Zabezpiecz bez „chemii”

W integrowanej produkcji owoców jedną z najbardziej upowszechnionych praktyk zabezpieczających plony przed chorobami jest stosowanie bezpiecznych fungicydów, głównie biologicznych środków ochrony roślin (ś.o.r.).

Odnosi się to nie tylko do okresu wegetacji, lecz także do czasu, kiedy owoce znajdują się w przechowalni. Poniżej kilka przykładów dobrych praktyk podpatrzonych za granicą, które w przyszłości być może znajdą zastosowanie także w naszych warunkach.

Bakterie: ograniczenie rozwoju chorób w chłodni

Podczas przechowywania owoców w chłodni straty o znaczeniu ekonomicznym są powodowane przez kilka patogenów powodujących choroby grzybowe. Penicillium expansum i Botrytis cinerea są dobrze znanymi patogenami atakującymi owoce w okresie pozbiorczym.

Powodują one zgnilizny owoców (fot. 1, 2). Stosowanie syntetycznych środków chemicznych jest podstawową metodą zapobiegania gniciu jabłek po zbiorze.

Jednak warto wspomnieć, że w ostatnich latach kilka fungicydów nie uzyskało przedłużenia zezwolenia do stosowania pozbiorczego lub zostało wycofanych z rynku z powodu możliwego ryzyka toksykologicznego. Alternatywne dla chemicznych metody ochrony są niezbędne także ze względu na negatywne postrzeganie przez społeczeństwo stosowania pestycydów, rozwój odporności na fungicydy wśród patogenów grzybowych oraz wysokie koszty wprowadzenia nowych substancji czynnych ś..o.r. W ostatnich latach biologiczna ochrona przed rozwojem chorób na owocach po zbiorze stała się ważnym obszarem badań wielu jednostek naukowych na świecie. Wiele bakterii skutecznie hamuje procesy gnilne. Wśród nich, wiele bakterii Gram-dodatnich i Gram-ujemnych zostało ocenionych jako Biologiczne Czynniki Kontrolne (Biological Control Agents; BCA). Kilka szczepów z rodzaju Bacillus było sprawdzanych pod kątem ich skuteczności. Poniżej ciekawe doniesienia zagraniczne na ten temat.

Wyniki badań naukowców argentyńskich z Narodowego Uniwersytetu San Luis

Bacillus subtilis wyizolowany z powierzchni owoców cytrusowych został z powodzeniem oceniony pod kątem zwalczania zielonej i niebieskiej pleśni na owocach cytrusowych, których sprawcy to odpowiednio Penicillium digitatum i P. italicum, a inny szczep – Bacillus licheniformis – został zgłoszony jako skuteczny mikroorganizm przeciwko szarej pleśni pomidorów wywołanej przez Botritis cinerea. Wśród bakterii Gram-ujemnych, Pseudomonas cepacia, Pseudomonas syringae i Pantoea agglomerans oraz Serratia plymuthica zostały zgłoszone jako skuteczne mikroorganizmy przeciwko chorobom różnych owoców. Także bakteria z grupy coli, zidentyfikowana jako Rahnella aquatilis znajduje zastosowanie jako składnik biologicznych ś.o.r.. Ta epifityczna bakteria wyizolowana z owoców i liści jabłoni, została przetestowana pod kątem właściwości antagonistycznych wobec Penicillium expansum i Botrytis cinerea na jabłkach odmiany ‘Red Delicious’. W testach in vitro bakteria ta całkowicie hamowała kiełkowanie zarodników P. expansum i B. cinerea, ale wymagała do tego bezpośredniego kontaktu z zarodnikami. Jednak przypuszczalny mechanizm wydaje się być inny dla tych dwóch patogenów. Testy biologicznego zwalczania P. expansum i B. cinerea na jabłkach przeprowadzono w różnych warunkach. W temperaturze 15°C i wilgotności względnej 90% występowanie choroby wywołanej przez P. expansum na jabłkach przechowywanych przez 20 dni zostało zredukowane o prawie 100% dzięki wykorzystaniu R. aquatilis (106 komórek/ml). W przypadku B. cinerea redukcja nasilenia zgnilizny wynosiła prawie 64%. W temperaturze 4°C i wilgotności względnej 90% traktowanie bakterią znacząco hamowało rozwój B. cinerea na jabłkach przechowywanych przez 40 dni, a występowanie choroby zostało zmniejszone o prawie 100%, podczas gdy występowanie choroby wywołanej przez P. expansum w temperaturze 4°C wynosiło 60%. Uzyskane wyniki wskazują, że R. aquatilis może być interesującym mikroorganizmem do wykorzystania jako czynnik biologicznej ochrony.

Doniesienia z uniwersytetu w Saragossie

Potencjał szczepu Bacillus amyloliquefaciens BUZ-14 był testowany przeciwko głównym chorobom pozbiorczym pomarańczy, jabłek, winogron i owoców pestkowych. Po scharakteryzowaniu temperaturowych i pH krzywych wzrostu szczepu BUZ-14, określono jego aktywność przeciwgrzybiczą in vitro wobec B. cinerea, Monilinia fructicola, M. laxa, Penicillium digitatum, P. expansum i P. italicum. Następnie przetestowano aktywność in vivo przeciwko tym patogenom przez traktowanie owoców komórkami, endosporami i supernatantami wolnymi od komórek. Wyniki in vitro wykazały, że szczep bakterii BUZ-14 hamował wzrost wszystkich testowanych patogenów, odpowiadając najmniej podatnemu gatunkowi – P. italicum, i najbardziej podatnemu – M. laxa. Testy in vivo potwierdziły te wyniki, ponieważ większość zabiegów zmniejszyła częstość występowania brązowej zgnilizny owoców pestkowych ze 100% do 0%, ustalając 107 CFU ml^–1 jako minimalne stężenie hamujące. W przypadku gatunków Penicillium traktowanie zapobiegawcze zahamowało wzrost P. digitatum i P. italicum na pomarańczach i zmniejszyło częstość występowania P. expansum na jabłkach ze 100% do 20%. Wykazano także, że szczep BUZ-14 był w stanie przetrwać i ograniczać brunatną zgniliznę brzoskwiń przechowywanych w niskiej temperaturze, co czyni go odpowiednim środkiem biologicznej ochrony do stosowania podczas przechowywania i wprowadzania do obrotu produktów ogrodniczych. Ponadto szczep BUZ-14 może przetrwać w niskiej temperaturze (nawet do 1°C), co czyni go odpowiednim do stosowania po zbiorze.

Doświadczenia kanadyjskie z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej

Grzyb B. cinerea (anamorfa) i jego teleomorfa (Botryotinia fuckeliana) atakuje ponad 200 gatunków roślin na całym świecie i został uznany za drugi najważniejszy patogen wywołujący choroby roślin. Na jabłkach w okresie przechowywania powoduje szarą pleśń, a straty pozbiorcze spowodowane gniciem owoców sięgają nawet 50%. Badano antagonistyczną aktywność trzech izolatów Pseudomonas fluorescens (1-112, 2-28 i 4-6) w zwalczaniu B. cinerea, w warunkach komercyjnego przechowywania w chłodni jabłek dwóch odmian (‘Ambrosia’ i ‘Spartan’) oraz możliwe mechanizmy z tym związane. Wszystkie trzy izolaty P. fluorescens znacząco zmniejszyły zmiany chorobowe i częstość występowania szarej pleśni na jabłkach odmiany ‘Ambrosia’ po 15 tygodniach przechowywania w chłodni, w porównaniu z owocami kontrolnymi, a skuteczność była porównywalna do tej uzyskanej w kombinacji z komercyjnym biofungicydem Bio-Save® (czynnik: P. syringae). Na jabłkach ‘Spartan’ tylko izolaty 1-112 i 4-6 znacząco zmniejszyły wymiar zmian i występowanie szarej pleśni po 15 tygodniach przechowywania w chłodni, a skuteczność obydwu izolatów była porównywalna z syntetycznym fungicydem Scholar® (s.cz. fludioksonil*). Żywe komórki P. fluorescens lub ich metabolity znacząco hamowały kiełkowanie zarodników B. cinerea w soku jabłkowym sterylizowanym filtrem. Supernatant bezkomórkowy i lotne związki organiczne wytwarzane in vitro przez P. fluorescens hamowały wzrost grzybni B. cinerea odpowiednio o 58,9% i 82,2%. Obserwacje za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) wykazały, że P. fluorescens skolonizował rany jabłek, a izolaty 1-112 i 4-6 utworzyły biofilm w miejscu rany. Konkurencja o składniki odżywcze i przestrzeń, produkcja toksycznych metabolitów i tworzenie biofilmu mogą odgrywać znaczącą rolę w antagonizmie P. fluorescens (1-112, 2-28 i 4-6) wobec B. cinerea.

Drożdże: szerokie zastosowanie

W literaturze opisywane są różne mechanizmy działania antagonistycznych drożdży wobec grzybów patogenicznych dla roślin. Biologiczna ochrona jest możliwa m.in. dzięki takim zachowaniom, jak: l współzawodnictwo drożdży z grzybami czy bakteriami o składniki odżywcze i przestrzeń życiową, l produkcja enzymów degradujących ścianę komórkową, produkcję metabolitów przeciwgrzybowych i związków lotnych, l indukcja odporności gospodarza oraz l mykopasożytnictwo.

W literaturze krajowej i zagranicznej jest wiele przykładów skutecznego działania konkretnych gatunków drożdży wobec określonych patogenów. Te najbardziej skuteczne zostały wykorzystane na całym świecie do opracowania komercyjnych produktów o działaniu zapobiegawczym wobec chorób roślin. Kilka przykładów konkretnych gatunków wraz z ograniczanym przez niego patogenem można znaleźć w pracy „Drożdże jako czynniki ochrony biologicznej roślin” (tabela 1).

Tabela 1. Gatunek drożdży wraz z zakresem ograniczanych patogenów

Autorka także wskazuje, jakie jest zastosowanie drożdży – przy stosowaniu po lub przed zbiorem na choroby owoców konkretnych gatunków (tabela 2; fot. 3).

Tabela 2. Skuteczność wybranych gatunków drożdży w ochronie przed patogenami, w zależności od owoców (gatunku)

Działanie drożdży w KA

Większość jabłek, a także innych owoców, jak czereśnie czy gruszki, jest przechowywana długoterminowo w warunkach kontrolowanej atmosfery o określonych stężeniach tlenu i dwutlenku węgla oraz w obniżonej temperaturze. Badaniom zostały zatem poddane zabiegi polegające na połączeniu zastosowania drożdży patogenicznych z warunkami przechowalniczymi owoców, np. temperaturą lub kontrolowaną atmosferą. Z doświadczeń tych wynika, że kombinacja kontrolowanej atmosfery zawierającej 10% O₂ i 10% CO₂ oraz drożdży z gatunków C. laurentii i R. glutinis była bardziej efektywna od działania samych drożdży antagonistycznych w hamowaniu P. expansum i A. alternata na owocach czereśni. Mechanizm aktywności antagonistycznych drożdży w warunkach kontrolowanej atmosfery nie został jednak ani dokładnie poznany, ani opisany. Autorzy publikacji, w której opisano te doświadczenia wskazują, że zwiększony poziom CO₂ ma nie tylko wpływ na aktywność patogenu, lecz także działa na tkanki roślinne, utrzymując naturalną odporność na organizmy chorobotwórcze. Niektóre drożdże również wykazują zdolność do utrzymania normalnego wzrostu w warunkach podwyższonego stężenia CO₂, np. C. laurentii lub R. glutinis i mogą być stosowane w połączeniu z kontrolowaną atmosferą.

Dr Dorota Łabanowska-Bury – Spółdzielnia Ogrodnicza w Grójcu

Źródło: pozycje literatury dostępne u Autora

* fludioksonil jest pochodną pirolnitryny, antybiotyku po raz pierwszy wyizolowanego z Pseudomonas sp.

Ograniczanie patogenów owoców po zbiorze nadal opiera się głównie na stosowaniu syntetycznych fungicydów, jednak rozwój patogenów odpornych na fungicydy i preferencje społeczne co do ograniczania użycia pestycydów, zwiększyły zapotrzebowanie na alternatywne rozwiązania. Kilka bakterii i drożdży zostało zgłoszonych jako skuteczne w testach laboratoryjnych i pilotażowych w przypadku owoców cytrusowych i ziarnkowych w zwalczaniu pleśni, w tym: Candida saitoana, Metschnikowia pulcherrima, Acremonium breve, Aureobasidium pullulans, Cryptococcus laurentii, Pseudomonas spp.