Μελέτη της επίδρασης της κυτταρίνης και του αμύλου στην αλληλεπίδραση του μύκητα Verticillium dahliae με το φυτό ξενιστή

Abstract

Μια από τις πιο ευρέως διαδεδομένες και συνάμα καταστροφικές ασθένειες των καλλιεργούμενων φυτών παγκοσμίως, είναι η βερτισιλλίωση που προκαλείται από τον εδαφοπαθογόνο μύκητα Verticillium dahliae. Ο μύκητας V. dahliae έχει μεγάλο εύρος ξενιστών, επηρεάζoντας πάνω από 200 διαφορετικά είδη φυτών. Δυστυχώς, μέχρι στιγμής δεν έχουν εξευρεθεί διασυστηματικά μυκητοκτόνα που να ελέγχουν αποτελεσματικά την ασθένεια, για αυτό η αντιμετώπιση του μύκητα βασίζεται κυρίως με προληπτικά μέτρα (π.χ. αμειψισπορά, ανθεκτικές ποικιλίες). Η βιολογική αντιμετώπισή της ασθένειας με την χρησιμοποίηση ανταγωνιστικών στο έδαφος μικροοργανισμών, κερδίζει όλο και περισσότερο ερευνητικό ενδιαφέρον τις τελευταίες δεκαετίες. Παράλληλα όμως με τους ωφέλιμους μικροοργανισμούς, εξετάζεται και η χρησιμοποίηση ορισμένων φυσικών οργανικών ουσιών, οι οποίες δύναται να διεγείρουν αποτελεσματικά τους λανθάνοντες μηχανισμούς αντοχής των φυτών. Στο πλαίσιο της παρούσας διπλωματικής εργασίας, διερευνήθηκε η επίδραση του άμυλου και της κυτταρίνης στην παθογένεια του μύκητα V. dahliae σε φυτά μελιτζάνας, της ποικιλίας ‘Black Beauty’. Συγκεκριμένα, διενεργήθηκαν δοκιμές παθογένειας όπου εξετάσθηκε η άμεση και έμμεση επίδραση, με διαχωρισμό του ριζικού συστήματος για τη μελέτη της επαγόμενης διασυστηματικής άμυνας, του αμύλου και της κυτταρίνης στην προστασία των φυτών από το μύκητα V. dahliae. Στις μεταχειρίσεις του μη αποστειρωμένου εδάφους, τα φυτά της μελιτζάνας παρουσίασαν προστασία στις εφαρμογές Verticillium/άμυλο και Verticillium/κυτταρίνη. Η προστασία αυτή αποδίδεται στην επαγωγή της άμυνας των φυτών, αλλά δεν είναι σαφές εάν επάγεται άμεσα από τα σάκχαρα ή έμμεσα από τους μικροοργανισμούς του εδάφους. Ωστόσο, οι μοριακές αναλύσεις κατέδειξαν την ενεργή συμμετοχή της κυτταρίνης στις υπερακφράσεις των γονιδίων PR-1 και PR-4, που παρουσιάστηκαν στα φυτά των εφαρμογών του μη αποστειρωμένου εδάφους. Επιπλέον, στο αποστειρωμένο έδαφος, η σχετική προστασία ενάντια στον μύκητα V. dahliae παρουσιάστηκε μόνο στην μεταχείριση με την άμεση επίδραση των σακχάρων στο μύκητα. Σε αυτή τη μεταχείριση τα επίπεδα της έκφρασης των γονιδίων PR-1 και PR-4, ήταν ιδιαίτερα υψηλά στις εφαρμογές Verticillium/άμυλο και Verticillium/κυτταρίνη, σε σχέση με τον μολυσμένο μάρτυρα. Αυτό αποδεικνύει ότι τα δύο σάκχαρα διέγειραν αποτελεσματικά την άμυνα των φυτών ενάντια στον μύκητα V. dahliae.

One of the most widespread and destructive diseases of cultivated plants, is Verticillium wilt caused by Verticillium dahliae. The fungus has a wide host range and infects over 200 different host plants. Unfortunately, until now there are no effective systemic fungicides to control this disease, whereas only preventive (e.g. crop rotation, resistance cultivars) measures can take place. The biological control of the disease with the use of soil competing microorganisms, is gaining increasing research interest in recent decades. Αlong with the beneficial microorganisms, is also considered the use of natural organic compounds, in older to stimulate the plant resistance mechanisms. In the present thesis, we investigated the effects of starch and cellulose on the pathogenicity of V. dahliae in eggplants (Solanum melongena). In "whole root" and "split root" treatments of non-sterile soil, eggplant seedlings have shown protection in the Vd + Starch and Vd + Cellulose applications. This protection is attributed to induction of plant defense mechanisms, but it is not clear if it is directly caused by sugars or indirectly by soil microorganisms. However, transcriptomic analysis has shown the active involvement of cellulose οn higher expressions levels of PR-1 and PR-4 in non-sterile soil applications. On the other hand, in sterile soil, a relative protection was only shown in the "whole root" treatment plants. In this treatment, the expression levels of the PR-1 and PR-4 genes were particularly higher in the Vd + Starch and Vd + Cellulose applications compared to the infected control. This indicates that both sugars induce the ISR against V. dahliae in sterile soil experiment. In addition to that, we observed that the plants who treated only with starch or cellulose, had greater development than all other plants of the sterile soil experiment. This suggests that starch and cellulose inhibit the growth of eggplant seedlings at the expense of defense in the split root sterile soil experiment.