Μελέτη της δράσης μικροοργανισμών του γένους Burkholderia εναντίον του μύκητα Verticillium dahliae σε φυτά μελιτζάνας

Abstract

Η μελιτζάνα είναι ένα από τα πιο διαδομένα λαχανικά παγκοσμίως. Πρόκειται για ένα φυτό το οποίο είναι ευαίσθητο και προσβάλλεται από μεγάλο αριθμό εδαφογενών παθογόνων. Σε αυτά περιλαμβάνεται και ο αδηλομύκητας Verticillium dahliae, ένας εδαφογενής μύκητας που προκαλεί αδρομυκώσεις. Η ασθένεια που προκαλείται από τον συγκεκριμένο μύκητα χαρακτηρίζεται ως μια από τις πιο καταστροφικές, λόγω της ικανότητάς του να προσβάλλει τους αγγειώδεις ιστούς σε μεγάλο εύρος φυτών και να επιβιώνει στο έδαφος για πολλά έτη. Επιβιώνει κυρίως με τα μικροσκληρώτια αλλά και ως μυκήλιο στα προσβεβλημένα υπολείμματα της καλλιέργειας. Ο μύκητας στο παρελθόν αντιμετωπιζόταν με χημικά απολυμαντικά εδάφους, όπως είναι το βρωμιούχο μεθύλιο. Ωστόσο, η κατάργηση αυτού το 2010 στην Ευρωπαϊκή Ένωση αποτέλεσε έναυσμα για εύρεση νέων εναλλακτικών μεθόδων, όπως οι βιολογικοί παράγοντες που χρησιμοποιούνται σήμερα (biological control agents, BCAs). Πολλά στελέχη βακτηρίων και μυκήτων αξιολογήθηκαν ως BCAs έναντι του μύκητα. Στο πλαίσιο της παρούσας διπλωματικής εργασίας, με σκοπό τη βιολογική αντιμετώπιση του μύκητα Verticillium dahliae αξιολογήσαμε τη φυτοπροστατευτική επίδραση στελεχών του γένους Burkholderia σε φυτά μελιτζάνας της ποικιλίας ‘Black Beauty’. Το γένος Burkholderia περιλαμβάνει βακτήρια με σημαντικές κατασταλτικές ιδιότητες εναντίον φυτοπαθογόνων μυκήτων. Πολλά στελέχη του γένους Burkholderia έχουν τη ικανότητα να παράγουν σημαντικές χημικές ενώσεις για τη βιολογική αντιμετώπιση των παθογόνων και την ανάπτυξη των φυτών. Τα στελέχη αυτά έχουν απομονωθεί από το ριζικό σύστημα φυτών μελιτζάνας εκτεθειμένων σε εκχύλισμα φυτών ρόκας και έχει διαπιστωθεί η in vitro παρεμποδιστική δράση τους εναντίον του μύκητα V. dahliae. Η εφαρμογή των βακτηρίων στα φυτά έγινε σε όλες τις επεμβάσεις προληπτικά, δηλαδή πριν τη μόλυνση των φυτών με τον μύκητα V. dahliae. Από τα αποτελέσματα των μετρήσεων φάνηκε πως η εφαρμογή των στελεχών Burkholderia sp. στο ριζικό σύστημα των φυτών μείωσε σημαντικά την ένταση της ασθένειας σε σχέση με το μάρτυρα, ενώ η εφαρμογή τους ως μείγμα στελεχών δεν μείωσε σημαντικά την ασθένεια. Επίσης, ο πειραματισμός σε φυτά μελιτζάνας όπου είχε πραγματοποιηθεί διαχωρισμός του ριζικού συστήματος σε δύο τμήματα για την αποφυγή της επαφής του παθογόνου με το φυτοπροστατευτικό μικροοργανισμό έδειξε την ικανότητα συγκεκριμένων στελεχών του γένους Burkholderia sp. να επάγουν την άμυνα των φυτών εναντίον του μύκητα V. dahliae. Το τελευταίο επιβεβαιώθηκε και από τις μοριακές αναλύσεις που πραγματοποιήθηκαν. Πιο συγκεκριμένα, τα αποτελέσματα από την RT-PCR κατέδειξαν την αυξημένη έκφραση των γονιδίων PR1 και PR4, που σχετίζονται με την ενεργοποίηση του αμυντικού συστήματος των φυτών.

Burkholderia is an important bacterial species having promising biocontrol action against different phytopathogens for diverse crops. Many strains of Burkholderia sp. produce a number of significant biocontrol compounds such as 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid deaminase, indol acetic acid, siderophores, and hydrogen cyanide. In the present study, we evaluated a number of Burkholderia sp strains against Verticillium dahliae in eggplants, under greenhouse conditions. These Burkholderia sp. strains have been isolated from the rhizosphere of plants grown in soil substrate amended with Eruca sativa extracts. In in vitro experiments, it has been shown that the examined Burkholderia sp. strains inhibited the growth of V. dahliae. The application of Burkholderia sp. strains in the root system of eggplants showed their plant protective activity against V. dahliae since they reduced significantly disease incidence and severity compared to controls. In addition, it was shown that the examined Burkholderia sp. strains may induce the plant defense responses, since they reduced Verticillium wilt severity in eggplants, in a split root bioassay. Furthermore, the application of the Burkholderia sp. strains as a consortium did not offer an increased plant protection against V. dahliae, when compared to the single application of the strains.