Динаміка видового складу мікобіоти філоплани та ризосфери Fragaria ananassa Duch. під дією розчинів хітозану
DOI:
https://doi.org/10.31861/biosystems2020.01.039Ключові слова:
хітозан, мікобіота, філоплана, ризосфера, Fragaria ananassaАнотація
Робота присвячена дослідженню впливу хітозанів різного походження, молекулярної маси та ступеня деацетилювання на динаміку видового складу філоплани та ризосфери суниці садової. Встановлено, що хітозани мають різний вплив на грибні угрупування філоплани та ризосфери Fragaria ananassa, про що свідчать динаміка їхнього видового складу, зміни рівня заселення та частоти трапляння. Так, досліджувані форми хітозану мали стимулюючий ефект на домінуючі роди мікроміцетів філоплани та викликали ріст їхнього рівня заселення листків суниці після обробки. Проте, видова структура грибів-епіфітів суниці садової відрізнялася через 48 годин після обробки низькомолекулярним (НМХ) та високомолекулярним (ВМХ) розчинами хітозанів. Показано, що мікобіота ризосфери має різну чутливість до розчинів НМХ та ВМХ. Найбільший інгібуючий ефект обох форм хітозану спостерігали на пеніциліях, кількість КУО яких в ґрунті виявилась меншою порівняно із контрольним. Так, до обробки, кількість Penicillium sp. становила 47,4 тис. КУО/г ґрунту, а після застосування низькомолекулярного хітозану - 4,9 і 6,3 тис. КУО/г ґрунту через 12 і 48 год. після внесення відповідно. Для роду Fusarium, навпаки, спостерігалось збільшення чисельності у всіх варіантах внесення. Це можна пояснити тим, що гриби роду Fusarium у ґрунті знаходяться переважно у вигляді гіф міцелію і є більш стійким до впливу хітозанів. Отримані дані демонструють, що окрім фізіологічної активності та функціональних властивостей, які залежать від молекулярної маси, не менш важливим для ефективності хітозану є час інкубації та середовище, в яке він вноситься.
Посилання
Atkinson N, Urwin P. The interaction of plant biotic and abiotic stresses: from genes to the field. J Exp Bot. 2012;63(10):3523-3543. https://doi.org/10.1093/jxb/ers100
Bautista-Banos, S., Hernandez-Lopez M., Bosquez-Molina E. Growth inhibition of selected fungi by chitosan and plant extracts. Revista Mexicana Fitopatologia. 2004; 22: 178-186
Berg G, Zachow C, Lottmann J, Götz M, Costa R, Smalla K. Impact of Plant Species and Site on Rhizosphere-Associated Fungi Antagonistic to Verticillium dahliae Kleb. Appl Environ Microbiol. 2005;71(8):4203-4213. https://doi.org/10.1128/aem.71.8.4203-4213.2005
Bhaskara Reddy, M.V., Arul J., Ait-Barka E., Angers P., Richard C., Castaigne F. Effect of chitosan on growth and toxin production by Alternaria alternata f. sp. lycopersici. Biocontrol Sci. Technol. 1998;8:33-43. https://doi.org/10.1080/09583159830414
Buee M., De Boer W., Martin F., van Overbeek L., Jurkevitch E. The rhizosphere zoo: An overview of plant-associated communities of microorganisms, including phages, bacteria, archaea, and fungi, and of some of their structuring factors. Plant Soil. 2009;321:189-212.
Dmitriev, A. P. Signal molecules for plant defense responses to biotic stress. Journal of Plant Physiology. 2003;50(3):417-425. (in Russian).
El Ghaouth A, Arul J, Grenier J, Asselin A. Antifungal Activity of Chitosan on Two Postharvest Pathogens of Strawberry Fruits. Phytopathology. 1992;82(4):398-402. https://doi.org/10.1094/phyto-82-398
El Hadrami A, Adam L, El Hadrami I, Daayf F. Chitosan in Plant Protection. Mar Drugs. 2010;8(4): 968-987. https://doi.org/10.3390/md8040968
Fei Liu X, Lin Guan Y, Zhi Yang D, Li Z, De Yao K. Antibacterial action of chitosan and carboxymethylated chitosan. J Appl Polym Sci. 2001;79 (7): 1324-1335. https://doi.org/10.1002/1097-4628(20010214)79:7<1324::AID-APP210>3.0.CO;2-L
Golovin S.E., Glinushkin A.P., Zerkalov I.A., Beloshapkina O.O., Kopina M.B. Pathocomplex of soil micromycetes associated with root and foot rots of strawberry in some regions of Russia. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2019;33(7): 62-70. (In Russian). https://doi.org/10.24411/0235-2451-2018-10715
Grantiņa-Leviņa L, Kalniņa I. Strawberry crown rot - a common problem in 2015. Environmental and Experimental Biology. 2016; 14: 51-52.
Hassan O, Chang T. Chitosan for Eco-friendly Control of Plant Disease. Asian Journal of Plant Pathology. 2017; 11(2): 53-70. https://doi.org/10.3923/ajppaj.2017.53.70
Hernández-Lauzardo A, Velázquez-del Valle1 M, Guerra-Sánchez M. Current status of action mode and effect of chitosan against phytopathogens fungi. African Journal of Microbiology Research. 2011;5(25):4243-4247. https://doi.org/10.5897/ajmr11.104
Hongsanan S, Sanchez-Ramirez S, Crous P.W., Ariyawansa H.A. Zhao R.L., Hyde K.D. The evolution of fungal epiphytes. Mycosphere. 2016;7(11):1690-1712.
Ishii H., Tomita Y., Horio T., Narusaka Y., Nakazawa Y., Nishimura K., Iwamoto S. Induced resistance of acibenzolar-S-methyl (CGA 245704) to cucumber and Japanese pear diseases. Eur. J. Plant Pathol. 1999; 105: 77-85.
Karpova N.V., Shagdarova B.Ts., Lyalina T.S., Il'ina A.V., Tereshina V.M., Varlamov V.P. Influence of the Main Characteristics of Low Weight Chitosan on the Growth of the Plant Pathogenic Fungus Botrytis сinerea. Applied Biochemistry and Microbiology. 2019;55(4):405-413.
Kirilenko T. C. Soil micromycetes under barley and oat sowing. In Soil Micromicetes. Kyiv: Naukova Dumka; 1984:47-84. (in Russian).
Klaubauf, S., Inselsbacher, E., Zechmeister-Boltenstern, S., Wanek, W., Gottsberger, R., Strauss, J., Gorfer M. Molecular diversity of fungal communities in agricultural soils from Lower Austria. Fungal Divers. 2010; 44: 65-75.
Köhle H, Young D, Kauss H. Physiological changes in suspension-cultured soybean cells elicited by treatment with chitosan. Plant Science Letters. 1984;33(2):221-230. https://doi.org/10.1016/0304-4211(84)90012-9
Kong M, Chen X, Xing K, Park H. Antimicrobial properties of chitosan and mode of action: A state of the art review. Int J Food Microbiol. 2010;144(1):51-63. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2010.09.012
Kulikov S.N., Kharirullin R.Z., Tyurin Y.A., Lisovskaya S.A., Glushko N.I., Levov A.N., Varlamov V.P. Antigungal activity of chitosan against mycelial fungi. Practice Medicine. 2010;1(40):119-120. (In Russian).
Kulikov, S.N., Varlamov V.P. The Role of Chitosan Chemical Structure in Its Elicitor Activity. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. 2008;150(2):43-58. (In Russian).
Lee C, Koo J, Park J. Antifungal Effect of Chitosan as Ca2+Channel Blocker. Plant Pathol J. 2016; 32(3): 242-250. https://doi.org/10.5423/ppj.oa.08.2015.0162
Leontyev D. V. A Floristic Analysis in Mycology. Kharkiv; 2008:110. (in Russian).
MacKenzie S, Legard D, Timmer L, Chandler C, Peres N. Resistance of Strawberry Cultivars to Crown Rot Caused byColletotrichum gloeosporioidesIsolates from Florida Is Nonspecific. Plant Dis. 2006; 90(8): 1091-1097. https://doi.org/10.1094/pd-90-1091
MacKenzie S.J., Mertely J., Peres N. Colletotrichum fragariae is a pathogen on host other than strawberry.Plant Disease. 2008; 92(10): 1432-1438.
Manici L, Caputo F, Rossi A, Topp A, Zago M, Kelderer M. Thermal disturbance of fertile soils to search for new biological control options in strawberry crops affected by yield decline. Biological Control. 2018; 126: 65-73. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2018.07.016
Mari Bhat M., Anusree M. E. Investigation of phylloplane mycoflora of some vegetable crops. Asian J. Plant Sci. Res. 2015; 5(6): 63-68.
Nayak B.K. Isolation and identification of phylloplane and endophytic fungi from one ornamental plant, Mangifera indica. Int.J. TechnoChem Res. 2015; 1(3): 188-192.
Nellist C. Disease Resistance in Polyploid Strawberry. Compendium of Plant Genomes. 2018: 79-94. https://doi.org/10.1007/978-3-319-76020-9_7
Park Y, Kim M, Park S et al. Investigation of the antifungal activity and mechanism of action of LMWS-chitosan. J Microbiol Biotechnol. 2020; 18(10): 1729–1734.
Pearce R, Ride J. Chitin and related compounds as elicitors of the lignification response in wounded wheat leaves. Physiological Plant Pathology. 1982;20(1):119-123. https://doi.org/10.1016/0048-4059(82)90030-3
Poliksenova V.D. Induced plant resistance to pathogens and abiotic stress factors on the example of the tomato. Vestnik Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta [Vestnik of the Belarusian State University]. 2009;1: 48-60. (in Russian).
Popova E. V., Domnina N. S., Kovalenko N. M., Borisova E. A., Kolesnikov L. E., Tyuterev S. L. Biological activity of chitosan with various molecular weights. Plant Protection News. 2017;3(93): 28-33. (in Russian).
Rahman M, Hjeljord L, Aam B, Sørlie M, Tronsmo A. Antifungal effect of chito-oligosaccharides with different degrees of polymerization. Eur J Plant Pathol. 2014;141(1):147-158. https://doi.org/10.1007/s10658-014-0533-3
Silva Junior S, Stamford NP, Lima MAB, Arnaud TMS, Pintado MM, Sarmento BF. Characterization and inhibitory activity of chitosan on hyphae growth and morphology of Botrytis cinerea plant pathogen. International Journal of Applied Research in Natural Products. 2014;7(4):31-38.
Singburaudom N, Piasai O, Dethaub T. Antimicrobial activity of different molecular weight chitosans to inhibit some important plant pathogenic fungi. Kasetsart J (Nat Sci). 2011; 45: 644-655.
Singburaudom N, Piasai O, Dethaub T. Antimicrobial activity of different molecular weight chitosans to inhibit some important plant pathogenic fungi. Kasetsart J (Nat Sci). 2011; 45: 644-655.
Skryabin K, Vikhoreva G, Varlamov V. Chitin And Chitosan Production, Properties And Usage. Moscow: Nauka; 2002. (in Russian).
Dighton J., White J. F. (Ed.). The Fungal Community: Its Organization and Role in the Ecosystem: Fourth Edition. CRC Press; 2017:159-168.
Tyuterev, S. L. Scientific foundations of induced disease, resistance of plants. Saint-Petersburg; 2002:328. (in Russian).
Verlee A, Mincke S, Stevens C. Recent developments in antibacterial and antifungal chitosan and its derivatives. Carbohydr Polym. 2017;164:268-283. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.02.001
Xing K, Zhu X, Peng X, Qin S. Chitosan antimicrobial and eliciting properties for pest control in agriculture: a review. Agron Sustain Dev. 2015;35(2):569-588. https://doi.org/10.1007/s13593-014-0252-3
Zhang, S., Reddy, M. S., Kokalis-Burelle, N., Wells, L. W., Nightengale, S. P., Kloepper, J. W. Lack of induced systemic resistance in peanut to late leaf spot disease by plant growth-promoting rhizobacteria and chemical elicitors. Plant Dis.2001; 85: 879-884.
Zhuk I.V., Dmitriev A.P. The biotechnology of wheat plant (Triticum aestivum L.) tolerance elicitation against biotic stress. Faktori eksperimental'noi evolucii organizmiv.2015; 17: 148-151. (in Ukrainian).
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Науковий вісник Чернівецького університету. Біологія (Біологічні системи)
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
