Ученые работают над созданием биопестицидов для обработки картофеля против сухой фузариозной гнили.
Сухая фузариозная гниль картофеля (также известная как сухая гниль картофеля), вызываемая несколькими видами рода Fusarium, - болезнь с глобальным экономическим значением.
Ее вызывают более 13 видов рода Fusarium, в том числе особенно опасные F. solani var. coeruleum (син. F. coeruleum (Libert) Sacc.), F. sulphureum Schlechtend. (син. F. sambucinum Fuckel), F. avenaceum (Fr.) Sacc., F. culmorum (Wm. G. Sm.) Sacc., F. graminearum Schwabe и др.
Виды Fusarium поражают почти все выращиваемые культуры, и картофель не является исключением. Они считаются основным заболеванием для хранящегося картофеля из-за развития гнили; однако их негативное воздействие также может наблюдаться в виде угнетения развития ростков, увядания и деградации корней растений картофеля в поле.
Виды Fusarium потенциально могут приводить к высоким потерям урожая, оцениваемым в диапазоне от 6 до 25%, при этом заражение во время хранения достигает 60%, и они могут ухудшать качество клубней.
Повреждения клубней становятся более серьезными, когда во время хранения сухая гниль Fusarium сопровождается другими заболеваниями, например, мягкой гнилью картофеля, вызываемой бактериями рода Pectobacterium и Dickeya, и фитофторозом, вызываемым Phytophthora infestans.
Помимо патогенности, виды Fusarium также известны тем, что производят микотоксины. Виды, вызывающие сухую гниль картофеля Fusarium, могут производить микотоксины самбутоксин, фузарин С, фузаровую кислоту, трихотецен, зеараленон и дезоксиниваленол.
Типичным симптомом на кожуре клубней картофеля, зараженных Fusarium, является в основном морщинистый коричневый вид и вдавленная ткань с сухим и кожистым видом.
Первоначальные симптомы - плоские, небольшие коричневые пятна на местах ран клубня, появляющиеся примерно через 30 дней хранения. Впоследствии зараженная ткань расширяется во всех направлениях. Наконец, на увеличенных поражениях наблюдаются концентрические кольца, а мертвая ткань начинает высыхать. На поперечном сечении клубня в полости под поражениями видны белый, розовый, желтый, фиолетовый или кирпично-оранжевый мицелий и споровая масса.
По мере прогрессирования заболевания целые клубни с признаками сильного разложения всегда имеют сморщенный и обезвоженный вид. В серьезных случаях пораженные клубни могут полностью разложиться, образуя кашицеобразную структуру и неприятный запах. Поэтому важно выявить и своевременно лечить заболевание, чтобы предотвратить дальнейшее распространение и минимизировать экономические потери
Виды Fusarium передаются как через почву, так и через семена. Выживание конидий Fusarium в почве и растительных остатках является основным резервуаром инокулята и источником заражения клубней в поле. Поскольку виды Fusarium не могут проникать в перидерму клубня, заражение может произойти только через раны или трещины в перидерме, возникающие, в частности, во время обработки при посадке, сборе урожая и сортировке.
Грибы Fusarium могут хорошо выживать при температуре 4–10 °C. Агрессивность различных видов зависит от условий хранения и сорта картофеля.
Для защиты клубней от патогенов Fusarium наиболее важными являются соответствующие меры выращивания вместе с оптимизацией условий хранения.
Ключевыми мерами являются посадка здоровых семенных клубней, предотвращение травмирования клубней при сборе урожая и обеспечение благоприятных условий для заживления ран.
Сбор зрелых клубней сводит к минимуму гниение в хранилищах. Севооборот, наиболее рекомендуемая мера выращивания при борьбе с почвенными патогенами, не очень эффективна из-за длительного выживания конидий Fusarium в почве и широкого круга хозяев.
Защита клубней от Fusarium spp. также включает выращивание устойчивых сортов, использование ультрафиолетового излучения и применение фунгицидов.
В последнее время были исследованы и разработаны экологические меры контроля, такие как использование органических кислот и солей, неорганических солей, хитозана, биологических антагонистов и эфирных масел.
Эфирные масла и их потенциал в защите растений
Эфирные масла (ЭМ) являются вторичными метаболитами ароматических растений, биосинтезируемыми в различных частях растений, таких как эпидермальные клетки, железистые трихомы и секреторные полости или каналы.
ЭМ представляют собой смеси различных биоактивных липофильных веществ летучей природы, таких как терпены (терпеноиды), кетоны, альдегиды, фенолы, спирты, сложные эфиры, фенилпропаноиды, оксиды и другие соединения с низкой молекулярной массой, характеризующиеся сильным ароматом.
В отдельных ЭМ можно идентифицировать от 20 до 60 соединений (компонентов). Два или три компонента этих соединений имеют высокую концентрацию по сравнению с другими. Некоторые соединения могут присутствовать только в следовых количествах.
Факторы, влияющие на выход и состав эфирных масел, включают генетику растений, стадию вегетативного роста, географические и экологические условия (такие как климат, высота и тип почвы), сельскохозяйственные методы и процедуры выращивания (плотность растений, доступность воды и время сбора урожая), используемую часть растения, метод экстракции и условия хранения.
По вышеупомянутым причинам эксперименты были сосредоточены на тестировании чистых природных компонентов эфирных масел. Биологическая активность эфирных масел обычно приписывается одному или двум из этих основных соединений. Также возможно, что биологическая активность эфирных масел является результатом нескольких синергически действующих компонентов, оказывающих значительное влияние.
Известно около 3000 эфирных масел, из которых 300 эфирных масел имеют коммерческое значение, особенно для фармацевтической, косметической, парфюмерной, санитарной, сельскохозяйственной и пищевой промышленности.
ЭМ традиционно извлекаются из растений с помощью гидродистилляции, паровой дистилляции или холодного давления, содержатся в различных видах растений разных семейств и могут вырабатываться различными органами растений, например, почками, цветами, стеблями, ветками, семенами, плодами, корнями, древесиной или корой. Монотерпены считаются наиболее распространенными биоактивными компонентами ЭМ.
В природе эфирные масла играют важную роль в защите растений благодаря своим антибактериальным, противовирусным, противогрибным, инсектицидным и репеллентным свойствам.
Благодаря своему природному происхождению, высокой биологической разлагаемости, в целом низкой токсичности и экологичности эфирные масла и их компоненты являются перспективными кандидатами для разработки новых биопестицидов для агрономических целей в качестве альтернативы синтетическим фунгицидам.
Тестирование эфирных масле в разработке биопестицидов для картофеля: вызовы и решение
Целью недавнего исследования, проведенного командой Научно-исследовательского института картофеля Гавличкув Брод и Университета Менделя в Брно, Чешская Республика, была оценка влияния компонентов эфирного масла (ЭМ) ( α -пинен, карвакрол, коричный альдегид, D-карвон, эвкалиптол, L-линалоол, L-ментол, L-ментон, (R)-(+)-лимонен и тимол) на рост Fusarium solani var. coeruleum с использованием экспериментов in vitro и in vivo.
Все оцененные компоненты ЭМ оказали значительное влияние на ингибирование роста патогена.
В условиях in vitro наиболее сильное ингибирующее действие на рост мицелия было зафиксировано для карвакрола, тимола, L-ментола и коричного альдегида.
Эксперименты in vivo подтвердили эффективность выбранных компонентов ЭМ. Нанесение компонентов ЭМ производилось путем протравливания и фумигации клубней.
После обработки клубней компонентами ЭМ путем протравливания и фумигации наблюдалось статистически высокозначимое снижение заражения клубней патогеном.
Протравливание обычно оказывало более сильное влияние на снижение заражения клубней патогенами (56,07–81,44%) по сравнению с фумигацией (40,03–69,63%).
Компоненты ЭМ не оказывали существенного влияния на органолептические показатели вареных клубней, однако при дегустации отмечено ухудшение качества клубней, протравленных компонентами ЭМ, из-за постороннего запаха и привкуса нанесенных компонентов.
Таким образом, хотя ЭМ демонстрируют выдающиеся антимикробные свойства, практическое использование большинства из них осложнено. Их характерный сильный аромат и вкус могут привести к нежелательным органолептическим изменениям при сенсорной оценке.
Кроме того, эфирные масла разрушаются под воздействием света, повышенной температуры, кислорода и влаги. Низкая растворимость в воде является одним из самых больших ограничений при использовании ЭМ.
Выходом видится инкапсуляция ЭМ и их компонентов внутри различных матриц (таких как полимеры), которая облегчает контролируемое высвобождение ЭМ и улучшает биоактивность и стабильность, уменьшает (маскирует) неприятные запахи и вкусы эфирных масел.
По статье группы авторов (Мартин Кмох, Вера Лоубова, Рената Швецова, Барбора Йилкова), опубликованной в журнале Agronomy 2025 на портале www.mdpi.com.
На фото - оценка инфицирования клубней F. solani var. coeruleum после обработки клубней компонентами эфирных масел. Фото принадлежит группе указанных авторов.