Использование грибов рода Trichoderma в растениеводстве

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ Н. П. ОГАРЁВА»

 

Факультет биологический

Кафедра биотехнологии

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

Использование грибов рода Trichoderma в растениеводстве

 

 

Автор курсовой работы                                                     Т. А. Фирстова

Обозначение курсовой работы    КР-02069964-240901-77-14

Специальность  240901  Биотехнология

Нормоконтролер

канд. биол. наук, доц.                                                         В. В. Шутова

Руководитель работы

преподаватель    _______________________________    Ю. А. Бурова

 

Оценка

 

 

 

 

 

Саранск

2014

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ Н. П. ОГАРЁВА»

 

Факультет биологический

Кафедра биотехнологии

 

 

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Студентка    403 группы     Т.А. Фирстова

1Тема: Использование грибов рода Trichoderma в растениеводстве

2 Срок предоставления  работы к защите 27.01.2014 г.

3 Исходные данные для  курсовой работы литературные данные.

4 Содержание курсовой  работы

4.1 Введение

4.2 Аналитический обзор

4.3 Характеристика грибов рода Trichoderma

      4.4 Механизм действия грибов рода Trichoderma на растения           

      4.5 Механизм действия на фитопатогенные грибы                              

4.6 Лигнолитическое действие грибов рода Trichoderma

4.7 Биопрепараты на основе грибов рода Trichoderma 

4.8 Заключение

4.9 Список использованных источников

Руководитель работы                 ___________________       Ю. А. Бурова

 

Задание к исполнению приняла  ___________________      Т. А. Фирстова

Реферат

 

Курсовая работа содержит 26 страниц машинописного текста и 33 использованных  источника.

TRICHODERMA, РИЗОСФЕРА, БИОФУНГИЦИДНОЕ ДЕЙСТВИЕ, ФИТОПАТОГЕНЫ, ЛИГНОЛИТИЧЕСКИЕ ФЕРМЕНТЫ.

Цель работы – изучение спектра и механизма действия биологических препаратов на основе грибов рода Trichoderma, применяемых в растениеводстве.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение                                                                                                        5

 

1. Аналитический обзор                                                                              6

  1.1 Характеристика грибов рода Trichoderma                                     6

  1.2 Механизм действия грибов рода Trichoderma на растения           8

  1.3 Механизм действия на фитопатогенные грибы                           13

  1.4 Лигнолитическое действие грибов рода Trichoderma                16

  1.5 Биопрепараты на основе грибов рода Trichoderma                     18

 

Заключение                                                                                                 22

Список использованных источников                                                      23

        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В условиях высокой специализации  и концентрации сельскохозяйственного производства проведение защитных мероприятий - неотъемлемый фактор получения высоких и гарантированных урожаев сельскохозяйственных культур, сохранения их качества.

Высокая эффективность и  универсальность химического метода защиты растений, быстрая окупаемость сделали его доминирующим в системе защитных мероприятий. Однако, широкое и повсеместное применение химических средств защиты растений приводит к появлению новых устойчивых форм вредных организмов, это в свою очередь, влечет за собой необходимость увеличения норм расхода препаратов и их ассортимента. Загрязняются почва, воздух, вода, возрастают остаточные количества химических препаратов и продуктов их распада в сельскохозяйственной продукции, наносится ущерб окружающей среде и здоровью человека.

Биологический метод борьбы основан на использовании естественных врагов вредителей, регулирующих численность  последних в природе. При этом в очагах заражения вредителями  создается искусственным путем  высокая концентрация их врагов, что приводит к ликвидации этих очагов. В условиях загрязненной окружающей среды биологические методы борьбы с вредителями позволяют сократить или отказаться от применения химических средств - пестицидов и гербицидов.

В биометоде используются различные микроорганизмы, оказывающие положительное влияние на развитие растений, при этом угнетающие возбудителей фитозаболеваний. Огромный интерес ученых проявляется к почвенным грибам. В связи с вышесказанным целью работы явился анализ литературы о грибах рода Trichoderma, их характеристике и об их использовании в растениеводстве.

 

 

          1 Аналитический обзор

 

1. Характеристика грибов рода Trichoderma

 

Важная роль в подавлении развития фитопатогенов отводится грибам-антагонистам. Среди их представителей внимание исследователей привлекают грибы рода Trichoderma (порядок Hyphomycetales). К роду Trichoderma относятся следующие виды грибов: T. lignorum, T. harzianum, T. viride, T. koningii, T. reesei, T. pilulifermum, T. polysporum, T. hamatum, T. aureoviride, T. longibrachiatum, T. pseudokoningii [1].

У грибов рода  Trichoderma мицелий бесцветный или светлый, образующий белые, желтые, чаще зеленые или темно-зеленые колонии. Конидии одноклеточные, шаровидные или эллипсоидные, светлые или бесцветные, часто скученные в небольшие головки.

Эти грибы в большом  количестве встречаются в почвах тайги, целинных, лесных и лесолуговой зоны, т.е. в почвах, богатых органическими остатками. Также, достаточно обильно они заселяют культурные почвы. В зоне подзолистых почв этих грибов больше, чем в других почвах. Особенно часто их обнаруживают в кислых почвах с низким значением рН (обычно 3,7-5,2) [2].

Наличие источников питания, а также абиотические факторы внешней среды: температура, влажность, рН среды оказывают существенное влияние на развитие грибов рода Тrichoderma и активность их взаимодействия с патогенами. Так, споры прорастают только в условиях оптимальной влагообеспеченности субстрата – 70 - 100%, а при 20% они не прорастают. Оптимальной для развития T. lignorum является температура 24 - 28°С, Т. harzianum - 24 - 25°С, а для Т. viride - 35°С. Штаммы Т. viride, Т. harzianum, Т. hamatum, Т. копingii проявляют гетерогенность по устойчивости к низким температурам. Холодоустойчивые штаммы при температуре 10°С на 81 - 97% заселяли склероции гриба Botrytis cinerea на 28-е сутки, а при температуре 5°С - до 50 - 71% на 60-е сутки. Реакция среды оказывает значительное влияние на рост грибов. Оптимальной для видов Trichoderma является кислотность почвы в пределах от 4 до 6.

Триходерма зеленая (Trichoderma viride) и триходерма древесная (Т. lignorum) появляются на чапек-агаре и на сусловом агаре вначале в виде бесцветного мицелия, который быстро разрастается и с возрастом приобретает зеленый цвет. Колонии этих грибов бывают различных оттенков, от лимонно-желто-зеленого цвета до темно-зеленого.

Trichoderma koningii образует колонии на картофельно-сахарозной среде. Вначале они белые, в виде ватообразных клубочков, впоследствии становятся светло-зелеными, но никогда не бывают темно-зелеными. Колонии на чапек-агаре распростертые, пушистые, вначале белые, с возрастом различных оттенков зеленого цвета, но не темно-зеленые [1, 3].

В последние годы в связи с  бурным развитием биотехнологии  возрастает интерес к микроскопическим грибам рода Trichoderma, которые привлекают внимание исследователей в связи с их практическим значением для получения биологически активных веществ, средств защиты растений и как активного деструктора растительных полисахаридов [3]. Разработка на их основе экологически чистых технологий является важным направлением в экологической биотехнологии [4].

Известно, что Trichoderma выделяет различные метаболиты: факторы роста (ауксины, цитокины и этилен), органические кислоты, внутриклеточные аминокислоты, витамины и свыше 100 антибиотиков. Фитогормоны Trichoderma (цитокинины), отвечающие за стимуляцию физиологических процессов растений, поступают в растительный организм и приводят к более активному его развитию [5, 6]. Из тканей гриба можно получить трихотецин - антибиотик и «Триходермин» - средство защиты растений от грибных болезней.

Микромицет рода Trichoderma является активным продуцентом фермента целлюлазы и способен к глубокой деструкции как клеточных стенок растений, так и отдельных трудно расщепляемых растительных полисахаридов: целлюлозы, гемицеллюлозы, пектина до мономерных форм. В настоящее время активно исследуются фенолоксидазы микромицета в связи со значительной ролью этих ферментов в биодеградации лигнина [7, 8].

 

2. Механизм действия грибов рода Trichoderma на растения

 

Многие виды грибов рода Trichoderma и другие полезные колонизирующие корни микроорганизмы улучшают рост растений и увеличивают урожайность культур, но долговременное улучшение могут вызывать только ризосферокомпетентные штаммы. В тепличном растениеводстве штамм Т-22  T. harzianum широко используется для защиты от болезней растений вместо химических фунгицидов, поскольку он безопасен для работников. Эффект биоконтрольного агента сохраняется дольше, чем эффект пестицидов, препарат дешевле пестицидов, препарат, в отличие от пестицидов, улучшал состояние корневой системы растений [5].

Для отдельных видов Trichoderma показана способность к увеличению роста и массы корней, что приводит к повышению урожайности. Во многих случаях реакции растений являются результатом прямых воздействий на растения, снижения активности вредной корневой микрофлоры, инактивации токсических метаболитов в корневой зоне. Полезные грибы увеличивают потребление питательных элементов и эффективность усвоения азота, а также солюбилизируют элементы из почвы. Генетическая и молекулярная основа этих эффектов неизвестна. У разных видов и сортов растений наблюдаются отличия в ответных реакциях на воздействие Trichoderma, по крайней мере, это показано для кукурузы. Недавно показано, что стимуляция роста растений под воздействием бактерий, фенотипически напоминающая ситуацию с Trichoderma Т-22, связана с тем, что бактерии выделяют летучие вещества, такие, как ацетоин и 2,3-бутанедиол. Колонизация корней также увеличивает скорость роста корней и всего растения, что приводит к повышению продуктивности культуры и урожая репродуктивных органов. Колонизация корней также помогает растению преодолеть абиотические стрессы и увеличивает усвоение питательных элементов [6].

Для выращивания в качестве стимуляторов роста гороха штамм перспективен, так как стимулирует рост корней и проростков, увеличивает пероксидазную активность, то есть не проявляет фитотоксичности [4].

Штаммы Trichoderma способствуют увеличению размера корневой системы, роста и жизнестойкости растений путем контроля ризосферной микрофлоры и влияя на обмен веществ растения. Ризосферный эффект может проявляться как долговременная колонизация ризосферы, что влияет на количественное улучшение отдельных показателей развития растения. Увеличение плотности корневой системы на глубине чрезвычайно выгодно для растений кукурузы и других культур, особенно в засушливые сезоны. В таких условиях колонизация корней штаммом Trichoderma снижает чувствительность растений к засухе.

Биопрепарат на основе видов Trichoderma перспективен для интегрированной защиты в полевых условиях. Грибы рода Trichoderma с ризосферным эффектом могут обеспечивать долговременную защиту даже при однократном применении в начале сезона, сохраняются на корнях, способны пролиферировать вместе с растущей корневой системой и оставаться жизнеспособными, по крайней мере, во время всей вегетации культуры. Таким образом, биологические препараты могут быть более эффективны, чем химические, в защите корней и ускорении роста растений.

Биопрепараты на основе Trichoderma способны подавлять возбудителей не только семенной, корневой и почвенной инфекции, но и развитие болезней плодов и листьев при нанесении препарата на поверхность этих структур.

Препарат может быть эффективен против мучнистой росы (B. cinerea) в теплице, милдью, возбудителей болезней газонных трав, таких, как бурая пятнистость (R. solani), Pythium spp. и талерные бляшки (S. homoeocarpa). Для борьбы с такими фитопатогенами конидии Trichoderma следует вносить каждые 10 дней. При высокой заболеваемости Trichoderma может колонизировать новые здоровые листья, плоды и цветы, зрелые ягоды, прорастать на цветах, но не на листьях клубники. Однако существуют некоторые ограничения для использования биопрепаратов на основе Trichoderma: они являются превентивными, т.к. чаще всего не способны контролировать уже развившиеся заболевания.

Биопрепараты на основе Trichoderma менее эффективны против системных заболеваний, чем против местных (например, они эффективны против фузариозной корневой плесени, но не активны против фузариозного вилта), на фоне высокой инфекционной нагрузки. Биопрепараты на основе Trichoderma можно применять только как часть интегральной системы контроля (химико-биологической системы). Во всех случаях для получения максимального урожая требуется использовать как биологические, так и химические агенты. Например, протравливание семян одновременно фунгицидом и пестицидустойчивым биопрепаратом на основе Trichoderma приводит к колонизации корней растения и повышает эффективность биопрепарата. Создается общая картина положительного влияния Trichoderma на рост растений и урожайность, хотя это происходит не везде и не всегда. Trichoderma обеспечивает устойчивость к различным стрессам. В оптимальных условиях для роста растений визуальные эффекты от влияния изолятов Trichoderma не видны.