glamočlija, J.M., & Ćirić, A.D. (2013). Natural products from plants and fungi as fungicides. In N. Mizuho (Ed.), Fungicides – Showcases of integrated plant disease management from around the world (pp. 185-232). London: Intechopen. doi: 10.5772/50277.

[30] Srivastava, A., Srivastava, N., & Sayyed, R.Z. (2012). Effect of some plant extracts on the growth of Alternaria spp. International Journal of Biotechnology and Biosciences, 2(4), 276-280.

[31] Walther, G., Pawłowska, J., Alastruey-Izquierdo, A., Wrzosek, M., Rodriguez-Tudela, J.L., Dolatabadi, S., Chakrabarti, A., & de Hoog, G.S. (2013). DNA barcoding in Mucorales: Аn inventory of biodiversity. Persoonia, 30, 11-47. doi: 10.3767/003158513X665070.

[32] Warham, E.J., Butler, L.D., & Sutton, B.C. (1997). Seed testing of maize and wheat. A laboratory guide. Mexico: CIMMYT.

[33] Watanabe, T. (2002). Pictorial atlas of soil and seed fungi. Boca Raton: CRS Press LLC.

[34] Yang, L.N., He, M.H., Ouyang, H.B., Zhu, W., Pan, Zh.-Ch., Sui, Q.-Ju., Shang, L.-P., & Zhan, J. (2019). Cross-resistance of the pathogenic fungus Alternaria alternata to fungicides with different modes of action. BMC Microbiology, 19(1), article number 205. doi: 10.1186/s12866-019-1574-8.

[35] Zaker, M. (2016). Natural plant products as eco-friendly fungicides for plant diseases control – a review. The Agriculturists, 14(1), 134-141. doi: 10.3329/agric.v14i1.29111.

[36] Zalar, P., Gostincar, C., de Hoog, G.S., Ursic, V., Sudhadham, M., & Gunde-Cimerman, N. (2008). Redefinition of Aureobasidium pullulans and its varieties. Studies in Mycology, 61, 21-38. doi: 10.3114/sim.2008.61.02.

Rozhkova, T., Burdulanyuk, A., Tatarynova, V., Yemets, O., & Demenko, V. (2022). Applying of plants to regulate mycobiota of winter wheat seeds. Scientific Horizons, 25(8), 28-36. https://doi.org/10.48077/scihor.25(8).2022.28-36