Колонизация корней и стимуляция роста сельскохозяйственных растений аскомицетом Trichoderma asperellum
Автор: Дубровская Е.В., Позднякова Н.Н., Давлетбаев И.М., Муратова А.Ю.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Стимуляция роста растений
Статья в выпуске: 1 т.61, 2026 года.
Бесплатный доступ
Аскомицеты рода Trichoderma широко распространены в почвенных микробиомах и способны вступать в сложные и разнообразные взаимоотношения с различными почвенными организмами, в том числе с растениями. Гриб Trichoderma asperellum используется в качестве агента биоконтроля для улучшения роста растений и служит основой многих биофунгицидных препаратов. Однако, принимая во внимание неоднозначность взаимодействия Trichoderma с растениями, необходимы прицельные исследования и широкое тестирование отобранных перспективных штаммов с использованием различных видов растений. В настоящей работе впервые проведена комплексная оценка эффективности инокуляции грибом Trichoderma asperellum широкого круга сельскохозяйственных растений по накоплению биомассы и колонизации корней в стерильных условиях in vitro и в почве. Целью работы была оценка колонизации корней и определение ростостимулирующего эффекта инокуляции сельскохозяйственных растений коммерческим штаммом Trichodermaasperellum. Работу проводили в Институте биохимии и физиологии растений и микроорганизмов, ФИЦ Саратовский научный центр РАН (ИБФРМ РАН) с мая по август 2024 года. Использовали коммерческий штамм T. asperellum OPF-19 (ВКПМ F-1323) и семена рапса Brassica napus L. сорта Визит, сои Glycine max (L.) Merr. сорта Бара, кукурузы Zea mays L. (гибрид РНИИСХ-19), подсолнечника Helianthus annuus L. сорта Саратовский 20, пшеницы яровой Triticum aestivum L. сорта Саратовская 74. Для инокуляции растений T. asperellum получали споры гриба, выращивая его на агаризованной среде BRM в течение 5 сут. Семена растений стерилизовали поверхностно гипохлоритом натрия, раскладывали на поверхность разбавленного (1:1) агара ГРМ и выдерживали в термостате при 29 °С в течение 2-3-сут для контроля стерильности. Для пшеницы использовали глубокую стерилизацию семян диацидом. Процесс колонизации корней грибом T. asperellum изучали, выращивая инокулированные и неинокулированные стерильные растения в агаризованной (0,4 %) минеральной среде Кнопа. Для выявления гриба и определения его локализации на поверхность агаризованной среды BRM раскладывали отрезки опытных нативных и поверхностно стерилизованных этанолом и гипохлоритом корней, полученные из различных зон: роста, всасывания и проведения (боковых корней). Чашки с корнями инкубировали при 29 °С в течение 2 сут, затем отмечали участки корней, в которых выявлялся рост гриба. Дополнительно эффективность колонизации определяли микроскопированием корней в проходящем свете (микроскоп Leica DM2500, «Leica Microsystems GmbH», Германия). Гифы и споры T. asperellum предварительно окрашивали трипановым синим. Эффект инокуляции оценивали по длине побегов и корней растений, в случае стержневой корневой системы определяли длину главного корня, в случае мочковатой — их суммарную длину. Для почвенных экспериментов использовали чернозем южный. В вегетационные сосуды помещали по 1 кг почвы, увлажняли ее до 50 % от полной влагоемкости. В каждый сосуд высевали по 20 семян, после всходов оставляли по 10 проростков. Через 14 сут после посева в горшки вносили споры гриба в количестве 107 клеток/г почвы. Повторную инокуляцию проводили через 1 мес после первой. Продолжительность вегетационного опыта составляла 2 мес. Установлено, что гриб колонизировал поверхность корней всех исследованных растений, не проникая внутрь, выявлялся вегетативный мицелий и конидии. У подсолнечника в 4 раза уменьшалась длина побега и почти в 7 раз — корня, у рапса и сои — примерно на 20 и 50 %, у злаков побеги развивались так же, как и у контрольных растений, а длина корневой системы уменьшалась на 50 и 20 % у кукурузы и пшеницы, соответственно. В почвенном эксперименте с нестерильными растениями инокуляция оказывала положительный эффект на накопление и надземной, и подземной биомассы у рапса (соответственно +26 и 39 %) и подсолнечника (+14 и 17 %). У растений сои присутствие T. asperellum стимулировало развитие лишь корневой системы (+ 40 %), тогда как надземная часть практически не отличалась от контроля. В отношении злаковых обнаруживался выраженный негативный эффект инокуляции: накопление надземной биомассы снижалось на 11 и 24 %, подземной биомассы — на 32 и 64 % соответственно для кукурузы и пшеницы. Полученные результаты свидетельствуют о влиянии условий культивирования на проявление эффекта инокуляции грибом и, как следствие, о необходимости тщательного подбора условий тестирования штаммов, перспективных для стимуляции роста сельскохозяйственных культур.
Trichoderma asperellum, Brássica nápus L., рапс, Glycine max (L.) Merr., соя, Zea mays L., кукуруза, Helianthus annuus L., подсолнечник, Triticum aestivum L., пшеница яровая, стимуляция роста растений, биоконтроль
Короткий адрес: https://sciup.org/142247335
IDR: 142247335 | УДК: 579.64:631.46 | DOI: 10.15389/agrobiology.2026.1.132rus
Roots colonization and growth promotion of agricultural plant species by the ascomycete Trichoderma asperellum
Ascomycetes of the Trichoderma genus are widespread in soil microbiomes and can form complex and diverse relationships with various soil organisms, including plants. The fungus Trichoderma asperellum is used as a biocontrol agent to improve plant growth and serves as the basis for many biofungicides. However, given the ambiguity of Trichoderma interactions with plants, targeted research and extensive testing of selected promising strains across various plant species are necessary. Comprehensively assessment of the effectiveness of Trichoderma asperellum inoculation of a wide range of agricultural plants in terms of biomass accumulation and root colonization under sterile conditions in vitro and in soil was conducted for the first time in this study. The objective of this study was to evaluate root colonization and determine the growth-promoting effect of inoculation of agricultural plants with a commercial strain of Trichoderma asperellum. The work was carried out at the Institute of Biochemistry and Physiology of Plants and Microorganisms, Saratov Scientific Centre RAS (IBPPM RAS) from May to August, 2024. The commercial strain T. asperellum OPF-19 (VKPM F-1323) and seeds of rape Brássica nápus L. variety Visit, soybean Glycine max (L.) Merr. variety Bara, corn Zea mays L. (hybrid RNIISKh-19), sunflower Helianthus annuus L. variety Saratovsky 20, spring wheat Triticum aestivum L. variety Saratovskaya 74 were used in this study. To inoculate plants with T. asperellum, fungal spores were obtained by growing fungus on BRM agar medium for 5 days. Plant seeds were surface-sterilized with sodium hypochlorite, placed on the surface of diluted (1:1) BRM agar, and incubated at 29 °С for 2-3 days to control sterility. For wheat, deep sterilization of seeds with diacid was used. The process of root colonization by the fungus T. asperellum was studied by growing inoculated and non-inoculated sterile plants in Knop mineral agar (0.4 %) medium. To detect and determine localization of the fungus, experimental native and surface-sterilized with ethanol and hypochlorite root sections obtained from different root areas (growth zone, absorption zone, and conduction (lateral roots) zone) were placed on the surface of the BRM agar medium. The dishes with roots were incubated at 29 °С for 2 days, and then the root areas in which fungal growth was detected were noted. Additionally, colonization efficiency was determined by observing the roots in transmitted light using a Leica DM2500 microscope (Leica Microsystems GmbH, Germany). T. asperellum hyphae and spores were pre-stained with trypan blue. The inoculation effect was assessed by the length of plant shoots and roots. In the case of a taproot system, the length of the main root was determined, while in the case of a fibrous root system, their combined length was determined. Southern chernozem was used for soil experiments. One kilogram of soil was packed in vegetation pots and moistened to 50% of the total moisture capacity. Twenty seeds were sown in each pot, and 10 seedlings were left in each pot after germination. Fourteen days after sowing, fungal spores were added to the pots at a rate of 107 cells per gram of soil. Repeated inoculation was carried out one month after the first. The duration of the vegetation experiment was two months. The fungus was found to colonize the root surface of all studied plants without penetrating the roots; vegetative mycelium and conidia were detected. In sunflower, shoot length decreased by 4 times and root length by almost 7 times; in rapeseed and soybean, by approximately 20 and 50 %, respectively. In cereals, shoot development was similar to that of control plants, while root system length decreased by 50 and 20 % in corn and wheat, respectively. In a soil experiment with non-sterile plants, inoculation had a positive effect on the accumulation of both aboveground and belowground biomass in rapeseed (+26 % and 39 %, respectively) and sunflower (+14 % and 17 %). In soybean plants, the presence of T. asperellum stimulated the development of the root system (+40 %) only, while the aboveground part was virtually indistinguishable from the control. A significant negative effect of inoculation was observed in cereals: aboveground biomass accumulation decreased by 11 and 24 %, while belowground biomass decreased by 32 and 64 % for corn and wheat, respectively. These results demonstrate the influence of cultivation conditions on the manifestation of the fungal inoculation effect, and, in consequence, the need for careful selection of testing conditions for strains promising for growth stimulation of agricultural crops.
