Půdní bakterie jako perspektivní nástroj biologické ochrany bramboru proti měkké hnilobě

Sýkorová H.¹, Kadavá J.¹, Savická D.¹, Lupták M.¹, Houdová B.¹, Loubová V.^{2, 3}, Kmoch M.², Demnerová K.¹

¹VŠCHT Praha, ²VÚ bramborářský Havlíčkův Brod, ³MENDELU Brno

Úvod

Měkká hniloba hlíz a černání stonku patří mezi nejvýznamnější bakteriální choroby bramboru. Původci těchto onemocnění, bakterie rodů Pectobacterium a Dickeya, způsobují rozklad rostlinných pletiv, zhoršují skladovatelnost hlíz a mohou vést k významným ekonomickým ztrátám. Možnosti přímé ochrany jsou omezené, a proto se stále větší pozornost věnuje biologickým metodám založeným na využití přirozeně se vyskytujících mikroorganismů.

Cíl práce

Cílem práce bylo vyhledat půdní bakterie s antagonistickou aktivitou vůči původcům měkké hniloby brambor, charakterizovat jejich vlastnosti a vybrat perspektivní kandidáty pro další vývoj biologických přípravků.

Metody

Vzorky půdy byly odebrány z 20 lokalit využívaných k pěstování brambor. Získané vzorky byly mikrobiologicky analyzovány na několika typech kultivačních médií umožňujících izolaci různých skupin bakterií. Celkem bylo získáno 640 bakteriálních izolátů. Antimikrobiální aktivita izolátů byla testována vůči bakteriím P. atrosepticum, P. carotovorum a D. solani. Perspektivní izoláty byly dále hodnoceny z hlediska pektinolytické a amylolytické aktivity, aby byly vyloučeny kmeny potenciálně schopné poškozovat rostlinná pletiva. Vybrané izoláty byly následně identifikovány metodou MALDI-TOF MS.

Výsledky

Mikrobiologický rozbor potvrdil vysokou biologickou aktivitu všech analyzovaných půd. Celkové počty kultivovatelných bakterií se pohybovaly převážně v rozmezí 10⁶ až 10⁷ KTJ/g sušiny půdy. Antimikrobiální aktivita alespoň vůči jednomu testovanému patogenu byla potvrzena u 89 izolátů. Významným zjištěním bylo, že 47 izolátů inhibovalo růst všech tří testovaných pektinolytických bakterií současně (Obr. 1).

Obr. 1: Vennův diagram znázorňující počty izolátů aktivních proti jednotlivým testovaným pektinolytickým bakteriím a překryvy jejich účinnosti.

Při testování enzymových aktivit se ukázalo, že všechny izoláty byly schopny růstu na médiích obsahujících pektin nebo škrob jako jediný zdroj uhlíku, avšak výrazné hydrolytické zóny byly pozorovány pouze u části z nich (Obr. 2). Izoláty vykazující vysokou extracelulární enzymatickou aktivitu byly z dalších experimentů vyřazeny.

Obr. 2: Detekce amylolytické (A) a pektinolytické (B) aktivity vybraných izolátů na pevných kultivačních médiích. Hydrolytické zóny kolem kolonií svědčí o extracelulární degradaci škrobu, respektive pektinu.

Proces postupného výběru kandidátních bioagens od primárního screeningu až po identifikaci čistých kmenů je schematicky znázorněn na Obr. 3. Po přečištění bylo získáno 53 čistých kmenů s potvrzenou antagonistickou aktivitou. Jejich identifikace odhalila výraznou převahu zástupců rodu Serratia, kteří tvořili téměř polovinu všech získaných kmenů. Tento výsledek je zajímavý, protože bakterie rodu Serratia sdílejí s původci měkké hniloby podobné prostředí a patří do stejného řádu Enterobacterales. Lze proto předpokládat, že významnou roli v jejich antagonistické aktivitě hrají kompetiční mechanismy a produkce antimikrobiálních látek.

Obr. 3: Schéma postupné selekce půdních izolátů od primárního screeningu antimikrobiální aktivity po identifikaci perspektivních kandidátních kmenů.

Výsledky potvrzují, že půdy využívané k pěstování brambor představují významný zdroj bakterií s potenciálem využití v biologické ochraně. Vybrané izoláty budou dále testovány na hlízách, ve skleníkových podmínkách a v polních pokusech.

Poděkování

Příspěvek byl zpracován s podporou Ministerstva zemědělství ČR – projekt NAZV QL24010148 „Alternativní způsoby biologické ochrany bramboru za využití bioagens a látek přírodního původu“.