Отработанный субстрат вешенки оказался неожиданным помощником бананов против вредной нематоды, истребляющей плантации в Уганде. Ученые считают, что из отходов грибного субстрата вешенки можно производить бионематициды.
Съедобные грибы являются важным источником продовольствия и дохода во всем мире, причем 85% производства приходится на пять родов: шампиньон двуспоровый (Agaricus bisporus) и агарий бразильский (A. subrufrescens) - 30%, вешенки (Pleurotus sp.) - 27%, шиитаке (Lentinula edodes) -17%, аурикулярия уховидная (Auricularia sp.) - 6% и фламмулина (Flammulina sp.) - 5%.
Для выращивания этих грибов в качестве субстратов повторно используется широкий спектр сельскохозяйственных и агропромышленных продуктов и отходов, включая кукурузные початки, солому, опилки, жом сахарного тростника, шелуху хлопковых семян и кофейную шелуху.
Как правило, на каждый килограмм свежих собранных грибов образуется около 5–6 кг отработанных грибных отходов (spent mushroom waste, SMS), что представляет собой серьезную проблему для производителей в области управления отходами.
Цикличность на грибоводческих фермах может сократить накопление отходов, предотвратить загрязнение и сохранить необходимые питательные вещества путем переработки органических отходов, например, в органические удобрения для поддержки сельскохозяйственного производства или биопестициды.
Фитопаразитические нематоды (рlant-parasitic nematodes, PPN) являются одним из основных биотических ограничений для производства сельскохозяйственных культур во всем мире. Сообщалось о ежегодных потерях урожая до 12,3–12,6% во всем мире из-за заражения вредными нематодами с экономическим ущербом от 80 до 216 миллиардов долларов США.
Наиболее разрушительными во всем мире являются галловые нематоды Meloidogyne spp., цистообразующие нематоды (Heterodera и Globodera spp.), корневые нематоды Pratylenchus spp.) и роющие нематоды (Radopholus similis).
Для банановой индустрии нематоды также проблематичны и часто встречаются в смешанных популяциях. К ним относятся Meloidogyne spp., Pratylenchus spp., спиральная нематода (Helicotylenchus multicinctus) и R. similis - облигатный мигрирующий эндопаразит. Последний вид считается наиболее экономически важной нематодой в бананах во всем мире.
R. similis является естественно полифагом и заражает многочисленные (суб)тропические растения, такие как цитрусовые, авокадо, сахарный тростник, кофе, чай, сорняки, овощи, травы, черный перец, кокос и лесные деревья, помимо бананов, вреден на всех стадиях развития и очень сложно поддается искоренению.
В процессе питания нематода R. similis повреждает корни, снижая их способность поглощать и перемещать воду и питательные вещества, необходимые для роста и развития растений. Это ослабляет корневую фиксацию, делая растение более восприимчивым к опрокидыванию.
Повреждения, причиненные корням банана, также замедляют образование отростков, задерживают плодоношение, уменьшают размер плодов, вес и продолжительность жизни плантации, изменяет биохимию и физиологию растений и микробиом ризосферы. Активность нематод может сделать растения банана более восприимчивыми к почвенным инфекциям.
Химический контроль, хотя и прост в применении и является эффективной стратегией против вредных нематод, представляет риски для окружающей среды и здоровья человека. Кроме того, нематоды также остаются серьезной угрозой для органических систем производства, где использование химических пестицидов ограничено или запрещено.
В качестве альтернативы синтетическим пестицидам и для органических систем производства использование отходов грибных субстратов (например, компостов и чаев) от может предложить устойчивую и экологически и экономически обоснованную стратегию контроля нематод.
В исследовании, проведенным учеными Университета Муни, Университет Лиры и компании Bioversity International, впервые оценили потенциал отработанного грибного субстрата вешенки для подавления фито-паразитической нематоды R. similisв бананах.
Это исследование основано на предыдущей работе коллектива, в которой показано, что субстрат вешенки и его фильтрат вызывают смертность у галловой нематоды Meloidogyne spp. и ее потомства из яиц, и уменьшает повреждение корней у горшечных растений.
Гриб захватывает и потребляет нематод в качестве источника питательных веществ. Этому способствует высвобождение химических токсинов активно растущими гифами P. ostreatus для иммобилизации нематод. Эти токсины вызывают уменьшение головы и нарушение пищевода нематод, что приводит к гибели.
В текущем исследовании был определен потенциал использования отработанного субстрата Pleurotus ostreatus (SPoS) для подавления нематоды Radopholus similis, паразитирующей на растениях, в бананах.
Влияние SPoS на R. similis оценивалось в ходе двух экспериментов in vivo (горшечные растения) в период с мая 2023 года по июнь 2024 года. Были использованы пятимесячные растения банана восточноафриканского высокогорья (геном AAA), которые очень восприимчивы к R. similis.
В первом эксперименте ростки были высажены в 3-литровые горшки, содержащие: (i) предварительно стерилизованную почву, (ii) предварительно стерилизованную почву, инокулированную нематодами, (iii) предварительно стерилизованную почву, смешанную с 30% (v/v, вес к весу) SPoS, (iv) предварительно стерилизованную почву, смешанную с 30% (v/v) SPoS, с последующей инокуляцией нематодами, (v) SPoS без почвы и (vi) SPoS без почвы, инокулированной нематодами.
На момент опыта субстрат уже разложился; таким образом, он мог содержать или не содержать активный мицелий. Нематоды были добавлены через две недели после внесения SPoS.
Во втором эксперименте SPoS был внесен через две недели после инокуляции нематодами. Обработки SPoS без почвы во втором эксперименте не оценивались. Оба эксперимента контролировались в течение трехмесячного периода.
Каждая обработка в экранном домике содержала четыре растения и была повторена трижды. В первом эксперименте были собраны данные об изменениях в содержании питательных веществ в почве, подземной и надземной биомассе, гибели корней, некрозе корней из-за повреждения нематодами и популяции R. similis в корневых тканях и почве. Во втором эксперименте были собраны данные о гибели корней и количестве нематод в корневых тканях и почве.
В итоге, отработанный грибной субстрат вешенки улучшил прирост биомассы банана, уменьшил повреждение корней и колонизацию R. similis. Следующий этап – проверка в полевых условиях, пока результаты обнадеживающие.
По статье группы авторов (Энтони Фредрик Тазуба, Уолтер Очимати1, Джеффри Огвал, Бетти Ньянгвире, Фрэнсис Онийло, Гай Бломм), опубликованной в журнале Agronomy 2025 на портале www.mdpi.com.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.