Усниновая кислота - вторичный метаболит, продуцируемый лишайниками нескольких родов – показал фунгистатический защитный эффект для клубники, что позволит снизить применение агрохимических фунгицидов.
Клубника, или земляника садовая, пользуется высоким спросом на мировом рынке благодаря своей высокой питательной ценности и широкому использованию в пищевой промышленности.
Портал AgroXXI.ru ознакомился со статьей коллектива мексиканских исследователей Автономного аграрного университета Антонио Нарро, Национального института лесных исследований и Автономного университета Чапинго, в которой предлагается биологизированный способ защиты клубники от распространяющегося нового патогена. Статья опубликована в журнале Horticulturae 2025 на портале www.mdpi.com.
Основными странами-производителями клубники являются Китай, США, Турция и Египет. Мексика занимает пятое место с объёмом производства 641 552 тонны, а Мичоакан является лидером по производству, на его долю приходится 58,7% от общего объёма производства клубники в стране.
Грибные заболевания являются одними из основных факторов, ограничивающих урожайность клубники и послеуборочный период.
Наносят вред приблизительно 43 вида грибов, среди которых Alternaria spp., Botrytis cinerea, Colletotrichum acutatum, Rhizoctonia spp., Verticillium spp., Fusarium oxysporum и Neopestalotiopsis rosae (N. rosae) являются наиболее важными из-за их распространенности и уровня повреждения .
N. rosae, возбудитель корневой гнили клубники, является новым заболеванием, оказывающим значительное влияние на производство, поскольку оно может привести к потерям до 70%.
N. rosae недавно был обнаружен на Тайване, в Египте, Китае, США, Германии и Италии. В Мексике присутствие этого патогена было отмечено в муниципалитетах Самора и Хакона в Мичоакане .
Этот гриб поражает сосудистые ткани корня и коронки, вызывая гниение, увядание, пожелтение и появление некротических пятен на листьях, которые со временем усиливаются и приводят к гибели растения. Эти симптомы наблюдались у рассады клубники, выращенной как в открытом грунте, так и в туннелях при температуре от 23 до 27 °C. Распространению и развитию болезни способствуют дожди и высокая влажность листьев.
Поскольку это заболевание появилось в культуре клубники недавно, информации о его контроле или фумигации почвы мало, и обычно используют профилактические и лечебные фунгициды, такие как прохлораз, ципродинил + флудиоксанил и пидифлуметофен + флудиоксанил, которые показали 99–100% эффективность при профилактическом применении на растениях клубники в тепличных условиях.
Эти ингредиенты ингибируют синтез метионина, эргостерола и глицерина, ферментов, участвующих в метаболизме и дыхании грибов, и механизмов, связанных с прорастанием и ростом ростковой трубки конидий.
Однако чрезмерное использование этих химических молекул может вызвать резистентность у патогенов. К тому же клубника в основном является продуктом свежего потребления и должна соответствовать стандартам качества и безопасности, которые требуют использования продуктов с низким уровнем токсичных остатков.
Учитывая ограниченность альтернативных методов борьбы с N. rosae, необходимо предложить и оценить новые методы. Одним из них является использование вторичных метаболитов, поскольку, как сообщается, некоторые из них подавляют рост мицелия некоторых грибов и фитопатогенных оомицетов или повышают устойчивость растений к болезням.
В этом контексте было показано, что усниновая кислота, вторичный метаболит, продуцируемый лишайниками родов Cladonia, Alectoria, Usnea, Lecanora, Ramalina и Evernia, обладает антимикробной и противогрибной активностью, которая может быть полезна в сельскохозяйственном производстве для борьбы с заболеваниями. Однако большинство исследований были сосредоточены на патогенах, связанных с медициной, и лишь немногие из них были посвящены сельскохозяйственным патогенам.
Настоящее исследование показывает потенциал усниновой кислоты (Usnic Acid, UA) в ингибировании роста мицелия различных изолятов N. rosae, возбудителя корневой и корончатой гнили клубники.
Вкратце, чтобы предложить альтернативы агрохимическим фунгицидам, потенциал усниновой в качестве альтернативы для борьбы с N. rosae был оценен в условиях in vitro и in vivo на рассаде клубники Альбион.
Используя технологию «отравленной среды», концентрации 0 (UA0), 100 (UA1), 200 (UA2) и 400 (UA4) мкг/мл UA в дозе 2,5 мл/л оценивали на рост мицелия N. rosae и количество спор.
Усниновая кислота в концентрации 400 мкг/мл оказывала фунгистатический эффект, снижая рост мицелия изолятов на 50–60%. В анализе in vivo распыленная усниновая кислота (400 мкг/мл) снижала содержание перекиси водорода (48,59%) и малональдегида (77,62%) в рассаде клубники сорта «Альбион», инокулированной штаммами патогена.
Хотя механизм действия усниновой кислоты как фунгицида и фунгистатика не совсем ясен, он может быть обусловлен (i) ингибированием синтеза нуклеиновых кислот, как это наблюдается у бактерий, и/или (ii) ингибированием 4-гидроксифенилпируватдиоксигеназы (HPPD). Ингибирование синтеза нуклеиновых кислот (РНК и ДНК) нарушает процессы репликации, транскрипции и трансляции генов. В результате нарушаются синтез белка и процессы деления клеток, что отрицательно сказывается на росте и развитии мицелия грибов.
Что касается HPPD, то это широко исследуемая цель при разработке пестицидов, особенно гербицидов, а в последнее время и фунгицидов. Этот фермент участвует в метаболизме тирозина, преобразуя 4-гидроксифенилпировиноградную кислоту (HPPA) в гомогентизиновую кислоту (HGA) для синтеза меланина у грибов.
Меланин — это пигмент, который обеспечивает защиту и устойчивость грибов к таким факторам, как УФ-излучение, засуха, экстремальные температуры и окислительный стресс, тем самым поддерживая стабильность и целостность клеток. Кроме того, он облегчает проникновение, колонизацию, укоренение и распространение патогена в тканях хозяина, а также связан с устойчивостью к фунгицидам из-за его антиоксидантной способности и структурного укрепления клеточных стенок. Следовательно, ингибирование HPPD может повлиять на синтез меланина и повысить восприимчивость грибов к противогрибковым веществам, отрицательно влияя на рост мицелия.
Это может объяснить возможный механизм действия усниновой кислоты в снижении роста мицелия у изолятов N. rosae в данном исследовании, хотя необходимы дальнейшие углубленные опыты. Также высказано мнение, что усниновая кислота действует как регулятор антиоксидантной системы растений, способный смягчать окислительный стресс, вызванный изолятами N. rosae.
Эти результаты свидетельствуют о том, что усниновая кислота может стать альтернативой обычным фунгицидам с физиологической пользой для растений. Однако необходимо оценить и подтвердить ее эффективность в открытых полях и теплицах.