Фитонцидное действие эфирных масел лекарственных растений на возбудителей альтернариоза и кладоспориоза овощных бобов

Оригинальные статьи / Original articles

Продуктивность овощных культур в значительной степени зависит и от поражения растений фитопатогенными грибами. В настоящее время применение химических фунгицидов пока является наиболее распространенным способом защиты растений. Но практически все они опасны для живых организмов [1], что стало новой проблемой века, в связи с повышенными остаточными концентрациями пестицидов в пищевых продуктах. В глобальном круговороте веществ некоторые из них могут циркулировать сотню лет. Современная кон- цепция развития растениеводства предусматривает использование экологически безопасных средств защиты растений – биофунгицидов [2]. Так, довольно давно доказана способность летучих эфирных масел, экстрагированных из растений, нарушать активность микроорганизмов, что делает их подходящей альтернативой химическим пестицидам [3].

По своей природе эфирные масла – это сложные стабилизированные системы (продуцируются растением и формируют фитоиммунитет) с высоким содержанием дубильных веществ, флавоноидов, простых фенолов и их гликозидов, фенолокислот, фенолоспиртов, антоцианов, что предопределяет их фитонцидные свойства [4-7]. Эти свойства летучих соединений растений давно начали использовать для ингибирования роста фитопато-генных микроорганизмов [8]. Ряд исследователей сообщает об эффективности эфирных масел таких лекарственных растений, как базилик, гвоздика, кориандр, корица, лаванда, майоран, мята, полынь, розмарин, чабрец, шалфей и др. в контроле послеуборочных болезней на складах, для контроля плесеней овощей [9-12]. Например, основным компонентом эфирного масла корицы является циннамальдегид, обладающий противогрибковыми и противомикробными свойствами [13, 14].

Грибы родов Alternariaalternata (Fr.) Keissl. и Cladosporium cladospo-rioides (Fresen.) G.A. de Vries – космополиты, и в наших многолетних исследованиях были обнаружены как в ризосфере и филлоплане бобовых дикорастущих растений (донник, золотарник, клевер, люцерна) в биотопах с разной техногенной нагрузкой, так и возделываемых в мелкоделяночных опытах культурных бобовых (бобы, вигна, арахис). В благоприятные для развития альтернариоза или кладоспорио-за годы на растениях появляются пятна, приводящие к некрозам и потерям семенной продуктивности. Так, например, в Белгороде в 2014 г. индекс развития альтернариоза достигал 45%, а недобор продуктивности – 12% [15], а сочетание на растениях альтернарии с представителями рода фузариум может приводить к полной потере урожая.

В сложившейся ситуации становится актуальным поиск новых эффективных и безопасных средств и методов борьбы с грибными фитопатогенами. Целью данной работы было изучение фитонцидного действия эфирных масел лекарственных растений на штаммы грибов Alternariaalternata и Cladosporium cladosporioides.

Материал и методы исследования

Сбор образцов больных листьев овощных бобов ( Viciafaba L.) по мере проявления пятен (в разные фазы роста растений) проводили с соблюдением общепринятых требований (Кураков, 2001). Подготовленные пробы переносили в чашки Петри со средами Чапека и Сабуро. Инкубировали посевы в термостате при 25±2ºС в течение 5-14 суток. Выросшие колонии отсевали в пробирку на косую питательную среду. Микроскопирование и идентификацию проводили с использованием оптического микроскопа «Микромед-2» с видеоокуляра DCM 310 SCOPE. Из накопительных культур получены штаммы Alternaria alternata (2018-1.1) и Cladosporium cladosporioides (201911.4).

Использовали аптечные образцы эфирных масел следующих известных лекарственных (в том числе, и пряно-вкусовых) растений: пихта Abies alba Mill., полынь Artemisia vulgaris L., гвоздика Caryophyllus aromaticus L., кориандр Coriandrum sativum L., лаванда Lavandulaofficinalis Chaix., базилик Ocimum basilicum L., анис Pimpinella anisum L., розмарин Rosmarinus officinalis L., шалфей Salvia sclarea L., Thymus vulgaris L.)

Антифунгальную активность эфирных масел оценивали по степени ингибирования роста грибных культур, культивируемых на твердой питательной среде Сабуро в чашках Петри, сравнивая диаметр опытных (с добавлением на крышку чашки Петри 0,1 мл эфирного масла) и контрольных колоний (на крышках вазелиновое масло) [16]. Инкубировали в термостате 4 суток. Повторность опыта восьмикратная.

Для оценки фунгицидности и степени фунгистатичности эфирных масел предложена 5-ти бальная 6-ти ступенчатая шкала, представленная в таблице.

Таким образом, фитонцидный эффект (так как эфирное масло присутствует не в питательной среде, а лишь на крышке чашки Петри) проявляется на степенях от 1 до 5.

Результаты и их обсуждение

Следует сразу отметить, что оба вида фитопатогенов, выделенных из листьев овощных бобов с пятнами, на питательной среде образуют темноокрашенный мицелий (рис. 1), что указывает на их резистентность к воздействию различных неблагоприятных факторов и синтез вторичных метаболитов этими микромицетами [8, 17].

Выбранные нами масла, согласно литературным данным [2, 5, 6, ,16] обладают действием, тормозящим рост микроскопических грибов. Однако мы, используя вышеуказанную шкалу, сгруппировали исследуемые эфирные масла по степени проявления фунгицидных и фунгистатических свойств по отношению к C. cladosporioides и A. alternata .

Из изученных десяти эфирных масел по отношению к штамму C. cladosporioides фунгицидным (полностью подавляющим рост гриба) действием обладали масла 3-х растений: базилика ( O. basilicum ), кориандра ( C. sativum ) и чабреца ( Th. vulgaris ). Действие этих масел оценили в 5 баллов, так как колонии фитопатогена вообще не росли в присутствии этих масел на крышках чашек Петри (рис.2.)

Масла еще 3-х растений, аниса ( P.anisum ), розмарина ( R.officinalis ) и лаванды ( L. officinalis ) обладали сильным фунгистатическим эффектом (4 балла) по отношению к C.cladosporioides , так как колонии патогенна не достигали 20% относительно контрольных. Действие эфирного масла гвоздики ( C. aromaticus ) оказывало фунгистатический эффект средней степени (3 балла), а полыни ( A.vulgaris ) и шалфея ( S. sclarea ) – слабой (2 балла), то есть размер колоний гриба дорастал до 53 и 62% (соответственно) по отношению к контролю. Неожиданным оказалось действие масла пихты ( A. alba ), которое, в пределах ошиб-

А

В

C

Рис. 1. Проявление альтернариоза (слева) и кладоспориоза (справа) на листьях овощных бобов на натуральном инфекционном фоне (А), а также колонии (В) и цепочки конидий (С) возбудителей этих микозов в лабораторных условиях

Fig. 1. Manifestation of alternariosis (left) and cladosporiosis (right) on the leaves of broad beans against a natural infectious background (A), as well as colony (B) and chains of conidia (C) of these mycoses causative agents in the laboratory

Рис. 2. Действие эфирных масел лекарственных растений на штамм Cladosporium cladosporioides с указанием планок погрешностей 5%-ных значений

Fig. 2. The effect of essential oils of medicinal plants on the strain of Cladosporium cladosporioides with indication of error bars of 5% values

Рис. 3. Действие эфирных масел лекарственных растений на штамм Alternaria alternata с указанием планок погрешностей 5%-ных значений

Fig. 3. The effect of essential oils of medicinal plants on the strain of Alternaria alternata with indication of error bars of 5% values

ки опыта, демонстрировало от нейтрального до слабого стимулирующего рост гриба эффекта (103% относительно контрольных колоний).

Таким образом, по фитонцидному действию эфирных масел лекарственных растений по отношению к фитопатогенному грибу C. cladosporioides выявлены 4 ступени предложенной нами шкалы.

Относительно же штамма A. alternata выявлены 4 ступени шкалы, но некоторые масла поменяли ранг действия со сменой фитопатогена (рис. 3). Фунгицидным действием (5 баллов) кроме отмеченных на предыдущем штамме масел базилика, кориндра и чабреца, обладало и масло лаванды. Масел, обладающих сильным фунгистатическим эффектом (4 балла) по отношении к альтернарии не выявлено. Масло шалфея оказывало фунгистатический эффект средней степени (3 балла). Масла розмарина, пихты, аниса и гвоздики можно отнести к фунгистатикам средней степени (2 балла), так как колонии вырастали до 58-70% относительно контрольных размеров. Масло полыни обладало очень слабыми фунгистатическими свойствами (колонии вырастали до 83% по сравнению с контрольными).

На основании анализа диаграмм рисунков 2 и 3 можно выявить три масла (базилик, кориандр, чабрец) с фунгицидным действием относи- тельно обоих штаммов фитопатогенов, остальные же эфирные масла хотя и обладали фунгистатическими свойствами, но значительно проявили видоспецифичность относительно микромицетов, что, в принципе, согласуется с литературными данными [18].

Выводы

Итак, эфирные масла всех изученных лекарственных растений обладали фитонцидными свойствами по отношению к фитопатоген-ным штаммам грибов C. cladosporioides и A. alternata , однако масла с фунгистатической активностью проявили видоспецифичность. Для дальнейших исследований в области создания биопрепаратов защиты растений от альтернариоза и кладоспориоза можно рекомендовать эфирные масла с комплексным (по отношению к обоим фитопатогенам) действием:

• 1)    фунгицидным – базилика ( O. basilicum ), кориандра ( C. sativum ) и чабреца ( Th. vulgaris );

• 2)    лаванды ( L. officinalis ) – как минимум, сильного фунгистатика;

• 3)    гвоздики ( C.aromaticus ) и шалфея ( S. sclarea ) – с фунгистатически-ми свойствами средней (слабой) степени.

Об авторах:                                                         About the authors:

Куркина Юлия Николаевна – кандидат с.-х. наук, доцент кафедры биотех- Yulia N. Kurkina – Cand. Sci. (Agriculture), Associate professor of the нологии и микробиологии, , Scopus Department of Biotechnology and Microbiology,

Author ID 5702176800                                                      9180-1257, Scopus Author ID 5702176800