Βιολογική αντιμετώπιση του μύκητα Colletotrichum acutatum με τη χρήση ενδοφυτικών βακτηρίων και επιφυτικών ζυμών ελαιοκάρπου

Abstract

Η καλλιέργεια της ελιάς, από αρχαιοτάτων χρόνων, αποτελεί έναν από τους πιο βασικούς πυλώνες της αγροτικής παραγωγής των παραμεσόγειων περιοχών. Το ίδιο συμβαίνει και σήμερα στο πλαίσιο του αγροτικού τομέα της Ε.Ε, ενώ η παραγωγή ελαιολάδου είναι αναπόσπαστο κομμάτι της εξαγωγικής της δύναμης, με την ίδια να κατέχει την πρώτη θέση στις εξαγωγές, παγκοσμίως. Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται έξαρση των μολύνσεων από μύκητες του γένους Colletotrichum, με επικρατέστερο το C. acutatum, που προκαλεί σημαντική υποβάθμιση της παραγωγής και της ποιότητας του ελαιολάδου. Στόχος της παρούσας μεταπτυχιακής μελέτης είναι η εύρεση πιθανών βιολογικών παραγόντων που βρίσκονται στον ελαιόκαρπο και η διερεύνηση της επίδρασής τους στην αντιμετώπιση της ασθένειας. Στο πλαίσιο του παραπάνω στόχου, απομονώθηκαν 210 ενδοφυτικά βακτήρια και 81 επιφυτικές ζύμες ελαιοκάρπου και ελέγχθηκε η ανταγωνιστική τους δράση εναντίον του μύκητα C. acutatum, σε in vitro πειράματα πολλαπλών και διπλών καλλιεργειών στο τρυβλίο. Από τα 210 βακτηριακά στελέχη, το 24,1% παρουσίασε ικανοποιητική αναστολή της μυκηλιακής ανάπτυξης και 18 βακτήρια επιλέχθηκαν για περαιτέρω πειραματισμό. Οι ζύμες δεν παρουσίασαν ικανοποιητικά ποσοστά ανταγωνισμού και δεν συμπεριλήφθηκαν στα επόμενα πειράματα. Τα αποτελεσματικά στελέχη δοκιμάστηκαν σε πειράματα in planta σε καρπούς ελιάς σε ελεγχόμενες συνθήκες στο εργαστήριο, για την επίδρασή τους στη σοβαρότητα της ασθένειας και στην κονιδιογένεση του μύκητα. Όλα τα βακτήρια παρουσίασαν στατιστικά σημαντικές διαφορές με τον μάρτυρα και στις δύο περιπτώσεις και επελέγησαν εκείνα με τα μεγαλύτερα ποσοστά, και συγκεκριμένα τα βακτήρια Κ13, Σ16, Β1 και Π8, τα οποία και ταυτοποιήθηκαν μέσω αλληλούχισης της περιοχής 16S RNA. Στη συνέχεια, μελετήθηκε η δράση των τεσσάρων απομονώσεων σε δέντρα ελιάς στον αγρό, όπου το βακτήριο Π8 προκάλεσε μείωση της σοβαρότητας της ασθένειας σε ποσοστό 89,31%. Τέλος, η απομόνωση Σ16 (B. subtillis) φάνηκε να επιδρά θετικά στην έκφραση των γονιδίων άμυνας BGLU, PR10, Mpol και GRAS1 ενώ το Β1 (B. amyloliquefaciens) στην έκφραση των OePAL, LOX, OlPhely, PR10, Olest73 και Mpol. Παράλληλα, η απομόνωση Κ13 (B. methylotrophicus) βρέθηκε ότι προκαλεί επαγωγή των OePAL, ΟeALDH1, BGLU, PR10 και Olest73, ενώ το στέλεχος Π8 (Serratia spp.) προκάλεσε αυξημένη έκφραση του OeCUAO και των προαναφερθέντων γονιδίων σχετικών με την άμυνα, εκτός από τα ΟeALDH1 και LOX.

Since ancient times, olive cultivation is one of the most basic pillars of the European agricultural sector, while the production of olive oil is an integral part of its export power. In recent years, there has been an increase in infections by the hemibiotrophic fungus C. acutatum, which causes a significant deterioration in the production and quality of olive oil. The aim of this postgraduate study is to find possible biological agents found in olive drupes and to investigate their effect on biological control of the anthracnose disease. As part of the above objective, 210 endophytic bacteria and 81 epiphytic yeasts from olive drupes were isolated. Τhe 24,1 % of the bacterial isolations showed satisfactory inhibition of the mycelial growth of C. acutatum in multiple and dual culture essays on Petri dishes and 18 of them were selected for further experimental procedures. The yeasts did not show satisfactory levels of competition and were not included in the subsequent experiments. Effective strains were tested for their effect on the disease severity and the conidial production of the fungus in postharvest olive drupes, under controlled conditions. All bacteria showed statistically significant differences compared with the control in both cases and those with the highest percentages were selected. The selected strains K13, Σ16, B1 and Π8, where identified by sequencing the 16S rRNA gene. Then, the effect of the four isolates was studied in olive trees infected by the pathogen in field conditions, where the bacterium Π8 caused a reduction of the disease severity by 89.31%. Finally, Σ16 isolation (B. subtillis) appeared to have a positive effect on the expression of the following defense genes BGLU, PR10, Mpol and GRAS1 while the treatment with B1 (B. amyloliquefaciens) showed overexpression of OePAL, LOX, OlPhely, PR10, Olest73 and Mpol. At the same time, isolation of K13 (B. methylotrophicus) was found to induce expression of OePAL, OeALDH1, BGLU, PR10 and Olest73, while strain Π8 (Serratia spp.) induced increased expression of OeCUAO and the beforementioned genes OeALDH1 and LOX. The results suggest that these four bacterial strains are very promising biological control agents as they can inhibit olive anthracnose rot caused by C. acutatum by direct and indirect ways of action.