Βιοέλεγχος φυτοπαθογόνων μικροργανισμών Μαμούχα Σ., Βαλασάκη Χ., Χριστοδουλάκης Ν.Σ. Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών, Τμήμα Βιολογίας, Τομέας Βοτανικής, 157 73, Αθήνα Εισαγωγή Τα φυτοπαθογόνα είναι υπεύθυνα για εμφάνιση ασθενειών στο ριζικό σύστημα ή στο υπέργειο τμήμα του φυτικού οργανισμού. Συνηθισμένοι εκπρόσωποι φυτοπαθογόνων είναι βακτήρια, μύκητες, ιοί, ιοειδή, πρωτόζωα, φυτοπλάσματα και τα σπειροπλάσματα. Η βιολογική αντιμετώπιση των ασθενειών στηρίζεται στη χρησιμοποίηση μικροοργανισμών ικανών να καταστείλλουν τη δραστηριότητα ενός φυτοπαθογόνου παράγοντα εμποδίζοντας έτσι τη μόλυνση. Αφορά την εισαγωγή στη ριζόσφαιρα ή φυλλόσφαιρα, σαπροφυτικών κυρίως μικροοργανισμών με τελικό στόχο τον περιορισμό ή εξαφάνιση μιας φυτονόσου. Οι μύκητες του γένους Trichoderma είναι βιοδραστικοί εναντίον των περισσοτέρων εδαφογενών, φυτοπαθογόνων μυκήτων. Ειδικότερα στην αμπελοκαλιέργεια, είναι πολύ αποτελεσματικοί στην αντιμετώπιση του μύκητα Botrytis cinerea. Η αντιμετώπιση οφείλεται σε φαινόμενα μυκοπαρασιτισμού αλλά και διέγερσης μηχανισμών ανθεκτικότητας των καλλιεργούμενων φυτικών ειδών.  Μηχανισμός προσκόλλησης Κατά τον αποικισμό από ένα νεκροτροφικό μυκητόφιλο μύκητα, αποικοδομείται το κυτταρικό τοίχωμα του ξενιστή. Σε ορισμένες περιπτώσεις η δράση των υδρολυτικών ενζύμων ενισχύεται από την ταυτόχρονη παραγωγή βιοδραστικών μορίων, κυρίως αντιβιοτικών (συνέργεια). Ένας νεκροτροφικός μύκητας χρησιμοποιεί για τον παρασιτισμό του χιτινάσες β-(1,4)-, β-(1,3)- και β-(1,6)-γλουκανάση και διάφορες πρωτεάσες. Μέλη των οικογενειών των παραπάνω ενζύμων έχει αποδειχθεί πειραματικά ότι εμπλέκονται στο μυκοπαρασιτισμό ή παρουσιάζουν μεγάλες συγκεντρώσεις mRNA κατά τη διάρκεια του φαινομένου. Η πρωτεωμική ανάλυση έδειξε ότι η β-(1,3)-γλουκανάση είναι σε υψηλότερα επίπεδα στο Trichoderma spp από ότι σε οποιδήποτε άλλο υφομύκητα. Παραδείγματα έκκρισης βιοδραστικών ουσιών Το Trichoderma αποτελεί το ένα τρίτο των χρησιμοποιηθέντων μυκήτων στη βιοεξυγίανση. Οι τοξίνες από τα Hypomyces aurantius, H. orthosporus (αναμορφή Cladobotryum orthosporum), H. semitranslucens (C. fungicola), Eudarluca caricis και Sesquicillium microsporum παρουσιάζουν αντιμυκητιασική δράση και χρησιμοποιούνται για την καταπολέπηση φυτοπαθογόνων μυκήτων. Άλλοι γνωστοί μυκητόφιλοι μυκητες που είναι εξίσου χρήσιμοι είναι οι Gliocladium και Pythium spp. Το Cladobotryum rubrobrunnescens είναι γνωστό για τις ανθελμιθικές, αντιμικροβιακες, κυτταροστατικές ιδιότητές του. Οι δραστικές ουσίες που παράγει είναι η μπρουνεσκίνη, φλαβιπουσίνη και κλαδοβοτρίνη και ρουμπρομπραμίδη. Η ουσία κλαδοβοτρίνη είναι δραστική έναντι του νηματώδους Meloidogyne incognita. Βιολογική καταπολέμηση εδαφογενών και εναέριων φυτοπαθογόνων. Με το όρο βιολογική αντιµετώπιση ασθενειών, εννοείται η ποσοτική µείωση του µολύσµατικού παράγοντα ή της φυτοπαθογόνου δραστηριότητας ενός παθογόνου αιτίου. Το έδαφος αποτελεί την πλουσιότερη εστία αλληλοεπιδράσεων µικροοργανισµών και συνεπώς είναι δυσκολότερη η αντιµετώπιση των εδαφογενών ασθενειών από τις φυτονόσους του υπεργείου τµήµατος των φυτών. Οι πιο γνωστοί μέθοδοι βιολογικής καταπόλεμησης φυτοπαθογόνων είναι οι εξής: Η τροποποίηση των καλλιεργητικών τεχνικών που οδηγούν σε αύξηση πληθυσμού των ανταγωνιστών. Αυτό επιτυγχάνεται με προσθήκη οργανικών ουσιών στο έδαφος τα οποία είτε διακόπτουν την µυκόσταση, ακινητοποιούν το άζωτο και άλλα θρεπτικά στοιχεία, υποβοηθώντας έτσι τον ανταγωνισµό των µικροοργανισµών είτε τέλος αποτελούν θρεπτική πηγή βιοενεργών µικροοργανισµών, που παράγουν βιοδραστικα μόρια-ανασταλτικούς παράγοντες αύξησης των φυτοπαθογόνων. • Η εφαρµογή ανταγωνιστών. Ένας αποτελεσμταικός μικροοργανισμός-ανταγωνιστής θα πρέπει να επιζεί και να αναπτύσσεται στην ριζόσφαιρα, να παράγει βιοενεργά μόρια ευρέου φάσµατος και υψηλής τοξικότητας τα οποία όμως να µην επηρεάζουν άλλους ανταγωνιστές και να προσαρµόζεται καλύτερα από το παθογόνο στο περιβάλλον. Γνωστος είναι ο μηχανισμός προσβολής παθογόνων μυκήτων από μυκητόφιλους μύκητες (μύκητες που προσλαµβάνουν απαραίτητα θρεπτικά συστατικά αναπτυσσόµενοι επάνω σε άλλους μύκητες). Η συμβιωτική σχέση που αναπτύσσεται ανάμεσα στο μύκητα και το ξενιστή μπορεί να είναι ουδέτερη, παρασιτική, αμοιβαία ή κομενσαλιστική. Διακρίνονται στους νεκροτροφικούς και βιοτροφικούς μυκητόφιλους μύκητες. Οι νεκροτροφικοί σκοτώνουν το ξενιστή ενώ οι βιοτροφικοί διατηρούν μια ισορροπημένη σχέση. Οι νεκροτροφικοί μύκητες προσβάλλουν τον ξενιστή τους μέσω απρεσσορίων. Ακολούθως, τα νεκροτροφικά μυκοπαράσιτα παράγουν ένζυμα, όπως γλουκανάσες, χιτινάσες, πρωτεάσες ή και λιπάσες, και ολοκληρώνουν με τοξίνες. Τα ένζυμα και οι τοξίνες συνήθως δρουν συνεργιστικά και ο μύκητας που δέχεται την επίθεση σύντομα υφίσταται λύση και καταστρέφεται. • Ο εµβολιασµός των φυτών µε χαµηλής παθογένειας µικροοργανισµούς ή ιούς του ιδίου είδους µε τους παθογόνους. Αντιμυκητιακή δράση: Βιοδραστικές ουσίες 6 στελεχών γένους Actinomycetes εναντίον του Alternaria solani. Α. Μέθοδος Agar fungal-strip Β. Δέκα ημέρες μετά Ανταγωνιστικές σχέσεις με φυτοπαθογόνα Προάγουν βιοσύνθεση ορμονών (πχ ΑΙΑ, GA) Υδρόλυση φωσφόρου Εμπλουτισμός εδάφους με ανταγωνιστικά βακτήρια Plant Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR) Μυκοπαραστιτισμός: έκκριση χιτινασών & βιοδραστικων μορίων Συμπεράσματα Ο βιοέλεγχος φυτοπαθογόων οφείλεται στην ικανότητα σύνθεσης βιοδραστικών μορίων με αντιμικροβιακή δράση. Στηρίζεται σε φαινόμενα μυκοπαρασιτισμού αλλά και διέγερσης μηχανισμών ανθεκτικότητας των φυτικών ειδών. Συχνά παρατηρείται προώθηση της ανάπτυξης των φυτών. Η εφαρμογή των συγκεκριμένων μικροοργανισμών είναι απολύτως συμβατή με συστήματα Βιολογικής και Ολοκληρωμένης Γεωργίας, με πολλαπλά οφέλη. Β Α. Το Trichoderma atroviride έχει τυλιχτεί γύρω από την υφή του Botrytis cinerea Β. Σχηματισμός μικροπόρων Α