В новом исследовании симбиотических связей между грибами, вызывающими черную паршу картофеля, и нематодами, ученые сделали неожиданное открытие

Производство высокоурожайной и высококачественной культуры картофеля (Solanum tuberosum L.) является сложной задачей, требующей рассмотрения многих аспектов, включая сорт, параметры почвы, количество осадков и сельскохозяйственные практики.

Кроме того, почвенные организмы, такие как грибковые виды, насекомые и бактерии, могут очевидно влиять на развитие культуры картофеля в зависимости от их пищевых предпочтений.

Сложность взаимодействия множества видов, присутствующих в почве, и возделываемой культуры, до сих пор еще изучена очень мало. Группа ученых из Шведского университета сельскохозяйственных наук исследовала временные взаимодействия между нематодами, поражающими корневую систему картофеля, и патогенным грибом Rhizoctonia solani, вызывающим ризоктониоз.

Взаимодействие изучали на растениях картофеля, выращенных в горшках в контролируемых условиях. В двух аналогичных экспериментах разные комбинации нематод и грибного мицелия добавляли в горшки три раза; при посадке, через 14 дней и через 28 дней.

Нематоды уменьшали биомассу корней, а комбинация нематод и R. solani приводила к снижению урожайности клубней в обоих экспериментах, но взаимодействие не было синергетическим. Напротив, количество поражений в виде язв стебля уменьшилось в присутствии нематод по сравнению с только обработками R. solani.

Ученым мало что известно о синергии патогенных грибов и паразитических нематод

Растительные паразитические нематоды, составляющие 15% от общего числа описанных видов нематод, присутствуют в почвах по всему миру и являются распространенными патогенами в сельском хозяйстве. Они имеют широкий спектр хозяев, включая картофель, и подвижны в течение всего своего жизненного цикла, либо в почве (эктопаразиты), либо в корнях (эндопаразиты).

Вклад растительных паразитарных нематод в потерю урожая, вероятно, недооценивается, потому что надземные симптомы или неправильные клубни редко бывают заметными на фоне общего урожая.

Тем не менее, нематоды, поражающие корневую систему (эндопаразитарные свободноживущие нематоды) могут снизить урожайность клубней на 12% и даже больше, если за ними следуют вторичные инфекции грибами и бактериями.

Считается, что паразитические нематоды могут также влиять на развитие заболеваний, вызываемых другими почвенными патогенами, синергетически усиливая воздействие патогенного гриба.

Например, нематоды могут реагировать на экссудаты растений, пораженных грибом, или гриб может проникать в ткани растения через раны, вызванные питанием нематод.

Грибной патоген R. solani вызывает язвы стебля, черный налет или деформированные клубни, среди других симптомов, таких как толстая, «слоновья», кожура и трещины.

Гриб может выживать на остатках урожая в почве или переноситься семенами, когда он присутствует на клубнях в виде склероции (черный налет).

На шведских картофельных полях с присутствием почвенного R. Solani было отмечено большое присутствие нематод, но пристальное внимание этим двум факторам не уделялось.

Принято полагать, что поражающие корни нематоды Pratylenchus Envranrans влияет на эффект R. solani, отрицательно влияя на урожай.

Другими видами нематод, взаимодействующими с R. solani, являются, в том числе, цистообразующие картофельные нематоды Globodera rostochiensis и Globodera pallida.

Время воздействия на растение патогена и нематоды, а также стадия развития растения-хозяина важны для взаимодействия между организмами и тяжести заболевания для хозяина.

Временные аспекты воздействия и восприимчивости, обусловленные развитием растений, также изучены недостаточно, хотя существуют исследования, в которых сравнивается восприимчивость сорта.

В данном эксперименте предполагалось, что комбинация растительно-паразитарных нематод и R. Solani приведет к более сильному язвенному поражению на стеблях и столонах, вызовет снижение количества и качества клубней из-за высокой частоты появления черного налета и других симптомов.

Для экспериментов использовали два типа нематодных инокулятов; в эксперименте 1 - полное сообщество нематод, в котором преобладали нематоды с поражением корней, в частности P. crenatus, а в эксперименте 2 - чистая культура нематоды P. Crenatus.

Добавление нематод, поражающих корни, и R. solani оказало некоторое влияние на растения картофеля почти во всех обработках.

Две гипотезы были подтверждены, поскольку ученые обнаружили, что на урожайность клубней влияла комбинация нематод и R. solani и что время инокуляции влияло на тяжесть повреждения как грибом, так и нематодами.

Однако, вопреки гипотезам о синергии, ученые увидели, что качество клубней и грибные повреждения на растении не зависели от присутствия нематод до инокуляции грибом.

Тяжесть язвы стебля не увеличивалась в присутствии нематод. Более того, язва стебля была еще менее тяжелой, когда нематоды добавлялись в сочетании с грибом.

Паразитирующие на растениях нематоды уменьшали количество поражений язвы стебля вместо того, чтобы сделать их более тяжелыми, и нематоды также не влияли на грибковые повреждения на столонах или клубнях, как предполагалось.

Одним из возможных объяснений может быть то, что нематоды активируют механизмы устойчивости у растений картофеля так же, как корневые нематоды способны вызывать защитные механизмы у томатов, предположили ученые.

«Важно понимать и оценивать степень взаимоотношений между патогенами для борьбы с болезнями с помощью соответствующих методов управления. Поэтому для решения этих вопросов необходимы дополнительные исследования. Наши основные выводы заключаются в том, что на урожай влияет одновременное возникновение нематод, поражающих корни, и R. solani, и что нематоды могут взаимодействовать с растением картофеля, что приводит к уменьшению количества язв стебля. Наши результаты подчеркивают важность анализа присутствия нематод в полевых условиях, чтобы иметь возможность создавать защитные стратегии для эффективного производства картофеля. Севооборот с минимум четырьмя годами без картофеля и другие сельскохозяйственные практики могут быть полезны для сокращения популяции R. solani в полевых условиях, равно и влияние культур, выращенных в период без картофеля, окажет воздействие на корневые нематоды», - подытожили ученые свою научную статью, опубликованную на портале www.mdpi.com.