БИОЛОГИЯ МОРЯ, 2014, том 40, № 2, с. 152-157
УДК 576.8 ПАРАЗИТОЛОГИЯ
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОРСКИХ ВОДОРОСЛЕЙ ДЛЯ БИОКОНТРОЛЯ ГАЛЛОВЫХ НЕМАТОД КОРНЕВОЙ СИСТЕМЫ БАНАНОВ
© 2014 г. М. С. М. Эль-Ансари1, Р. А. Хамуда2
'Отделение биотехнологии растений и 2Отделение биотехнологии микроорганизмов Института генной инженерии и биотехнологии, Университет Минуфии, г. Садат (Египет) e-mail: ragaahom@yahoo.com
Статья принята к печати 6.06.2013 г.
Галловые нематоды - серьезные вредители растений, вызывающие существенное снижение урожая сельскохозяйственных культур. Борьба с нематодами ведется, главным образом, с использованием нематицидов, что приводит к загрязнению окружающей среды. Чтобы избежать опасного воздействия пестицидов, предпринимаются попытки создать альтернативные методы контроля численности паразитических нематод растений, например, с использованием биоцидов. Для контроля численности галловых нематод (Meloidogyne spp.) поражающих бананы (Musa spp.) протестированы четыре вида морских водорослей - Ulva lactuca, Jania rubens, Laurencia obtusa и Sargassum vulgare. При обработке почвы сухим порошком водорослей существенно (P < 0.05) снижалась скорость нарастания популяции нематод по сравнению с контролем. Наилучший результат получен при обработке почвы порошком зеленой водоросли U. lactuca: число галлов снизилось на 73.68%, популяция нематод уменьшилась на 56.78%. Химический анализ показал, что в U. lactuca содержание фенольных соединений больше, чем в других протестированных водорослях, и составляет 10.39 мг галловой кислоты на 1 г сухой массы. Этим можно объяснить ее высокую способность контролировать численность галловых нематод. Кроме того, по сравнению с действием других водорослей и контролем, при обработке почвы порошком U. lactuca наблюдался более интенсивный рост растений.
Ключевые слова: биоконтроль, галловые нематоды, Meloidogyne spp., банановые растения, морские водоросли, химический анализ.
Biocontrol of root-knot nematodes on banana plants using some marine algae. M. S. M. El-Ansary1, R. A. Ha-mouda2 (1Plant Biotechnology Department and ^Microbial Biotechnology Department, Genetic Engineering and Biotechnology Research Institute, Minufiya University, Sadat City, Egypt)
Root-knot nematodes are serious pests that cause losses to a wide range of different crops. Nematodes are mainly controlled by the application of nematicides, which leads to environmental pollution. Therefore, alternative methods for control of plant parasitic nematodes, for example biocides, have been attempted to avoid pesticide hazards. Four species of marine algae (Ulva lactuca, Jania rubens, Laurencia obtusa, and Sargassum vulgare) were tested to control root-knot nematodes (Meloidogyne spp.) infecting banana plants (Musa spp.). All the treatments significantly (P < 0.05) reduced the rate of nematode build-up, compared to the control. Green alga U. lactuca dry powder gave the best results in reducing the number of galls (73.68%) and nematode population (56.78%). Chemical analysis showed that U. lactuca had the highest amount of phenolics (10.39 mg GAE/g dry wt). This may explain the remarkably high capability of U. lactuca to control root-knot nematode infections. In addition, compared to other algae and the control, the treatment with this alga produced maximum growth of banana plants. (Biologiya Morya, 2014, vol. 40, no. 2, pp. 152-157).
Keywords: biocontrol, root-knot nematodes,Meloidogyne spp., banana plants, marine algae, chemical analysis.
В ряде стран бананы Musa spp. - одна из важнейших выращиваемых культур. По всему миру основной урон банановым плантациям наносят нематоды (Gowen, Queneherve, 1990). Для борьбы с ними используются многие химические вещества. Однако химикаты оказывают нежелательное побочное воздействие на окружающую среду, человека и животных, поэтому в отношении их применения существует много ограничений. В настоящее время в качестве потенциальных биоцидов и фармакологических агентов активно изучаются водоросли (Ara et al., 1998, 1999, 2002a, b; Craigie, 2011), использование которых в борьбе с вредителями позволяет защитить окружающую среду от проникновения опасных
химических веществ (Sultana et al., 2011). Кроме того, показано, что водоросли стимулируют рост многих сельскохозяйственных культур (Blunden, 1991; Crouch, Van Stagen, 1994; Washington et al., 1999; Khan et al., 2005, 2009). Водоросли содержат все основные и минорные питательные вещества, необходимые растениям, а также обладают свойствами биоконтроля за вредителями. В состав водорослей входят такие органические соединения, как ауксины, гиббереллины и предшественники этилена и бетаина, влияющие на рост растений (Wu et al., 1997). Известно, что морские водоросли - это источник агара, каррагинана, альгиновой кислоты, каротинов, бром-содержащих ацетогенинов, алкалоидов и фенольных
соединений. Некоторые из этих компонентов оказывают пестицидное действие (Fenical, 1982). Исследование воздействия экстрактов 25 морских водорослей на нематоду Helicotylenchus indicus показало, что через 48 ч число активных нематод сократилось при обработке экстрактом из Centroceras clavulatum на 95%, Dictyota indica - на 90%, Cystoclonium purpureum - на 78%, Chaetomorpha antennina - на 75% и Scinaia fascicularis -на 44% (Naqvi et al., 1992). Отмечен аналогичный подавляющий эффект водорослей по отношению к корневым патогенам томатов и подсолнечника за счет снижения грибковой корневой инфекции и числа галловых нематод на поверхности и внутри корней (Sultana et al., 2011). Показано, что влияние экстракта из Ascophyllum nodosum (Phaeophyceae) на сокращение численности галловых нематод Meloidogyne incognita и M. javanica обусловлено действием бетаина 5-аминовалериановой кислоты, бетаина у-аминомасляной кислоты и глицинбе-таина (Wu et al., 1997; Jenkins et al., 1998).
Цель настоящего исследования - оценить влияние четырех видов морских водорослей на численность галловых нематод и на рост банановых растений в связи с предположением об эффективности морских водорослей в предотвращении корневых болезней этой культуры.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Водоросли были собраны в мае 2011 г. на мелководье у берегов Египта: Laurencia obtusa и Sargassum vulgare - вдоль побережья Красного моря (г. Сафага), Jania rubens и Ulva lactuca - вдоль побережья Средиземного моря в Абу Кире (Abu Qir) (г. Александрия). Собранные водоросли промывали морской водой для удаления эпифитов, песка и других посторонних веществ, сушили в тени на открытом воздухе и затем в течение 5 ч досушивали в сушильном шкафу при температуре 60°C. Высушенные водоросли измельчали до тонкого порошка в механической мельнице.
Яйца Meloidogyne spp. извлекали из корней томата, пораженного нематодами, с помощью раствора гипохлорита натрия (Hussey, Barker, 1973). Ювенильных особей, полученных из яиц, ежедневно собирали и хранили при температуре 15°C. В экспериментах использовали ювенильных особей возрастом менее 5 дней.
Двухмесячные растения бананов (Musa spp.) высаживали в пластиковые горшки (30 см в диаметре), содержащие смесь стерилизованной глины и песка в соотношении 2 : 1. Четыре горшка оставили как контроль (без нематод). В 28 горшков поместили по 1500 экз. ювенильных особей Meloidogyne spp. Через 6 дней в 16 горшков добавили сухой порошок из водорослей (Ulva lactuca, Jania rubens,Laurencia obtusa и Sargassum vulgare - по 4 повтора для каждого вида) в пропорции 5 г порошка на 1 кг почвы. Четыре горшка обработали пестицидом Nemacur 10% G - 3 г на горшок; в другие 4 горшка добавили по 40 г свежего измельченного чеснока (Allium sativum); остальные 4 горшка хранили в качестве контроля. Через 6 нед. определили массу обработанных растений, а также измерили длину корней, побегов и боковых побегов. Посчитали количество нематод в почве (ювенильные особи), незрелых и зрелых самок и самок с яйцами в корнях.
Предварительный фитохимический анализ грубого экстракта водорослей U. lactuca, L. obtusa, J. rubens и S. vulgare
для скрининга флавоноидов, танинов, флоротанинов, терпе-ноидов, сапонинов и стеринов проводили по методу Солихаха с соавторами (Solihah et al., 2012).
Общее содержание фенольных соединений (ОСФ) в водорослях определяли методом спектрофотометрии, используя реактив Фолина-Чокальте (Folin-Ciocalteu), как описано ранее (Singleton, Rossi, 1965). Оптическую плотность растворов измеряли при длине волны 750 нм и сравнивали с калибровочной кривой по галловой кислоте (ГК). ОСФ в экстракте рассчитывали по формуле:
ОСФ = CV/g,
где С - концентрация ОСФ, эквивалентная галловой кислоте по стандартной кривой, мг/мл; V - объем используемого экстракта, мл; g - масса экстракта, г. Содержание ОСФ выражали как содержание галловой кислоты (мг/г сухой массы).
Для определения флавоноидов порошок сухих водорослей (10 г) экстрагировали 60 мл 80% водного метанола при комнатной температуре. Раствор фильтровали через фильтровальную бумагу Whatman, затем фильтрат перенесли в тигель и выпарили на водяной бане; сухой остаток взвешивали (Edeoga et al., 2005).
Для определения общих алкалоидов порошок сухих водорослей (1 г) добавляли в раствор 10% уксусной кислоты в этаноле (20 мл), смесь выдерживали 4 ч, затем фильтровали. Фильтрат оставляли при комнатной температуре приблизительно на 5 ч до испарения половины растворителя. После этого по каплям добавляли концентрированный аммиак до образования осадка. Полученный раствор центрифугировали 20 мин при 5500 об/мин. Выпавшие в осадок алкалоиды отфильтровали через предварительно взвешенную фильтровальную бумагу, а затем высушили в печи при температуре 70°C до постоянной массы. Содержание алкалоидов рассчитывали в мг/г сухой массы образца (Harborne, 1998).
Содержание общего азота определяли согласно методу Micro-Kjeldahel's (A.O.A.C., 1990).
Статистический анализ
Результаты опытов сравнили с данными дисперсионного анализа (ANOVA) (Sokal, Rohlf, 1995). Выявлены существенные различия между средними значениями параметров (P < 0.05). Все анализы были проведены с помощью программного обеспечения SPSS (пакет п
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.