Μελέτη του μηχανισμού δράσης του βιολογικού παράγοντα F2 και βελτιστοποίηση τρόπων εφαρμογής του στον αγρό κατά παθογόνων αδρομυκώσεων

Abstract

Η βερτισιλλίωση προκαλείται από τον αδηλομύκητα Verticillium dahliae, έναν εδαφογενή μύκητα που προκαλεί αδρομυκώσεις. Η ιδιαιτερότητα του να προσβάλλει περισσότερα από 200 είδη ξενιστών, αποτελεί στοιχείο που επιβάλλει νέες μεθόδους και τρόπους αντιμετώπισης. Η κατάργηση των χημικών υποκαπνιστικών, που χρησιμοποιήθηκαν ευρύτατα στο παρελθόν σε συνδυασμό με άλλες μεθόδους, έδωσε έναυσμα για την εξεύρεση νέων εναλλακτικών μεθόδων, όπως η ηλιοαπολύμανση των εδαφών και η ανακάλυψη νέων βιολογικών παραγόντων-ανταγωνιστών του V. dahliae. Η χρήση μη παθογόνων στελεχών του μύκητα Fusarium oxysporum εφαρμόζεται ήδη αρκετά χρόνια για την αντιμετώπιση διάφορων αδροφουζαριώσεων σε πολλούς ξενιστές του μύκητα. Στην παρούσα μελέτη, κρίθηκε σκόπιμο να μελετηθεί η επίδραση ενός βιολογικού παράγοντα, του παράγοντα F2, μη παθογόνου στελέχους του μύκητα Fusarium oxysporum εναντίον του μύκητα V. dahliae σε φυτά μελιτζάνας. Η μελέτη εφαρμόστηκε σε αγρό, μολυσμένο με V. dahliae όπου και έγιναν τρεις διαφορετικές εφαρμογές του F2 πριν την φύτευση των φυτών στον αγρό. Η πρώτη περιελάμβανε έγχυση 10 μl αιωρήματος κονιδίων στο βλαστό, στη δεύτερη έγινε εφαρμογή χλαμυδοσπορίων σε μορφή σκόνης (τάλκ) και στην τρίτη εφαρμογή έγινε ριζοπότισμα με αιώρημα κονιδίων στο έδαφος. Από τα αποτελέσματα προέκυψε ότι η εφαρμογή της έγχυσης στο βλαστό μείωσε τη σοβαρότητα της ασθένειας κατά 12% περίπου συγκριτικά με το μάρτυρα. Στη συνέχεια, διερευνήθηκε περαιτέρω αν η εφαρμογή της έγχυσης στα αγγεία φυτών μελιτζάνας μπορεί να οδηγήσει στη διέγερση μηχανισμών άμυνας των φυτών με την επαγωγή έκκρισης χιτινασών και γλουκανασών στο ριζικό σύστημα. Οι χιτινάσες και οι γλουκανάσες αποτελούν πρωτεΐνες παθογένειας, είναι αντιμικροβιακές ενώσεις και επάγονται με την ανάπτυξη της επαγόμενης διασυστηματικά αντοχής σε συνθήκες μόλυνσης από διάφορα παθογόνα. Τα αποτελέσματα της μελέτης αυτής έδειξαν ότι οι χιτινάσες και οι γλουκανάσες αυξάνονται μετά την έγχυση του βλαστού του ξενιστή με το βιολογικό παράγοντα και σε συνθήκες που το φυτό αρχίζει να αποικίζεται από το εδαφογενές παθογόνο V. dahliae. Αυτό δείχνει ότι ο παράγοντας F2 διεγείρει μηχανισμούς άμυνας με τη μορφή πιθανώς της διασυστηματικά επαγόμενης αντοχής.

The soilborne pathogen Verticillium dahliae causes Verticillium wilt in more than 200 host species. The elimination of chemical fumigants that used extensively in the past in combination with other methods to control Verticillium wilt, led to the development of new alternative strategies, such as soil solarization or the discovery of new biological control agents of V. dahliae. The non-pathogenic strains of the fungus Fusarium oxysporum have been used for several years to control various vascular wilt diseases in several hosts. In this study, it was investigated the effect of F2, a non-pathogenic strain of the fungus Fusarium oxysporum as biological agent against V. dahliae in eggplant. The study carried out in a field heavily contaminated with V. dahliae microscelerotia where three different applications of F2 applied before transplanting the plants in the field. For the first application, 10 μl of F2 conidia suspension were injected in the stem, for the second application, chlamydospores of the fungus were applied as powder (talc) formulation, and for the third application, F2 conidia suspension were applied in eggplant roots by drenching. The results showed that application of the conidia injection in the eggplant stem decreased the disease severity for about 12% providing a great promise for the disease treatment in the field. Then, it was investigated whether the application of injection in eggplant stem can lead to stimulation of plant defense mechanisms by inducing secretion of chitinases and glucanases in the root system. The chitinases and glucanases, which are Pathogenesis Related (PR) proteins, are antimicrobial compounds able to induce the development of induced systemic resistance during pathogens infection. Analysis of these enzymes showed that chitinases and glucanases are increased after the stem injection of the host with the F2 biological agent during the plant colonization with the soilborne pathogen V. dahliae. The results of this study demonstrate for the first time, that the F2 biocontrol agent can control Verticillium wilt by possibly stimulating induced systemic resistance defense mechanisms.