Rudojo puvinio sukėlėjai Monilinia spp. – patogeniniai grybai, didžiausią žalą daro kaulavaisiams augalams. Šiuo metu mokslininkai tyrinėja ne tik cheminius, bet ir biologinius ligos kontrolės metodus.

Kaulavaisių moniliozė yra liga, kuri pagal tai, ką ji pažeidžia, skirstoma į moniliozinę degligę ir rudajį puvinį. Moniliozine deglige apibūdinama žala augalui, kai grybas paveikia žiedus, ūglius (kartais visas šakas ar net visą medį). Taip pat labai paveikiami augantys ir pasiekę techninę brandą vaisiai, nuėmus derlių ir juos sandėliuojant. Šiuo atveju liga vadinama ruduoju puviniu.

Moniliozinę degligę ir rudąjį puvinį sukelia kelios Monilinia rūšys, geografiškai išplitusios skirtingose pasaulio vietose. M. fructicola ir M. laxa rūšys yra paplitusios visame pasaulyje. M. fructicola vyrauja Pietų Europoje, ji kildinama iš Šiaurės Amerikos ir vis dar yra klasifikuojama kaip karantininis patogenas Europos Sąjungoje. M. fructigena paplitusi šiaurinėje Europos dalyje, dažniau pažeidžia ne žiedus, bet vaisius. M. polystroma kilusi iš Azijos žemyno, tačiau plinta ir Europoje. Šias ir dar kelias kitas nepaminėtas Monilinia rūšis vizualiai vieną nuo kitos atskirti yra gana sunku. Patikimiausi – molekuliniai metodai.

Skaičiuojama, kad rudojo puvinio patogeno sukelti derliaus nuostoliai gali siekti net 90 proc. Iki šiol šiai ligai valdyti dažniausiai taikomi cheminiai preparatai. Biokontrolės priemonės gali būti potenciali cheminių fungicidų alternatyva.

Apsaugos metodai ir alternatyvos

Idealiu atveju patogeno kontrolė turėtų apimti integruotus metodus, t. y. kelių kontrolės būdų derinį. Įprastai Monilinia spp. grybas kontroliuojamas cheminėmis ar fizinėmis priemonėmis. Ekonominiu, laiko ir paprastumo atžvilgiu dažniausiai pasirenkami cheminiai metodai: naudojami sintetiniai cheminiai fungicidai profilaktiškai per visą sezoną, o kartais net ir nuėmus derlių.

Fizinės kontrolės priemonės gali būti uždangų naudojimas, siekiant sumažinti fizinius vaisių pažeidimus, užkrėstų augalų dalių pašalinimas, nuskintų vaisių sterilizavimas ir derliaus sandėliavimas žemoje temperatūroje, infraraudonoji spinduliuotė ir kt.

Minėtų cheminių ir fizinių priemonių efektyvumas yra nepakankamas, be to, visuomenė kelia aukštesnius reikalavimus sveikesnei produkcijai, taip pat svarbus aplinkosaugos klausimas. Visi šie aspektai skatina ieškoti alternatyvių ekologinių metodų minėtiems patogenams kontroliuoti.

Išskiriamos trys pagrindinės alternatyvių ekologinių metodų kategorijos:

• fizikocheminiai metodai, pvz., karštis, spinduliuotė, kurie yra bendrai laikomi saugiomis dezinfekcinėmis priemonėmis;
• natūralios bioaktyvios medžiagos, išskirtos iš augalų ar gyvūnų, pvz., augalų ekstraktai ar eteriniai aliejai;
• biokontrolės priemonės, kurių veikimas priklauso nuo bakterijų ar grybų patogeną slopinančių savybių.

Rudojo puvinio biokontrolė

Preparatų, kurių veikimas priklauso nuo antagonistinių mikroorganizmų veiklos, taikymas taip pat yra integruotos patogenų kontrolės metodų dalis. Biokontrolės preparatai nedaro žalos aplinkai ir dėl to pastaruoju metu kelia didelį mokslininkų ir visuomenės susidomėjimą.

Antagonistai yra organizmai, kurie varžosi su patogenu dėl vietos ar slopina jo augimą išskiriamomis medžiagomis, taip kontroliuodami ligos sukėlėjo plitimą ir natūralią augalo apsaugą ir kartu nesukeldami augalui šeimininkui neigiamų padarinių, t. y. gali būti komensalai arba mutualai. Bakterijos, mielės ir kiti grybai, gali turėti antagonistinių savybių nuo įvairių ligų sukėlėjų. Natūraliai tokie mikroorganizmai aptinkami įvairiose augalų vietose: filosferoje (antžeminėse augalų dalyse: stiebuose, lapuose, žieduose, vaisiuose) ir rizosferoje (požeminėse augalų dalyse: šaknyse ar aplink jas).

Antagonistai, kolonizuojantys augalų vidų, yra vadinami endofitais, o gyvenantys augalų paviršiuje – epifitais. Augalų išorinė ir vidinė aplinka yra labai turtinga mikroorganizmų įvairovės ir jų gausos, tačiau, lyginant skirtingus augalo organus, matyti skirtumai, kuriuos lemia supančios aplinkos ypatumai. Manoma, kad didžiausia mikroorganizmų įvairovė yra pačiuose augaluose ir rizosferoje. Taip yra todėl, kad šiose vietose vyrauja palankesnės ir stabilesnės sąlygos išgyventi.

Biokontrolės preparatai veikia tiesiogiai ir netiesiogiai:

• slopina patogeną, konkuruojant mikroorganizmui su patogenu dėl maisto medžiagų ar vietos;
• sukelia augalo sisteminį atsparumą;
• patogeną slopina gamindami tam tikrus antibiotikus, fermentus arba slopina kitais, dar neištirtais biocheminiais keliais.

Komerciniai biokontrolės preparatai nuo Monilinia spp. patogenų jau yra prieinami vartotojui. Tačiau pasirinkimas vis dar menkas, o esami preparatai yra per mažai efektyvūs ar pasižymi nepakankamai pastoviu poveikiu, palyginti su naudojamais cheminiais fungicidais. Šiuo metu yra prieinami bent trys komerciniai biopreparatai, rekomenduojami nuo rudojo puvinio: Serenade®ASO, „Bayer AG“ (Bacillus subtilis kamienas QST713), Amylo-X, „Certis Europe BV“ (Bacillus amyloliquefaciens) ir Julietta, „Agrauxine“ (Saccharomyces cerevisiae).

Dar keli potencialių mikroorganizmų, skirtų ateities biopreparatams, pavyzdžiai:

• Pseudomonas gentis. Viena dažniausių bakterijų genčių, pasižyminti antagonistinėmis savybėmis. Kai kurie kamienai geba gaminti antrinius metabolitus, turinčius antigrybinių savybių ir galinčius slopinti M. fructigena patogeną. Taip pat Pseudomonas spp. konkuruoja su patogenu dėl aplinkoje esančių resursų. Šiai genčiai priklauso gan populiari bakterija Pseudomonas synxantha.
• Bacillus gentis. Tai – dar viena dažna gentis, naudojama kuriant potencialius biopreparatus rudajam puviniui kontroliuoti. Tam tikros rūšys, tokios kaip Bacillus subtilis, išskiria antimikrobinius baltymus ir fermentus, gebančius slopinti grybinius patogenus. Dar viena potenciali rūšis yra Bacillus amyloliquefaciens, kuri buvo sėkmingai išbandyta lauko sąlygomis ir vėliau, apdorojus derlių jį sandėliuojant.
• Kitos bakterijos, tokios, kaip dažnai kitose žemės ūkio srityse naudojama Trichoderma gentis (pvz., Trichoderma harzianum ir Trichoderma atroviride), Pantoea agglomerans ir Streptomyces gentis. Paminėtos bakterijos pasižymi antagonistinėmis savybėmis, gali konkuruoti dėl maisto medžiagų ir erdvės, gamina metabolitus, pasižyminčius savybėmis nuo grybų, slopinančiomis ir M. fructigena augimą.
• Mielės. Yra duomenų, kad tam tikros rūšys, pvz., Candida sake, taip pat slopina M. fructigena grybo augimą, gamindamos patogeną slopinančius junginius ir konkuruodamos dėl maisto medžiagų.
• Tiriamos ir kitos, patogeną slopinančios rūšys, tokios kaip į mieles panašus grybas Aureobasidium pullulans ir grybas Epicoccum nigrum.

Laboratoriniai tyrimai

Siekiant ir toliau tobulinti antagonistinėmis savybėmis pasižyminčių preparatų kokybę ir prieinamumą, vyksta nenutrūkstami moksliniai tyrimai pasauliniu mastu, taip pat ir LAMMC Sodininkystės ir daržininkystės instituto (SDI) Sodo augalų genetikos ir biotechnologijos skyriaus laboratorijoje. Paprastai tyrimų eiga yra tokia. Pasirenkama tam tikra augalo dalis, iš kurios izoliuojami mikroorganizmai. Vėliau atliekamas izoliuotų kultūrų gryninimas sterilioje aplinkoje naudojant atitinkamą maitinamąją terpę. Toliau atliekamas antagonistinių savybių vertinimas in vitro sąlygomis, turimi mikroorganizmai identifikuojami genetiškai, t. y. izoliatai priskiriami tam tikrai rūšiai arba genčiai.

Dalį anksčiau minėtų mikroorganizmų rūšių, kurios yra potencialūs antagonistai, taip pat yra pavykę izoliuoti LAMMC SDI laboratorijoje. Turint stabilų izoliatą, žinant jo rūšį, toliau galima tirti kitas turimas savybes, taip pat – siekti galutinio biokontrolės produkto gamybos ateityje.

Antagonistiniai mikroorganizmai augalams gali teikti ir kitokią naudą. Pavyzdžiui, gali pagerinti mitybinių elementų prieinamumą tirpindami fosfatus ir kalį, fiksuodami azotą, gamindami sideroforus (junginiai, padedantys transportuoti geležį), fitohormonus. Visa tai yra vadinama augalo augimą gerinančiomis savybėmis. Izoliuotos ir išgrynintos mikroorganizmų kultūros laboratorijoje gali būti patikrintos, naudojant skirtingas maitinamąsias terpes, kuriose yra vieno ar kito elemento, arba specifiniais pradmenimis PGR (polimerazės grandininės reakcijos) metodu.

Dėl minėtų savybių biologiniai preparatai, turintys tokių mikroorganizmų, gali padidinti augalų augimą ir produktyvumą: paspartinti sėklų dygimą (kas ypač svarbu veikiant įvairiems streso veiksniams), pagerinti šaknų ir viso augalo augimą, padėti augalui apsisaugoti nuo ligų sukėlėjų. Be to, tokie preparatai gali padėti sumažinti trąšų poreikį, nes tam tikri mikroorganizmų kamienai geba fiksuoti azotą, kiti – padėti pasisavinti netirpius junginius iš gilesnių dirvožemio sluoksnių ir paversti tirpiomis, augalui prieinamomis maisto medžiagomis.

Labai svarbu paminėti, kad augalo atsparumą įvairiems patogenams, šiuo atveju rudojo puvinio sukėlėjui M. fructigena, lemia ne tik palanki augalo mityba ar taikomos aplinkai draugiškos apsaugos nuo ligų priemonės. Svari dalis tenka augalą veikiantiems palankiems ir nepalankiems aplinkos veiksniams. Vienas iš tokių veiksnių yra žmogaus vykdoma veikla. Atliekami įvairūs žemės ūkio darbai (naujo sodo įveisimas, parenkamos veislės, tolesnė sodo priežiūra, kovos su ligomis metodai) daro įtaką natūraliai toje buveinėje įsikūrusiems mikroorganizmams. Manoma, kad jų rūšinė įvairovė ir kiekybinė sudėtis turi įtakos augalų sveikatai, jų natūralioms reakcijoms į nepalankias aplinkos sąlygas. Tyrimuose su kitomis žemės ūkio kultūromis yra pastebėta, kad augalų veislės savybės, stresas, taikoma žemės ūkio praktika lemia mikroorganizmų sudėties ir gausos pokyčius.

***

• Pseudomonados yra vienos dažniausių bakterijų, naudojamų biokontrolei. Pseudomonas gentį sudaro daugiau nei 140 rūšių bakterijų, iš kurių daugiau kaip 25 rūšys yra susijusios su žmogumi ir gyvena kaip oportunistai (gali padėti arba kenkti, atsižvelgiant į aplinkos sąlygas). Dalis jų sukelia įvairias infekcijas pasikeitus įprastai mikrobiotos sudėčiai. Mikroorganizmų santykio pasikeitimai lemia ne tik žmonių, bet ir augalų sveikatą, taip pat, ar ta pati mikroorganizmo rūšis turės teigiamą ar neigiamą poveikį šeimininkui.
• Bacillus gentyje yra vienintelis obligatyvus patogenas Bacillus anthracis, juodligės sukėlėjas. Ši liga yra mirtina galvijams, o kartais ir žmonėms. O kitą rūšį – Bacillus subtilis galima aptikti gyvūnų ir žmonių virškinamajame trakte, dirvožemyje, augaluose. Retais atvejais žmogui gali sukelti infekcijas. Tos pačios rūšies bakterijos naudojamos probiotikuose ar biokontrolės preparatuose.
• Augalai geba komunikuoti su aplinkoje esančiais mikroorganizmais išskirdami specifinius signalinius junginius, taip pranešdami apie patogenus ar pritraukdami naudingus mikroorganizmus.
• 2022 m. tyrime Kalifornijos universiteto mokslininkai parodė, kad biokontrolei naudojami mikroorganizmai daro įtaką vabzdžių apdulkintojų elgsenai renkantis žiedus, pavyzdžiui, vienas iš Aureobasidium antagonistinių grybų genties izoliatų lėmė mažesnį naminių bičių (Apis mellifera) maitinimąsi.
• Kritinis laikotarpis latentinei infekcijai slyvose yra 77–85 BBCH fazė (kai vaisius pasiekęs 70–80 proc. savo galutinio dydžio), kuri sutampa su keliais tuo laiku aktualiais veiksniais: vaisiaus paviršiaus drėgme, natūraliai atsiradusiomis žaizdomis (lenticelės ir įtrūkimai) ir patogeno inokuliantų buvimu aplinkoje.
• Italijoje 2022 m. atlikti lauko ir nuskintų slyvų derliaus bandymai naudojant mielių Papiliotrema terrestris kamieno PT22AV preparatą. Geriausi rezultatai pasiekti taikant tik biologinį metodą (mieles) arba integruotą metodą (Cantus® ir Chorus® fungicidus ir mieles). Pirmuoju atveju Monilinia spp. patogenai buvo slopinami 94,8–97,2 proc. lauko sąlygomis ir 65–84 proc. nuskynus derlių, antruoju – 95,5–97 proc. lauko sąlygomis ir 63–91 proc. nuskynus derlių.
• Naudingų mikroorganizmų ieškoti ir biokontrolę taikyti galima ne tik kaulavaisių soduose. LAMMC Miškininkystės institute vykdomi endofitų ir potencialių antagonistų tyrimai miško medžiuose. LAMMC SDI mokslininkai dirba su endofitinėmis bakterijomis ir ieško mikroorganizmų, padedančių augti sodo augalams ir kovoti su ligomis.