Μελέτη της φυτοπροστατευτικής δράσης μικροοργανισμών προερχόμενων από εδάφη με υψηλή αλατότητα, σε αβιοτικές και βιοτικές καταπονήσεις

Abstract

Η τομάτα αποτελεί μία από τις πιο διαδεδομένες καλλιέργειες παγκοσμίως. Η μείωση στην παραγωγή της στην Ανατολική Μεσόγειο μπορεί να οφείλεται σε αβιοτικούς και βιοτικούς παράγοντες, όπως την αλατότητα και το φυτοπαθογόνο μύκητα Verticillium dahliae. Η αλατότητα προκαλεί δυσμενείς επιπτώσεις στη φυσιολογία των φυτών συμπεριλαμβανομένου της βλαστικότητας του σπόρου, της ανάπτυξη της ρίζας, της ποιότητας των καρπών και της μορφολογίας των φύλλων. Ο φυτοπαθογόνος μύκητας V. dahliae προσβάλει το αγγειακό σύστημα των φυτών και μπορεί δύσκολα να αντιμετωπιστεί λόγω του μεγάλου εύρους ξενιστών του και της ικανότητάς του να παραμένει στο έδαφος για πολλά χρόνια, υπό τη μορφή μικροσκληρωτίων. Οι τρόποι αντιμετώπισης των δύο αυτών παραγόντων είναι σχετικά περιορισμένοι και γι’ αυτό τα τελευταία χρόνια γίνονται σημαντικές προσπάθειες εύρεσης νέων εναλλακτικών, όπως τη χρήση ριζοβακτηρίων (PGPR). Στην παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκε η μελέτη της φυτοπροστατευτικής δράσης 13 βακτηριακών στελεχών, που είχαν απομονωθεί από τη ριζόσφαιρα αλοφύτων της περιοχής της Ραφήνας, με σκοπό την εύρεση περιβαλλοντικά φιλικών μεθόδων αντιμετώπισης των δύο καταπονήσεων. Αρχικά, in vitro πειράματα έδειξαν τη δυνατότητα ορισμένων μικροοργανισμών να περιορίζουν την ανάπτυξη του μύκητα V. dahliae καθώς επίσης και την ικανότητά τους να προκαλούν διαλυτοποίηση φωσφόρου, παραγωγή ινδολοξικού οξέος και λύση χιτίνης. Ακολούθως, πειράματα παθογένειας σε φυτά τομάτας έδειξαν ότι το σύνολο των μικροοργανισμών είχε την ικανότητα να μειώνει το ποσοστό ασθενών φύλλων σε σχέση με τα φυτά της εφαρμογής του μάρτυρα. Επίσης, η εφαρμογή ορισμένων μικροοργανισμών, έδειξε να παρέχει προστασία στα φυτά τομάτας έναντι της αλατότητας. Η φυτοπροστατευτική δράση των μικροοργανισμών εναντίον του V. dahliae μελετήθηκε περαιτέρω και διαπιστώθηκε ότι το βακτηριακό στέλεχος Raf 14 μπορεί να προκαλέσει την ενεργοποίηση του μηχανισμού άμυνας που εξαρτάται από το σαλικυλικό οξύ και την καταστολή του μηχανισμού άμυνας που εξαρτάται από το ιασμονικό οξύ και το αιθυλένιο. Οι δύο αυτές βιοχημικές αλλαγές αποτελούν στρατηγικές των φυτών που ενισχύουν την άμυνά τους. Πραγματοποιώντας περεταίρω έρευνα, η χρήση των ωφέλιμων βακτηρίων αυτών θα μπορούσε να συμβάλει σε μία σύγχρονη και φιλική προς το περιβάλλον φυτοπροστασία.

Tomato is one of the most widespread crops worldwide. The decline in its production in the Eastern Mediterranean can be caused due to abiotic and biotic factors, such as salinity and the phytopathogenic fungus Verticillium dahliae. Salinity causes adverse effects on plant physiology including seed germination, root growth, fruit quality and leaf morphology. The phytopathogenic fungus V. dahliae attacks the vascular system of plants and can be difficult to control due to its wide host range and its ability to persist in the soil for many years in the form of microsclerotia. The ways of dealing with these two factors are relatively limited and that is why in recent years significant efforts have been made to find new alternatives, such as the use of rhizobacteria (PGPR). In the present work, the study of the plant protective action of 13 bacterial strains, isolated from the halophyte rhizosphere of the Rafina area, was carried out, with the aim of finding environmentally friendly methods of dealing with these stresses. Initially, in vitro experiments showed that certain microorganisms could limit the growth of V. dahliae and also had the ability to cause solubilization of phosphorus, production of indoleacetic acid and lysis of chitin. Subsequently, pathogenicity experiments on tomato plants showed that all microorganisms had the ability to reduce the percentage of diseased leaves compared to the control plants. Additionally, the application of certain microorganisms, appeared to provide protection to tomato plants against salinity. The plant protective activity of the microorganisms against V. dahliae was further studied and it was found that the bacterial strain Raf 14 can induce the activation of the salicylic acid-dependent defense mechanism and the suppression of the jasmonic acid and ethylene-dependent defense mechanism. These two biochemical changes are strategies of plants that enhance their defense. By carrying out further research, the use of these beneficial bacteria could contribute to a modern and environmentally friendly plant protection.