Динамика численности хищных нематод на Гуаме выявляет эффективный биологический контроль корневой нематоды. Островные полезные нематоды послужат основной для новых бионематицидов.
Тропический острове Гуам, крупнейший остров Марианского архипелага в Микронезии, переживает период активного восстановления за счет туризма. Бананы же являются основной культурой.
В недавно опубликованном исследовании Университета Гуама проливается свет на крошечного, но мощного почвенного союзника для производителей бананов, и на то, как он помогает фермерам защитить свой урожай популярных фруктов естественным путем. Исследование, опубликованное в журнале Frontiers in Plant Science, было проведено доктором Ричардом Р. Сингхом, доцентом кафедры устойчивого растениеводства, и почвенным химиком Клэнси Иекаром из исследовательского центра АgInnovation. Исследование посвящено нематодам — микроскопическим круглым червям в почве на Гуаме, — и конкретно исследует, как определенные «полезные» нематоды могут помочь контролировать вредные, повреждающие урожай.
Бананы — одна из важнейших местных сельскохозяйственных культур на Гуаме, вносящая значительный вклад в обеспечение продовольственной безопасности, сохранение культурных традиций и доходы мелких фермеров по всему острову. Однако они уязвимы для фитопаразитических нематод, особенно галловых.
Растительноядные нематоды, поражающие банан, вызывают образование корневых галлов, которые снижают способность растения поглощать воду и питательные вещества. Это приводит к замедлению роста, пожелтению листьев, опрокидыванию бананов и снижению урожайности. Они также вызывают косвенные потери, предрасполагая растения к вторичным инфекциям и передавая патогенные микроорганизмы.
По оценкам, фитопаразитические нематоды ежегодно наносят ущерб урожаю во всем мире на сотни миллиардов долларов. Без своевременных исследований и внимания их воздействие может в будущем перерасти в гораздо более серьезную сельскохозяйственную угрозу, сказал Сингх.
Исследовательская группа изучила пять сортов бананов, выращенных в научно-образовательном центре Иналахан Университета Гуама на юге острова Гуам. Они обнаружили, что во всех сортах наблюдался схожий уровень фитопаразитических нематод в корнях. Наиболее распространенным вредным видом оказалась галловая нематода (виды Meloidogyne) — примерно в четыре-пять раз более многочисленная, чем другие опасные виды.
Однако исследователи обнаружили и нечто обнадеживающее: в почве содержалось большое количество полезных нематод, в том числе хищных нематод (виды Mononchus), которые питаются фитопаразитическими нематодами.
«Не все нематоды вредны, — сказал Сингх. — В наших почвах на Гуаме много полезных нематод, которые на самом деле помогают регулировать популяции вредителей. Это естественная система сдержек и противовесов, происходящая под землей».
Исследование показало, что фитопаразитические нематоды составляли лишь около 13% от общего количества нематод в корневой зоне банана. В отличие от них, бактериофаги (способствующие рециркуляции питательных веществ) составляли около 40%, а хищные нематоды — до 30%. Важно отметить, что количество вредных нематод, обнаруженных в корнях банана — в среднем 34 на 100 граммов — значительно ниже общепринятых пороговых значений повреждения, которые часто составляют около 100 на 100 граммов корневой ткани.
«Это указывает на то, что на нашем участке исследования естественное подавление роста, возможно, уже происходит. Хорошая новость для местных фермеров», — сказал Сингх.
Анализ почвы на исследуемом участке также выявил высокое содержание органического вещества, углерода и азота — условия, благоприятствующие развитию полезной почвенной микрофлоры.
Чтобы лучше понять, как хищные нематоды контролируют вредных, команда провела контролируемые эксперименты в теплице, используя томаты в качестве модельной культуры.
При введении только галловых нематод растения сильно покрывались галлами. Но при добавлении хищных нематод со временем наблюдалось значительное уменьшение их количества, в том числе:
3-5-кратное снижение образования галлов.Сокращение количества самок, откладывающих яйца, в 4,5–7,5 раз.Значительное сокращение численности молоди нематод.Эффект усилился через шесть и восемь недель после инокуляции, что свидетельствует об улучшении эффективности биологического контроля с течением времени.«Это одно из первых исследований в нематологии, изучающее временную динамику — как популяции хищников и жертв меняются с течением времени. Оно показывает, что биологический контроль не происходит мгновенно, но может быть очень эффективным, если ему дать время для действия», — сказал Сингх.
Для сельскохозяйственного сообщества Гуама это исследование подтверждает важность поддержания здоровья почвы. Почвы, богатые органическими веществами, такими как компост, древесная щепа, скошенная трава и навоз животных, поддерживают популяцию полезных нематод, которые подавляют вредные виды.
Данное исследование также закладывает научную основу для потенциального использования хищных нематод в качестве биопестицида в будущем — процесс, который потребует получения разрешений от регулирующих органов и обеспечения экологической безопасности посредством контролируемых полевых испытаний и тестирования на безопасность для окружающей среды.
«Работая в гармонии с природой, а не против нее, мы можем защитить наши посевы, улучшить состояние почвы и укрепить продовольственную безопасность острова», — сказал ученый.
Источник: University of Guam.
На заглавном фото вы видите ряды банановых деревьев, растущие на научно-образовательном центре Иналахан Университета Гуама в южной части острова. Источник фото: University of Guam.