Механизм антагонистического действия перспективного бактериального штамма 5Б-1 Bacillus subtilis на возбудителя сухой гнили подсолнечника Rhizopus oryzae Went & Prins. Geerl.

Введение. Повсеместное применение химических средств защиты растений привело к ухудшению фитосанитарного состояния экосистем и снижению качества сельскохозяйственной продукции. В связи с чем в настоящее время во многих экономически развитых странах наблюдается изменение концепции развития аграрного производства и тенденция перехода к органическому или биологическому земледелию [1; 2]. С целью реализации данного подхода особую важность приобретает применение экологически безопасных биопрепаратов на основе микроорганизмов и их метаболитов для защиты сельскохозяйственных культур от болезней разной этиологии [3; 4]. Микробиологическая защита растений основана на использовании штаммов микроорганизмов, способных эффективно конкурировать с фитопатогенной микрофлорой за питательные вещества и подходящую нишу для колонизации, а также синтезировать различные биологически активные соединения и гидролитические ферменты [5; 6].

Создание эффективных микробиологических препаратов для защиты растений от болезней предполагает изучение механизма взаимодействия микробов-антагонистов с патогенами. Поэтому целью наших исследований было изучение механизма антагонистического действия перспективного бактериального штамма 5Б-1 Bacillus subtilis на возбудителя сухой гнили подсолнечника Rhizopus oryzae.

Материалы и методы. Механизм антагонистического действия перспективного бактериального штамма-продуцента 5Б-1 Bacillus subtilis на возбудителя сухой гнили подсолнечника Rhizopus oryzae определяли по оригинальной методике с помощью светового микроскопа «Motic BA 300». Для этого заранее выращенные культуры антагониста и патогена высевали агаровыми блоками на разлитый тонким слоем карто-фельно-сахарозный агар (КСА) в чашки Петри и на предметные стёкла методом двойных культур. Предметные стекла помещали во влажные камеры и проводили ежедневные наблюдения за развитием патогена и антагониста в течение 10 суток при температуре + 25 ºС [8].

Результаты и обсуждение. Известно, что бактерии из рода Bacillus повсеместно распространены в супрессивных почвах и обладают антагонистической активностью в отношении фитопатогенных микроорганизмов, синтезируя такие антибиотики, как итурин, фенгицин, миксирин, пумилаци-дин, сурфактин [9; 10; 11]. В наших исследованиях штамм 5Б-1 Bacillus subtilis при совместном культивировании с возбудителем сухой гнили Rhizopus oryzae методом двойных (встречных) культур in vitro также проявил антибиотическую активность, которая проявлялась в образовании стерильной зоны задержки субстратного мицелия патогена [7].

При изучении механизма действия штамма антагониста 5Б-1 Bacillus subtilis на возбудителя сухой гнили Rhizopus ory-zae при совместном культивировании под микроскопом было выявлено, что уже на вторые сутки, еще до срастания колоний, наблюдалось образование шарообразных вздутий апикальных частей гиф патогена. Это подтверждает антибиотическую активность бактериального штамма. После срастания колоний отмечались еще большие видоизменения субстратного мицелия (образование гигантских клеток, израстание, утоньшение, сжатие цитоплазмы) (рис. 1).

Рисунок 1 – Субстратный мицелий возбудителя сухой гнили подсолнечника

Rhizopus oryzae на вторые сутки совместной инкубации с антагонистом 5Б-1

Bacillus subtilis , 2023 г. (ориг.): 1 – образование сферопластов (а); 2 – израстание (б), утоньшение концов

гифов (в), сжатие цитоплазмы (г), образование гигантских клеток (д)

Наблюдалось антагонистическое действие бактериального штамма и на воздушный мицелий, что также проявлялось в утоньшении, сжатии и вздутии отдельных его частей (рис. 2).

Рисунок 2 – Воздушный мицелий возбудителя сухой гнили подсолнечника Rhizopus oryzae на вторые сутки совместной инкубации с антагонистом 5Б-1 Bacillus subtilis , 2023 г. (ориг.): утоньшение (а), сжатие (б), вздутие обесцвеченных гиф (в )

На третьи сутки совместного культивирования изменение мицелия возбудителя сухой гнили еще более усугублялось, наблюдалось израстание, утолщение, с уплотнением содержимого отдельных частей гиф и обесцвечивание, как субстратного, так и воздушного мицелия (рис. 3).

Рисунок 3 – Субстратный и воздушный мицелий возбудителя сухой гнили подсолнечника Rhizopus oryzae на третьи сутки совместной инкубации с антагонистом 5Б-1 Bacillus subtilis, 2023 г. (ориг.): израстание (а) утоньшение (б), утолщение (в), уплотнение содержимого (г) и обесцвечивание гиф субстратного (д) и воздушного мицелия (е)

Предположительно, израстание и обесцвечивание субстратного мицелия обусловлены действием антибиотиков, выделяемых штаммом антагонистом, без участия гидролитических ферментов, что подтверждает сохранение клеточных стенок мицелия патогена в течение следующих пяти суток наблюдения (рис. 4).

1                        2

Рисунок 4 – Субстратный и воздушный мицелий возбудителя сухой гнили подсолнечника Rhizopus oryzae на четвертые (1), шестые (2), седьмые (3) и восьмые (4; 5) сутки совместной инкубации с антагонистом 5Б-1 Bacillu s subtilis , 2023 г. (ориг.): израстание и обесцвечивание субстратного (1 а, 2 б, 3 в, г, 4 д) и воздушного мицелия (5 е)

Полученные данные отличаются от проведенных ранее нами исследований механизма антагонистического действия бактериального штамма антагониста из рода Bacillus против возбудителя фомоза подсолнечника, когда происходила деградация субстратного мицелия патогена с разрушением клеточных стенок [12].

В контроле субстратный мицелий возбудителя сухой гнили развивался без изменения весь период наблюдений (рис. 5).

1                       2

Рисунок 5 – Субстратный мицелий возбудителя сухой гнили подсолнечника Rhizopus oryzae на различные сутки инкубации, 2023 г. (ориг.):

1) на вторые; 2) на пятые; 3) на восьмые

Таким образом, у бактериального штамма 5Б-1 Bacillus subtilis установлена антибиотическая активность к возбудителю сухой гнили подсолнечника Rhizopus oryzae , которая выражалась в образовании шарообразных вздутий апикальных частей гиф патогена, а также израстании, утонь-шении концов гиф, образовании гигантских клеток, сжатии цитоплазмы и обесцвечивании гиф субстратного и воздушного мицелия. При этом разрушения клеточных стенок мицелия патогена не происходило.

Заключение. Установлен механизм антагонистического действия бактериального штамма антагониста 5Б-1 Bacillus sub-tilis на возбудителя сухой гнили подсолнечника Rhizopus oryzae. При совместном культивировании на начальном этапе взаимодействия, еще до срастания колоний, происходило образование шарообразных вздутий апикальных частей гиф патогена, что подтверждает антибиотическую активность бактериального штамма. После срастания колоний отмечены значительные изменения мицелия патогена: израстание, утоньшение концов гиф, образование гигантских клеток, сжатие цитоплазмы и обесцвечивание гиф субстратного и воздушного мицелия. При этом разрушения клеточных стенок мицелия патогена не происходило, наблюдалось только обесцвечивание гиф, что, видимо, обусловлено действием антибиотиков, без участия гидролитических ферментов. В контроле за все время наблюдений отмечено нормальное развитие возбудителя сухой гнили подсолнечника Rhizopus oryzae.