Διαχείριση ανθεκτικών στελεχών Botrytis cinerea με πολλαπλή ανθεκτικότητα σε μυκητοκτόνα με χρήση βιοπαραγόντων
Creators: name: Μπαλάφας, Άγγελος Παναγιώτη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2025
Subjects: Botrytis cinerea
Bacillus velezensis QST713
Clonostachys rosea IK726

description: Ο μύκητας Botrytis cinerea αποτελεί το παθογόνο αίτιο της τεφράς σήψης και θεωρείται ένα από τα πιο καταστροφικά φυτοπαθογόνα παγκοσμίως. Η αλόγιστη χρήση μυκητοκτόνων έχει οδηγήσει στην εμφάνιση ανθεκτικότητας του μύκητα απέναντι σε αυτά. Ένας κοινός τύπος ανθεκτικότητας του παθογόνου είναι η ανθεκτικότητα που προκύπτει από την συσσώρευση πολλαπλών σημειακών μεταλλάξεων σε γονίδια που κωδικεύουν τους στόχους των μυκητοκτόνων (Multiple Resistance). Έχει, αναφερθεί, ωστόσο και επιλογή στελεχών με μια σχετικά καινούργια μορφή ανθεκτικότητας που ονομάζεται πολλαπλή ανθεκτικότητα (Multidrug Resistance, MDR) και προκαλείται από την αυξημένη δράση και υπερέκφραση γονιδίων που κωδικεύουν πρωτεΐνες απέκκρισης φαρμάκων από τα κύτταρα του μύκητα. Οι συνθήκες αυτές οδηγούν στην ανάγκη εξεύρεσης νέων εναλλακτικών τρόπων αντιμετώπισης, όπως η βιολογική καταπολέμηση η οποία έχει δείξει ενθαρρυντικά αποτελέσματα. Πλέον, η βιολογική καταπολέμηση αποτελεί αναπόσπαστο κομμάτι της ολοκληρωμένης διαχείρισης εχθρών και ασθενειών των καλλιεργειών με τα πολυάριθμα εργαλεία που προσφέρει. Ένα κομμάτι της βιολογικής καταπολέμησης αποτελούν και οι βιολογικοί παράγοντες οι οποίοι είναι πολυάριθμοι και έχουν πολύ σημαντικό ρόλο για την καταπολέμηση παθογόνων και την διαχείριση της ανθεκτικότητάς τους σε μυκητοκτόνα. Σκοπό της εργασίας αποτέλεσε η διερεύνηση της ικανότητας διαχείρισης ανθεκτικών στελεχών B. cinerea με MDR ανθεκτικότητα μέσω βιοπαραγόντων και ελέγχθηκαν δυο υποθέσεις που επικρατούν. Η πρώτη υπόθεση υποστηρίζει ότι τα MDR1 στελέχη έχουν την ικανότητα αναγνώρισης ουσιών που παράγονται από τους βιολογικούς παράγοντες και είναι τοξικές ως προς αυτά. Αυτό σημαίνει πως τα στελέχη με τέτοιου είδους ανθεκτικότητα δεν είναι ευαίσθητα στους βιολογικούς παράγοντες. Αντίθετα, σύμφωνα με την δεύτερη υπόθεση τα στελέχη με MDR ανθεκτικότητα δεν αναγνωρίζουν τις τοξικές ουσίες που παράγονται από τους βιολογικούς παράγοντες. Με δεδομένο αυτό, τα στελέχη αυτά θα παρουσιάσουν ευαισθησία στους βιολογικούς παράγοντες που θα εφαρμοστούν. Στην παρούσα εργασία αξιολογήθηκε η ικανότητα διαχείρισης στελεχών του παθογόνου Botrytis cinerea που παρουσιάζουν τύπο ανθεκτικότητας MLR, MDR1 και MDR1h αλλά και ευαίσθητων στελεχών μέσω των βιολογικών παραγόντων Bacillus velezensis QST713 και Clonostachys rosea IK726 σε συνθήκες in vitro και in planta. Στα in vitro πειράματα η αξιολόγηση του Bacillus velezensis QST713 έγινε μέσω διπλής καλλιέργειας μυκηλίων σε τρυβλίο petri, ενώ του Clonostachys rosea IK726 έγινε μέσω της εφαρμογής των δευτερογενών μεταβολιτών του σε υγρή καλλιέργεια του B. cinerea. Στα in planta πειράματα πραγματοποιήθηκαν προστατευτικοί ψεκασμοί των βιοπαραγόντων και του μυκητοκτόνου fludioxonil που χρησιμοποιήθηκε ως χημικός μάρτυρας και ακολούθησαν τεχνητές μολύνσεις με το παθογόνο. Από τα in vitro και τα in planta πειράματα προέκυψαν ικανοποιητικά αποτελέσματα και στους δυο βιοπαράγοντες και δεν παρατηρήθηκε κάποια αξιοσημείωτη διαφορά στα ποσοστά καταπολέμησης στελεχών με διαφορετικές μορφές ανθεκτικότητας. Ωστόσο, στα in planta πειράματα παρατηρήθηκε μεγαλύτερο ποσοστό ανάσχεσης όταν οι βιοπαράγοντες εφαρμόστηκαν σε στελέχη με MDR τύπους ανθεκτικότητας. Συγκεκριμένα, τα ποσοστά ανάσχεσης στελεχών MDR1h και MDR1 με εφαρμογή του Bacillus velezensis QST713 και με εφαρμογή του Clonostachys rosea IK726 ήταν υψηλότερα ακόμη και σε σχέση με τον χημικό μάρτυρα (fludioxonil) σε κάποιες περιπτώσεις.
description: Botrytis cinerea is the causal agent of gray mold and it is considered among the most important plant pathogens, affecting numerous crops worldwide. The constant use of fungicides has led to the emergence of fungicide resistant strains. There are many forms of resistance and a very common one is the accumulation of many point mutations in the target genes (Multiple resistance). Throughout all those years of fungicide applications a new form of resistance has emerged which is called Multidrug resistance and is caused by the overexpression of the drug efflux transporters. Considering those circumstances, the use of biological control seems vital.Now, biological control is an integral part of integrated pest management and it’s providing us with multiple solutions for the pest management. Part of the biological control are the biological agents which are numerous and have a very important role in the management of pathogens and the resistance that those pathogens developed. The purpose of this study was the assessment of the ability of the biocontrol agents to manage Botrytis cinerea strains that have MDR1 resistance. In the study, we tested 2 possible hypotheses. The first hypothesis was that the MDR1 strains have the ability to recognize the presence of the biocontrol agents and expel the substances that these agents produce. This means that strains with this kind of resistance are not sensitive to the biocontrol agents. On the other hand, the second hypothesis was that these MDR1 strains don’t recognize the presence of the biocontrol agents and their substances. This means that strains with MDR1 resistance will be sensitive to the biocontrol agents. In this study, we evaluated the ability of the biocontrol agents (Bacillus velezensis QST713 και Clonostachys rosea IK726) to control sensitive Botrytis cinerea strains and strains that developed MLR, MDR1 and MDR1h forms of resistance in vitro and in planta. In the in vitro conditions, we evaluated Bacillus velezensis QST713 and Botrytis cinerea in petri dishes through the dual culture method. In the case of Clonostachys rosea IK726 we applied the secondary metabolites that we extracted from liquid cultures to Botrytis cinerea strains. In the second part of the study (in planta) we performed protective spraying with one biocontrol agent at a time and we artificially inoculated the plants with Botrytis cinerea (we also used fludioxonil in some plants to evaluate if the biocontrol agents have better efficacy against strains with MDR form of resistance compared to fludioxonil). In a nutshell, the in vitro experiments showed high efficiency for both of the biocontrol agents without many significant differences regarding the form of resistance of each strain. However, in the in planta assessments we observed a higher efficiency against strains that had MDR form of resistance. In some cases, the biocontrol agents showed a better efficiency against strains with MDR1 and MDR1h resistance compared to fludioxonil.