Исследование активности экстрактов семян Chenopodium album и культуральной жидкости fusariumsambucinum против некоторых фитопатогенных грибов

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2016, том 51, № 5, с. 739-745

УДК 632.4:632.9:57.19 doi: 10.15389/agrobiology.2016.5.739rus

ИССЛЕДОВАНИЕ АКТИВНОСТИ ЭКСТРАКТОВ СЕМЯН Chenopodium album И КУЛЬТУРАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ Fusarium sambucinum ПРОТИВ НЕКОТОРЫХ ФИТОПАТОГЕННЫХ ГРИБОВ*

Ю.В. СЁМИНА1, Л.А. ЩЕРБАКОВА1, М.П. СЛЕЗИНА2, Т.И. ОДИНЦОВА2

Растительные экстракты и культуры микроорганизмов служат источниками различных биологически активных соединений, в том числе потенциальных биофунгицидов, подавляющих развитие болезней растений. Тестирование таких экстрактов и культуральных фильтратов против нескольких фитопатогенных грибов, поражающих различные сельскохозяйственные культуры, перспективно, поскольку при этом могут быть выявлены биофунгициды широкого спектра действия. В представленной работе активность экстрактов из семян мари белой (Chenopodium album) и фильтрата культуральной жидкости нетоксиногенного Fusarium sambucinum впервые исследована in vitro против шести широко распространенных фитопатогенных грибов (Alternaria alternata, A. dauci, A. radicina, Bipolaris sorokiniana, Septoria tritici, Stagonospora nodorum), вызывающих заболевания ряда важных сельскохозяйственных растений. Установлено, что фильтрат культуральной жидкости (ФКЖ), подавлявший прорастание спор эталонных объектов Stagonospora nodorum и A. radicina вплоть до разведения соответственно 1:200 и 1:5, обладал также активностью против Septoria tritici, A. alternata и A. dauci, но не ингибировал прорастание спор B. sorokiniana. Для Septoria tritici максимальное разведение ФКЖ, при котором наблюдалось достоверное подавление прорастания спор, составляло 1:50, а для A. alternata и A. dauci — 1:5. Экстракты семян были нетоксичны для Stagonospora nodorum, Septoria tritici, A. dauci и A. radicina, но сдерживали прорастание A. alternata и B. sorokiniana. Наиболее эффективными оказались экстракты, полученные с помощью гексана и этилацетата, в которых число проросших спор B. sorokiniana в сумме сокращалось на 66 % по сравнению с контролем. У всех исследованных фитопатогенов гифы спор, прораставших в присутствии ФКЖ, имели морфологические дефекты и были значительно короче, чем в контроле. Добавление ФКЖ в питательную среду (100 мкг/мл) приводило к заметному сокращению размеров колоний у Stagonospora nodorum, Septoria tritici и B. sorokiniana. Полученные результаты демонстрируют перспективность дальнейших исследований культуральной жидкости F. sambucinum и экстрактов семян C. album с целью создания на их основе биофунгицидов против возбудителей септориоза пшеницы, альтернариозов моркови и гельмин-тоспориоза злаковых.

Ключевые слова: Chenopodium album, Fusarium sambucinum, фунгитоксичность, биопестициды, септориоз, гельминтоспориоз, альтернариоз.

Растения и микроорганизмы продуцируют множество биологически активных соединений, разнообразные функции которых служат предметом интенсивных исследований. В частности, одна из современных тенденций сельскохозяйственной науки — поиск действующих веществ для создания биофунгицидов и других биопестицидов (1-3) как альтернативы или дополнения к химическим пестицидам (4-8). Спектр перспективных с этой точки зрения соединений микробного или растительного происхождения включает антимикробные пептиды и другие вторичные метаболиты (9-11). Их наиболее доступные источники — экстракты дикорастущих (часто сорных) растений, а также культуральная жидкость (КЖ) выращенных in vitro грибов и бактерий (12-17).

Более того, сами растительные экстракты и культуральные фильтраты с пестицидной активностью могут быть использованы для обработки растений без дополнительных (иногда дорогостоящих и сложных) процедур очистки (18-21). Например, было показано, что метанольные экстракты мари белой (Chenopodium album) препятствуют накоплению биомассы гриба Macrophomina phaseolina при глубинном культивировании этого фитопатогена (22), а не обладающая фитотоксичностью КЖ изолята

* Работы выполнены при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 16-16-00032).

739

FS-94 гриба Fusarium sambucinum Fuckel эффективно ингибирует in vitro прорастание спор возбудителей септориоза колоса пшеницы и черной гнили корнеплодов моркови (16, 17).

Очевидно, что в качестве источников потенциальных биофунгицидов особый интерес для защиты растений представляет поиск экстрактов и фильтратов, способных одновременно подавлять развитие нескольких грибов, патогенных для различных сельскохозяйственных культур.

В связи с этим мы впервые исследовали активность экстрактов из семян Chenopodium album и фильтратов КЖ непатогенного Fusarium sambucinum против шести широко распространенных фитопатогенных грибов (Alternaria alternata, A. dauci, A. radicina, Bipolaris sorokiniana, Septoria tritici, Stagonospora nodorum), причиняющих серьезный ущерб многим экономически важным сельскохозяйственным культурам.

Методика. Для приготовления растительных экстрактов 30 г семян мари белой (C. album) измельчали до порошкообразного состояния и экстрагировали последовательно гексаном, этилацетатом и этанолом (для каждого растворителя соотношение 1:8 масса/объем) при интенсивном перемешивании в течение 1 ч при комнатной температуре. После каждого этапа экстракции гомогенат центрифугировали при 10000 g и 4 °С в течение 10 мин, супернатант фильтровали через бумажный фильтр и упаривали досуха в роторном испарителе. Осадок хранили при -80 °С и растворяли непосредственно перед экспериментами в минимальном объеме 5 % диметилсульфоксида (ДМСО).

Фильтрат культуральной жидкости (ФКЖ), полученный после глубинного культивирования изолята FS-94 F. sambucinum (16), очищали от не ассимилированных грибом компонентов питательной среды и низкомолекулярных экзометаболитов с помощью ультрафильтрационного фракционирования (23), промывая при этом концентрат ФКЖ стерильной дистиллированной водой (сдН2О). Препараты переведенных в воду концентратов доводили сдН2О до объема исходного ФКЖ, стерилизовали фильтрованием через мембрану с размером пор 0,22 мкм (тип GPWP, «MilliporeSigma», США), замораживали и хранили до использования при -20 °С.

Изоляты Alternaria alternata (Fr.) Keissl; Bipolaris sorokiniana (Sacc.), Shoemaker; Septoria tritici Desm. и Stagonospora nodorum Berk., Castellani & E.G. Germane были получены из Государственной коллекции фитопатогенных микроорганизмов ВНИИФ, а изоляты A. dauci (J.G. Kuhn), J.W. Groves & Skolko и A. radicina Meier, Drechsler & Eddy — из Института селекции декоративных растений в Кведлинбурге (Institute for Breeding Research on Horticultural Crops, Германия). Для приготовления суспензий споры грибов в день эксперимента смывали сдН2О с поверхности колоний, выращенных в течение 14 сут на КГА при 25 °С (A. alternata, B. sorokiniana, Stagonospora nodorum, Septoria tritici) или на агаре с овощным соком при 22-23 °С (A. dauci, A. radicina). Споры отделяли от фрагментов мицелия фильтрованием через ватный и капроновый фильтры, осаждали центрифугированием при 3000 g в течение 20 мин и суспендировали в минимальном объеме сдН2О.

Для оценки фунгитоксичности растительных экстрактов и ФКЖ использовали метод проращивания стор в тонком слое агара. При этом смешивали равные объемы исходной суспензии и тестируемых образцов так, чтобы плотность конечной суспензии составляла 104/мл для A. alternata, A. dauci, A. radicina и B. sorokiniana или 3*103/мл для Stagonospora nodorum и Septoria tritici. Суспензии инкубировали при постоянном мед-

ленном перемешивании 25-30 мин при комнатной температуре, а затем наносили на покрытые 1 % водным агаром предметные стекла (200 мкл на стекло, по 3 стекла на вариант), которые помещали во влажную камеру. Споры проращивали в темноте при 22 °С в течение 16-18 (A. dauci,

A. radicina, Stagonospora nodorum, Septoria tritici) или 5-6 ч (A. alternata и

B. sorokiniana). В качестве контроля в опытах с ФКЖ использовали суспензию спор в сдН2О, а при анализе экстрактов C. album — в стерильном 2,5 % ДМСО. Влияние ФКЖ и экстрактов на прорастание фитопатоге-нов оценивали при микроскопировании, просматривая не менее 600 спор в каждом обработанном варианте и в контроле. Частоту прорастания выражали в процентах либо от числа проросших спор в контроле, либо от общего числа спор, просмотренных в контроле и опыте.

Чтобы оценить действие ФКЖ на радиальный рост колоний Stagonospora nodorum, Septoria tritici и B. sorokiniana, их выращивали в течение 14-16 сут в темноте при 25 °С на КГА, содержавшем фильтрат (100 мкл ФКЖ/мл питательной среды). Инокулюм в виде фрагмента мицелия вносили уколом в центр чашки Петри (диаметр 9 см). Контрольные культуры выращивали в тех же условиях на средах без добавления ФКЖ. По мере роста культур измеряли диаметр колоний (2 измерения каждой колонии в 2 разных направлениях, 3 чашки на вариант) и рассчитывали средний диаметр колоний для каждого из патогенов.

Эксперименты по проращиванию спор и изучению динамики роста фитопатогенов повторяли не менее 3 раз. Статистическую обработку результатов проводили в программе STATISTICA 6.0 («SoftStat Inc.», США). Достоверность различий с контролем (р < 0,05) определяли с помощью t-теста для независимых переменных.

Результаты. Поскольку ранее нами было установлено, что ФКЖ способен ингибировать прорастание спор Stagonospora nodorum и A. radicina (16, 17), в настоящей работе указанные фитопатогены использовали в качестве эталонных тест-объектов для контроля активности полученных фильтратов при проверке их фунгитоксичности в отношении Septoria tritici, A. dauci, A. alternata и B. sorokiniana. Эти виды — возбудители опасных заболеваний важных сельскохозяйственных культур: септориоза пшеницы (Septoria tritici), пятнистости листьев ячменя и корневых гнилей злаковых (B. sorokiniana), бурой пятнистость листьев моркови (A. dauci), черни колоса пшеницы, а также альтернариозов множества других растений (A. alternata) (24-27).

1. Сравнительная фунгицидная активность фильтрата культуральной жидкости (ФКЖ) Fusarium sambucinum в отношении возбудителей септориоза, гельмин-тоспориоза и альтернариозов

Патоген

Прорастание спор в ФКЖ, % к контролю_

Титр ФКЖ

Stagonospora пойогыт 0 1:200

Septoria Ша 0 1:50

В1ро1ат sorokiniana 98,3± 1,3 Без разведения

АНетапа гаШста 0 1:5

Л.. аЫгпа1а 5,0±0,80 1:5

Л.. йаыа__2,0±0,04 1:5

Примечание. Приведены средние значения для 600 спор в каждом варианте и стандартная ошибка среднего (Mean±SE) и максимальные разведения ФКЖ, при которых еще наблюдалось достоверное (р = 0, 05) подавление прорастания спор по сравнению с контролем.

Эксперименты показали, что ФКЖ с типичной фунгицидной активностью в отношении эталонных тест-объектов (отсутствие проросших спор в неразведенных фильтратах и ожидаемые титры 1:200 и 1:5 соответственно для Stagonospora пойогыт и Л. гайкта) обладали аналогичной

активностью против Septoria tritici, A. alternata и A. dauci, причем ингиби-рующее действие ФКЖ в отношении S. tritici оказалось более эффективным, хотя этот вид был в 4 раза менее чувствительным, чем другой возбудитель септориоза пшеницы — Stagonospora nodorum (табл. 1). Как и в случае с A. radicina, статистически значимое ингибирование прорастания спор A. alternata и A. dauci наблюдалось вплоть до 5-кратного разведения ФКЖ, а в исходных фильтратах прорастание подавлялось практически полностью. Гриб B. sorokiniana оказался нечувствительным к действию ФКЖ.

Отметим, что у всех исследованных фитопатогенов, в том числе у B. sorokiniana, гифы спор, которые после контакта с ФКЖ сохраняли способность к прорастанию, имели морфологические дефекты, в частности заметные утолщения, и были значительно короче, чем в контроле (рис. 1).

Рис. 1. Опоры Bipolaris sorokiniana, проросшие в стерильной дистиллированной воде (слева) или в фильтрате культуральной жидкости Fusarium sambucinum (справа).

Рис 2. Динамика роста Stagonospora nodorum (А), Septoria tritici (Б) и Bipolaris sorokiniana (В) на картофельно-глюкозном агаре (КГА), содержащем фильтрат культуральной жидкости (ФКЖ) Fusarium sambucinum: 1 — контроль (КГА без ФКЖ), 2 — КГА с ФКЖ (100 мкг/мл). Указаны проценты ингибирования радиального роста колоний. Разные сроки начала измерений связаны с неодинаковой скоростью роста грибов. Y-погрешности показывают стандартное отклонение среднего для двух опытов (по 6 повторов на вариант в каждом).

Анализ динамики роста мицелия Stagonospora nodorum, Septoria tritici и B. sorokiniana в присутствии ФКЖ показал, что при культивировании на средах, содержавших фильтрат, у этих фитопатогенов происходило заметное сокращение размера колоний (рис. 2). Обнаруженный фунгистатиче-ский эффект в отношении роста Stagonospora nodorum и Septoria tritici был стабильным и лишь незначительно изменялся к концу культивирования. В отличие от этого, ингибирующее влияние ФКЖ на рост мицелия B. sorokiniana постепенно ослабевало, однако, различия с контролем сохранялись вплоть до завершения наблюдений (см. рис. 2).

Тестирование препаратов, полученных последовательной экстракцией семян C. album гексаном, этилацетатом и этанолом, показало, что ни один из них не обладал фунгитоксичностью в отношении Stagonospora no-dorum, Septoria tritici, A. dauci и A. radicina. В то же время некоторые из этих растительных экстрактов были способны в разной степени препятствовать прорастанию A. alternata и B. sorokiniana (рис. 3). Так, инкубация спор A. alternata в экстрактах, полученных с помощью гексана, приводила к достоверному снижению числа проросших спор (на 16 %) и снижала его в этанольных экстрактах еще на 14 %.

Рис. 3. Прорастание спор Alternaria alternata (А) и Bipolaris sorokiniana (Б) при инкубации с препаратами, полученными из семян мари белой (Chenopodium album) последовательной экстракцией гетеаном (а), этилацетатом (б) и этанолом (в). Экстракты растворены в 2,5 % диметилсуль-фоксиде (ДМСО); к — контроль (2,5 % ДМСО). Споры помещали в анализируемые экстракты. Для расчета доли проросших спор (среднее для 3 опытов) через 5-6 ч просматривали не менее 600 спор на вариант в каждом опыте. Указаны стандартные ошибки среднего.

Число спор B. sorokiniana, которые прорастали после инкубации в экстрактах гексаном и этилацетатом, сокращалось соответственно на 34 и 32 %. Таким образом, суммарное ингибирование прорастания экстрактами из C. album у этих фитопатогенов достигало 30 % (A. alternata) и 66 % (B. sorokiniana). Интересно отметить, что в отношении B. sorokiniana в двух из трех опытов по совместному применению с ФКЖ препаратов после экстракции гексаном или этилацетатом (табл. 2) фунгитоксичный эффект, согласно критерию Лимпела (Ео < Ereai), имел синергический характер (28). При этом расчетное превышение аддитивного ингибирующего действия в случае одновременного использования фильтрата и обоих последовательно полученных экстрактов в сумме составило 27-28 %.

2. Подавление прорастания спор (от общего числа, %) у Bipolaris sorokiniana при совместном применении культуральной жидкости Fusarium sambucinum и экстрактов семян Chenopodium album

ФКЖ ЭГ ЭЭ ФКЖ + ЭГ ФКЖ + ЭЭ

Ео Егеа1 Е0 1 Егеа1

0,8 36,3 31,9 37,1 49,6 32,7 47,2

1,3 34,7 29,6 36,0 48,5 30,9 46,7

0,6 31,0 34,2 31,4a 31,9a 34,8b 35,2b

Примечание. ЭГ, ЭЭ — экстракция соответственно гексаном и этилацетатом; титр фильтрата культуральной жидкости (ФКЖ) 1:2. Ео — ожидаемый аддитивный эффект, %, Ео = (X + Y) - XY/100, где Х — ФКЖ, Y — ЭГ или ЭЭ. Ereai — эффект (%), полученный в эксперименте. Различия между Ео и Ereai достоверны при р = 0,05, за исключением значений, отмеченных одинаковыми латинскими буквами. При Ео < Ereai (28) ингибирующий эффект синергичен.

Итак, наши результаты оценки влияния культуральной жидкости Fusarium sambucinum и экстрактов семян Chenopodium album на развитие шести фитопатогенных грибов in vitro позволяют сделать вывод о перспективности дальнейшего исследования состава этих продуктов с целью идентификации метаболитов, ответственных за антифунгальную активность, а также высказать предположение о возможности создания на их основе биопестицидов против возбудителей септориоза пшеницы, альтернариозов моркови и гельминтоспориоза злаковых.

Авторы выражают благодарность Т.В. Коростылевой за помощь в сборе растительного материала.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кандыбин Н.В. Биопестициды. Теория и практика. Защита растений, 1991, 1: 10-13.

2. Cantrell C.L., Day an F.E., Duke S.O. Natural products as sources for new pesticides. J. Nat. Prod., 2012, 75: 1231-1242 (doi: 10.1021/np300024u).

3. Gupta S., Dikshit A.K. Biopesticides: An ecofriendly approach for pest control. Journal of Biopesticides, 2010, 3: 186-188.

4. Mazid S., Rajkhowa R.C., Kali ta J.C. A review on the use of biopesticides in insect pest management. Int. J. Sci. Adv. Tech., 2011, 1: 169-178.

5. Daayf F., Schmitt A., Belanger R.R. Evidence of phytoalexins in cucumber leaves infected with powdery mildew following treatment with leaf extracts of Reynoutria sachalinensis. Plant Physiol., 1997, 113: 719-727 (doi: 10.1104/pp.113.3.719).

6. H e g a z i M.A., E l -K o t G.A.N. Efficacy of some essential oils on controlling powdery mildew on zinnia (Zinnia elegans L.). Journal of Agricultural Science, 2010, 2: 63-74 (doi: 10.5539/jas.v2n4p63).

7. Shcherbakova L.A. Some natural proteinaceous and polyketide compounds in plant protection and their potential in green consumerization. In: Natural products in plant pest management /N.K. Dubey (ed.). CABI International, 2011: 109-133.

8. Moharam M.H.A., Obiadalla Ali H.A.E. Preventative and curative effects of several plant derived agents against powdery mildew disease of okra. Not. Sci. Biol., 2012, 4: 76-82.

9. Varma J., Dubey N.K. Perspective of botanical and microbial products as pesticides of tomorrow. Cur. Sci. India, 1999, 76: 172-179.

10. Montesinos E. Antimicrobial peptides and plant disease control. FEMS Microbiol. Lett., 2007, 270: 1-11 (doi: 10.1111/j.1574-6968.2007.00683.x).

11. Shukla R., Kumar A., Prasad C.S., Srivastava B., Dubey N.K. Antimycotic and antiaflatoxigenic potency of Adenocalymma alliaceum Miers. on fungi causing biodeteriora-tion of food commodities and raw herbal drugs. Int. Biodeter. Biodegr., 2008, 62: 348-351 (doi: 10.1016/j.ibiod.2007.11.006).

12. Rivillas-Acevedo L.A., Soriana-Garcia M. Isolation and biochemical characterization of an antifungal peptide from Amaranthus hypochondriacus seeds. J. Agr. Food Chem., 2007, 55: 10156-10161 (doi: 10.1021/jf072069x).

13. O ng e na M., Jacques P. Bacillus lipopeptides: versatile weapons for plant disease biocon-trol. Trends Microbiol., 2008, 16(3): 115-125 (doi: 10.1016/j.tim.2007.12.009).

14. Odintsova T.I., Vassilevski A.A., Slavokhotova A.A., Musolyamov A.K., Finkina E.I., Khadeeva N.V., Rogozhin E.A., Korostyleva T.V., Puk-h a l s k y V.A., G r i s h i n E.V., E g o r o v T.A. A novel antifungal hevein-type peptide from Triticum kiharae seeds with a unique 10-cysteine motif. FEBS J., 2009, 276: 4266-4275 (doi: 10.1111/j.1742-4658.2009.07135.x).

15. Slavokhotova A.A., Odintsova T.I., Rogozhin E.A., Musolyamov A.K., Andre ev Y.A., Gris hi n E.V., Egorov T.A. Isolation, molecular cloning and antimicrobial activity of novel defensins from common chickweed (Stellaria media L.) seeds. Biochimie, 2011, 93: 450-456 (doi: 10.1016/j.biochi.2010.10.019).

16. Сёмина Ю.В., Щербакова Л.А., Девяткина Г.А. Антисепториозная активность фильтратов культуральной жидкости гриба Fusarium sambucinum и ее зависимость от состава питательных сред. Микология и фитопатология, 2011, 45: 563-570.

17. С ё мина Ю.В., Крэмер Р., Щербакова Л.А., Клокке Э., Нотнагель Т. Изучение возможности использования фильтрата культуральной жидкости непатогенного изолята FS-94 гриба Fusarium sambucinum для защиты растений моркови от Alternaria radicina. Вестник защиты растений, 2012, 2: 34-41.

18. Bock C.H., Shapiro Ilan D.I., Wedge D.E., Cantrell C.L. Identification of the antifungal compound, trans-cinnamic acid, produced by Photorhabdus luminescens, a potential biopesticide against pecan scab. J. Pest Sci., 2013, 87: 155-162 (doi: 10.1007/s10340-013-0519-5).

19. Duke S.O., Day an F.R., Romaine J.G., Rimando A.M. Natural products as sources of herbicides: current status and future trends. Weed Research, 2000, 40: 99-111 (doi: 10.1046/j.1365-3180.2000.00161.x).

20. Duke S.O., Baerson S.R., Cantrell C.L., Wedge D.E., Meepagala K.M., Pan Z., Rimando A.M., Schrader K., Tabanca N., Owens D.K., Dayan F.E. Phyto-chemicals for pest management: current advances and future opportunities. Recent Adv. Phyto-chem., 2013, 43: 71-94 (doi: 10.1007/978-3-319-00581-2-5).

21. Shcherbakova L., Semina Y., Nazarova T., Dorofeeva L., Dzhavakhi-ya V., Campbell B. Potential for integrated control of the wheat pathogen, Stagonospora nodorum, by Folicur and extracellular compounds produced by isolate FS-94 of Fusarium sambucinum. IOBC-WPRS Bulletin, 2013, 89: 455-458.

22. Javaid A., Amin M. Antifungal activity of methanol and n-hexane extracts of three Cheno-podium species against Macrophomina phaseolina. Nat. Prod. Res., 2009, 23(12): 1120-1127 (doi: 10.1080/14786410802617433).

23. С ё мина Ю.В., Щербакова Л.А., Девяткина Г.А. Исследование культуральной жидкости изолята FS-94, обладающей защитной активностью против Stagonospora nodorum.

Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук, 2012, 3: 55-57.

24. Назарова Л.Н. Фитосанитарная обстановка на посевах пшеницы в Российской Федерации (1991-2008 годы). Защита и карантин растений, 2010, 3: 70-80.

25. Kumar J., Sch a f e r P., H й ckelhoven R., Langen G., Baltruschat H., Stein E., Nagarajan S., Kogel K.-H. Bipolaris sorokiniana, a cereal pathogen of global concern: Cytological and molecular approaches towards better control. Mol. Plant Pathol., 2002, 3: 185-195 (doi: 10.1046/j.1364-3703.2002.00120.x).

26. Tylokowska K. Carrot seed-borne diseases caused by Alternaria species. In: Alternaria biology, plant diseases and metabolites /J. Chelkowski, A. Visconti (eds.). Elsevier Science Publishers, Amsterdam, 1992: 337-352.

27. Dickinson C.H. Leaf surface micro-organisms as pathogen antagonists and as minor pathogens, In: Strategies for control of cereal diseases /J.F. Jenkyn, R.T. Plumb (eds.). Blackwell Scientific Publications, Oxford, 1981: 101-121.

28. Richer D.L. Synergism — a patent view. Pesticide Sci., 1987, 19: 309-315 (doi: 10.1002/ps.2780190408).

1ФГБНУ Всероссийский НИИ фитопатологии, Поступила в редакцию

143050 Россия, Московская обл., Одинцовский р-н, 16 июня 2016 года

пос. Большие Вяземы, Институт, вл. 5, e-mail: semina_yulia@yahoo.com, larisa@vniif.ru;

2ФГБУН Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН,

119991 Россия, ГСП-1 Москва, ул. Губкина, 3, e-mail: omey@list.ru, odintsova2005@rambler.ru

Sel'skokhozyaistvennaya biologiya [Agricultural Biology], 2016, V. 51, № 5, pp. 739-745

STUDYING THE ACTIVITY OF Chenopodium album SEED EXTRACTS AND Fusarium sambucinum CULTURE LIQUID AGAINST SEVERAL PLANT PATHOGENIC FUNGI

Yu.V. Semina1, L.A. Shcherbakova1, M.P. Slezina2, T.I. Odintsova2

1All-Russian Research Institute of Phytopathology, Federal Agency of Scientific Organizations, 5, Institute, pos. Bol'shie Vyazemy, Odintsovskii Region, Moscow Province, 143050 Russia, e-mail semina_yulia@yahoo.com, larisa@vniif.ru; 2N.I. Vavilov Institute of General Genetics RAS, Federal Agency of Scientific Organizations, 3, ul. Gubkina, Moscow, 119333 Russia, e-mail omey@list.ru, odintsova2005@rambler.ru Acknowledgements:

The authors thank T. Korostyleva for plant collecting.

Supported by Russian Scientific Foundation

Received June 16, 2016 doi: 10.15389/agrobiology.2016.5.739eng

Abstract

Plant extracts and microbial culture liquids contain a great number of bioactive substances, including potential biofungicides, which are effective against plant deseases. Screening of extracts and cultural filtrates for ability to suppress several pathogenic fungi that damage various agricultural plants can result in discovery of new compounds with a broad range of fungicidal activity. This work is the first report on in vitro testing the activity of plant extracts, which obtained by serial extractions of Chenopodium album seeds with hexane followed by ethyl acetate and then with ethanol, and also Fusarium sambucinum culture liquid filtrate (CLF), against six widespread fungi (Alternaria alternata,

A. dauci, A. radicina, Bipolaris sorokiniana, Septoria tritici, Stagonospora nodorum) that are strongly pathogenic for several economically important crops. These fungi were found to demonstrate different sensitivity to CLF and seed extracts. Thus, CLFs with the activity level that was shown earlier for Stagonospora nodorum and A. radicina (effective dilutions up to 1:200 и 1:5, respectively) fully inhibited spore germination of all pathogens except B. sorokiniana, saving their antifugal activity to dilutions 1:5 (for A. dauci) or 1:50 (for Septoria tritici). Seed extracts possessed no toxicity against Stagonospora nodorum, Septoria tritici, A. dauci and A. radicina, but some of them reduced A. alternata and B. sorokiniana spore germination. For instance, after seed extraction with hexane followed by ethyl acetate, the number of germinated B. sorokiniana spores decreased by 66 % as compared to control. Hyphae of spores germinated in diluted CLF were morphologically defective and much shorter than control ones. Besides, a significant growth retardation of Stagonospora nodorum, Septoria tritici and

B. somkiniana mycelia was observed on agar media supplemented with CLF (100 ^g/ml). Collectively, these results suggest that further research of CFL and the seed extracts can result in identification of anifungal metabolites, which could be promising as biofungicides against leaf and glume blotches of wheat, spot blotch or common root rot of other cereals, and Alternaria diseases of carrot.

Keywords: Chenopodium album, Fusarium sambucinum, fungitoxicity, biofungicides, glume and leaf blotches, spot blotch, common root rot, Alternaria diseases.