Trichoderma 1

Biologické princípy ochrany rastlín sú v praxi, v porovnaní s konvenčným systémom založenom na chemických prípravkoch, stále minoritnou záležitosťou. O biologickom spôsobe boja proti patogénom sme sa rozprávali s biochemikom a biotechnológom doc. Ing. Vladimírom Farkašom, DrSc. z Chemického ústavu SAV.

Na úvod by bolo dobré definovať pojem biologická ochrana rastlín.

Pod pojmom biologická ochrana rastlín rozumieme využitie živých organizmov na ochranu rastlín pred škodcami. Niekedy sa používa aj skrátený termín „biokontrola“. Účinnými agensami pre biokontrolu môžu byť huby, baktérie a vírusy. Ide v podstate o napodobenie procesov, ktoré prebiehajú v prírode. Každý škodca, resp. patogén má v prírode svojho nepriateľa, alebo antagonistu, treba ho len nájsť a využiť ako prostriedok boja proti danému škodcovi. Biologická ochra- na je dôležitou súčasťou tzv. integrovanej ochrany rastlín, pri ktorej sa využívajú kombinácie opatrení na zabezpečenie zdravého vývinu plodín.

Kedy sa u nás, vo vedeckých kruhoch, začala riešiť problematika mykoparazitic- kých húb, najmä čo sa týka ich využitia v poľnohospodárstve?

Ťažko povedať, kedy presne sa tento výskum začal. Antagonistické vzťahy medzi mikroorganizmami boli známe už v polovici mi- nulého storočia. Ako to často vo vede býva, poznatky zostali dlho nepovšimnuté a o ich praktickom využití sa začalo uvažovať až v sedemdesiatych rokoch. Na Chemickom ústave SAV sme sa v tom čase zaoberali štúdiom drevokaznej huby Trichoderma. Pôvod- ne nás táto huba zaujímala ako producent celulolytických enzýmov, ktoré rozkladajú drevnú hmotu na jednoduché cukry. Tiež nás u nej zaujímalo, akým spôsobom svetlo indukuje v hube sporuláciu. Kolegovia z Ústavu fytopatológie a entomológie SAV prišli za nami s ponukou na spoluprácu v oblasti využitia huby Trichoderma pri ochrane rast- lín proti hubovitým chorobám. Pokiaľ viem, podobnou problematikou sa vtedy na Slovensku zaoberali aj vo Výskumnom ústave rastlinnej výroby v Piešťanoch a na Katedre ochrany rastlín dnešnej SPU v Nitre. Praktic- ké poľné pokusy s využitím huby Trichoderma pre ochranu zemiakov proti plesni zemia kovej a fytoftóre vykonávala firma BIOMO s.r.o. v spolupráci s Výskumným ústavom zemiakárskym.

Ktoré druhy mykoparazitov považujete z tohto hľadiska za najperspektívnejšie?

Závisí od toho, na čo sa majú použiť. Nie- ktoré druhy sú špecifické len na určitého škodcu, napríklad huba Coniothyrium mini- tants pôsobí špecificky na huby Sclerotinia, iné zas, ako napr. huby rodu Trichoderma, majú širokú špecificitu. Huby používané ako biopesticídy musia spĺňať viacero kritérií. Na- príklad, musia účinkovať na široké spektrum fytopatogénov, musia sa dať ľahko a rýchlo rozmnožovať, nesmú byť náročné na živiny, musia byť adaptované na pôdne a poveter- nostné podmienky, v ktorých sa majú používať, ich propaguly, čiže zárodky vo forme spór, musia mať dlhú životnosť pri bežnom skladovaní, nesmú tvoriť látky, ktoré sú to- xické pre zvieratá a pre človeka alebo škod- livé pre životné prostredie a, samozrejme, nesmú atakovať rastlinu, ktorú majú chrániť. V súčasnosti najperspektívnejšou v oblasti využitia na ochranu rastlín pred hubovitý- mi chorobami sa javí byť mikroskopická pôdna huba Trichoderma. Jej antagonistic- ký účinok na väčšinu fytopatogénnych húb dokazujú stovky štúdií, ktoré každoročne vychádzajú v odborných časopisoch. Samo- zrejme, biopesticídmi môžu byť nielen huby, ale aj baktérie a vírusy. Napríklad baktérie Bacillus subtilis účinne inhibujú rast húb rodov Aspergillus, spóry baktérie Bacillus thu- ringensis sú toxické pre larvy hmyzu, alebo huba Beauveria bassiana parazituje na rôz- nych druhoch hmyzu, napr. na lykožrútovi.

Ktoré sú podľa Vás najvýraznejšie problémy pri implementácii mykoparazitov do poľnohospodárskej praxe?

Pre aplikáciu mykoparazitov v poľnohospo- dárskej praxi musia byť splnené tri základné podmienky:

  • existencia vhodného antagonistu,
  • schopnosť veľkokapacitnej produkcie ino- kúl (spór) a
  • vhodný spôsob a režim

Azda najdôležitejší je výber vhodného myko- parazita. Okrem vlastností popísaných v od- povedi na predchádzajúcu otázku musí mať mykoparazit dostatočnú účinnosť voči cieľo- vým fytopatogénom. Vybrať takýto kmeň je neľahká úloha. Začína sa odberom vzoriek pôdy z miest, kde sa vyskytuje cieľový pato- gén. Zozbierané vzorky sa potom vysievajú na živné pôdy a izolujú sa kolónie húb ako čisté kultúry. Potom nasledujú rôzne skúšky, v ktorých sa zisťuje mykoparazitická účin- nosť izolátov na vybrané patogény, optimali- zujú sa podmienky rastu a propagácie inokúl a všetko ostatné. Ďalšími problémami, ktoré treba vyriešiť, sú spôsob stabilizácie inokúl pre skladovanie, spôsoby aplikácie a podob- ne. Treba mať na pamäti že Trichoderma je živý organizmus. Jej účinok závisí od mno- hých faktorov, ako sú napr. teplota, vlhkosť a acidita pôdy, slnečné žiarenie i druh ošetro- vanej rastliny. Jej použitie, na rozdiel od che- mických pesticídov, nemá okamžitý účinok. Najlepšie výsledky sa dosahujú, ak sa biolo- gický agens aplikuje preventívne a sústavne. Využívatelia huby Trichoderma, ale aj iných biopesticídov, musia dokonale poznať vlast- nosti daného mikroorganizmu, aby vedeli rozhodnúť, kedy je jeho aplikácia vhodná a optimálna.

Mohli by ste v stručnosti opísať spôsob ich účinku v pôde, alebo na rastlinách?

Huby v pôde si konkurujú mnohorakými spôsobmi. Je to predovšetkým súperenie o priestor. Vyhráva ten, ktorý je rýchlejší, kto- rý rýchlejšie rastie, ten ako prvý kolonizuje korienky rastlín. Ďalším spôsobom boja je mykoparazitizmus, kde ide o priame parazi- tovanie jednej huby na druhej. Antagonista môže svojho konkurenta ničiť aj pomocou rôznych toxických látok a antibiotík, ktoré vy- lučuje do okolia a ktoré ostatné huby zabíja- jú, alebo aspoň spomaľujú ich rast. Väčšinou sa jedná o kombináciu rôznych spôsobov súperenia. Naproti tomu, vo vzťahu k rastli- ne pôsobí antagonista, hovorím teraz o hube Trichoderma, priaznivo, pretože produkuje pre ňu dôležité vitamíny a rastové stimuláto- ry a indukuje takzvanú systémovú imunitu. V optimálnom prípade sa antagonista na- sťahuje priamo do rastlinného pletiva a žije s rastlinou ako symbiont.

Trichoderma 2
Trichoderma 1

Vľavo Trichoderma po 24 hodinovej kultivácií na živnej pôde, vpravo po 48 hodinách.             Zdroj: http://thunderhouse4-yuri.blogspot.com

Vladimir-Farkas

doc. Ing. Vladimír Farkaš, DrSc.

Chemický ústav SAV

Vladimír Farkaš (1941) pochádza z Binguli v bývalej Juhoslávie (Vojvodina, Srbsko). Vyštudoval jadrovú chémiu na Fakulte technickej a jadrovej fyziky ČVUT v Prahe (1965). Od roku 1966 bol vedeckým ašpirantom v Chemickom ústave SAV v Bratislave. Po absolvovaní ročného postdoktorandského pobytu na National Institutes of Health v Bethesde, Maryland, USA (1970 – 1971) sa vrátil do Chemického ústavu SAV. V roku 2004 bol zvolený za riadneho člena Učenej spoločnosti SAV. Okrem toho je členom viacerých odborných vedeckých spoločností, komisií a má za sebou bohatú publikač- nú činnosť.

Ktoré faktory treba brať do úvahy pri ich aplikácii do pôdy? Respektíve, mohli by ste definovať všeobecné odporúčania pre poľ- nohospodársku prax?

Samozrejme, treba dokonale poznať vlast- nosti antagonistu. Je dobré najprv sa pomo- cou laboratórnych testov presvedčiť, či a ako antagonista reaguje na pôvodcu choroby. Ďalej je potrebné vedieť, aký druh pôdy an- tagonistovi najviac vyhovuje. Tieto veci sa tiež dajú zistiť predbežnými laboratórnymi testami. Treba vedieť, kde je prirodzený ha- bitat antagonistu. Ak je to pôda, tak bude mať najväčšiu účinnosť v pôde, ak preferuje nadzemné časti rastlín, aplikujeme ho tam. Huby neznášajú ultrafialové žiarenie, preto je najlepšie aplikovať ich v podvečer, alebo pri zatiahnutej oblohe. Ak sa jedná o pôdne huby, treba ich ihneď po aplikácii zapracovať do pôdy, alebo pokropiť vodou, aby vsiakli do zeme. Prvé ošetrenie pôdy biologickým agensom by malo prebehnúť ešte pred vý- sevom plodín a potom mu treba ponechať niekoľko dní, aby sa v pôde pomnožil. Platí, že biologické prostriedky na ochranu rastlín sú najúčinnejšie, keď sa používajú preven- tívne a sústavne. V niektorých prípadoch sa osvedčilo kombinovanie rôznych druhov antagonistov, alebo striedavá aplikácia chemic- kých a biologických prostriedkov ochrany.

Dá sa percentuálne kvantifikovať účinnosť daných preparátov voči jednotlivým pato- génom?

Účinnosť preparátov na jednotlivé plodiny a ich škodcov sa kvantifikovať dá, záleží na tom, ktorý parameter chceme porovnávať. Vzhľadom však k meniacim sa vonkajším podmienkam, percentuálna účinnosť nemu- sí byť vždy rovnaká. Výhodou mikrobiálnych antagonistov oproti chemickým prostried- kom je, že sú v pôde pri vhodných podmien- kach (teplota, vlhkosť, prítomnosť živín) účin- né aj niekoľko rokov.

Ktoré choroby poľných plodín sú týmto spôsobom najefektívnejšie regulovateľné?

V literatúre existuje množstvo správ o vyu- žívaní biologickej ochrany pri pestovaní naj- rozličnejších plodín a rastlín. Zmienim sa len o niektorých z nich. Je to napríklad ochrana husto siatych obilnín proti aspergilózam, rep- ky, slnečnice, kukurice proti verticiliu, repy cukrovej proti rizománii, zemiakov proti fytof- tóre, viniča proti botrytíde. Biologické prostriedky ochrany sa bežne používajú aj pri skle- níkovom pestovaní zeleniny, uhoriek, cukín, ale aj dekoratívnych rastlín a kvetov a špor- tových a okrasných trávnikov. V skleníko- vých hospodárstvach sa odporúča biologický agens pridávať do kompostu pred výsadbou. Huba Trichoderma prichádza na trh vo forme suspenzií spór a chlamydospór v tekutej for- me, alebo v práškovej forme adsorbovaná na rôznych nosičoch. Biologické agensy sa apli- kujú viacerými spôsobmi, napr. postrekom na pôdu, na listy, resp. kvety, morením semien pred výsadbou, alebo zálievkou. Úspech bio- logických prostriedkov ochrany sa nedá v jed- notlivých prípadoch predpovedať. V ideálnom prípade sa účinnosť biologického agensa na daného škodcu pred plošným nasadením otestuje v laboratórnych podmienkach, to však trvá týždeň-dva. A to už môže niekedy byť neskoro. Preto, ako som už povedal, pre- ventívne nasadenie biologickej ochrany je najúčinnejšie.

Akú vidíte perspektívu využívania mykopa- razitov do budúcnosti?

Využívanie mykoparazitov pri ochrane rast- lín je dnes už bežné v zahraničí. Z húb rodu Trichoderma je medzinárodne zaregistro- vaných ako prostriedky biologickej ochrany rastlín už desať kmeňov. Vysoké ceny che- mických ochranných prostriedkov spôsobi- li, že najväčší pokrok v oblasti využitia bio- ochrany rastlín urobili tzv. rozvojové krajiny ako napr. India, Kuba a krajiny latinskej Ame- riky. V oblasti výskumu biopesticídov vedú USA, ďaleko vpredu sú aj v Izraeli, Španiel- sku, Maďarsku, my však tiež nie sme celkom na chvoste. Na to, aby sme naše kmene zare- gistrovali, však nemáme peniaze. Veríme ale, že narastajúci dopyt po zdravých, alebo tzv. biopotravinách bude stimulovať poľnohos- podárov a pestovateľov k väčšiemu využí- vaniu biologických prostriedkov na ochranu rastlín. Nemyslím však, že to bude prevažujú- ci spôsob ochrany, chémia pravdepodobne bude stále dominovať.

Čo treba urobiť, aby sa biologická ochrana u nás viac využívala?

V prvom rade je potrebné ju propago- vať, poľnohospodárov treba informovať o jej podstate a jej výhodách. Pri presviedčaní iste zavážia argumenty, ako sú nižšia cena a vyššie úrody, alebo lepšie výsledky v po- rovnaní s chemickou ochranou. Využívanie biologickej ochrany rastlín si bude vyžadovať schopný a vzdelaný manažment, budú ho môcť vykonávať len ľudia dokonale obozná- mení s jej fungovaním. V záujme vypraco- vania efektívnych stratégií biokontroly bude potrebné preskúmať všetky aspekty súvisia- ce s jej využitím. Sem spadá selekcia účin- ných kmeňov, testovanie účinnosti, masová produkcia inokúl a ich formulácie, tiež bude potrebné preštudovať závislosť účinkov my- koparazitov od environmentálnych fakto- rov. V konečnom dôsledku bude využívanie biologických agensov znamenať zvýšenie úrodnosti plodín, zdravšie potraviny, čistejšie životné prostredie a nakoniec bude mať i po- zitívny vplyv na zdravie človeka.