Переваги застосування ендомікоризних грибів у інокулянтах Rootella за умов водного дефіциту

За останні 35 років всесвітня посуха спричинила зменшення врожаю кукурудзи на 40% та на 21% — пшениці (Daryanto, 2016). Звісно, те, що нестача вологи негативно впливає на фізіологію, розвиток рослин та кількісні характеристики врожаю, — не новий факт.

Дефіцит вологи є вирішальним фактором для врожайності рослин на земній кулі, що викликає низку морфологічних, біохімічних, фізіологічних та молекулярних змін, які комплексно негативно впливають на продуктивність рослин в цілому. Однак у природі рослини часто асоціюються з мікроорганізмами, які можуть модулювати реакції рослин на дефіцит води. Серед них є вже відомі симбіотичні арбускулярні (АБМ) або ендомікоризні гриби, що здатні утворювати симбіоз із приблизно 80% судинних рослин і приблизно з 90% сільськогосподарських рослин. Протягом останніх десятиліть інтерес науковців до розкриття механізмів взаємодії рослин із мікроорганізмами невпинно зростає. Дослідження цієї теми може допомогти в розробці нових стратегій підвищення врожайності та стресостійкості сільськогосподарських культур.

Міжнародний науковий сільськогосподарський Volcani Center теж не залишився осторонь вирішення проблеми водного дефіциту. Мікологи компанії GroundWork BioAg створили лінійку препаратів Rootella, що мають у своєму складі вид ендомікоризних грибів Glomus intraradices. Концентрації всіх формуляцій продуктів у них екстремально високий — 20,8 тис. пропагул на грам. Пропагули — це визначені за допомогою декількох мікробіологічних і гістологічних тестів інфекційно-здатні частини гриба. Тобто гіфи, спори та інокульовані корені, що здатні утворювати нові колонії ендомікоризних грибів. Також варто зазначити, що штам гриба Glomus intraradices у препаратах Rootella був виділений у природних умовах ізраїльської пустелі Негев, що сприяє вищій ефективності проростання гриба в засушливих регіонах. Далі ми детальніше охарактеризуємо основні особливості механізмів дії ендомікоризних грибів на фізіологічні процеси рослин за нестачі вологи (Katalin Rosta, 2019).

Перевагами ендомікоризи, що сприяють підвищенню стресостійкості рослин до дефіциту вологи, є: посилене засвоєння води та поживних речовин, зміни у фізіології рослини-господаря, наприклад, підвищення інтенсивності фотосинтезу, осмотична корекція, вплив на певні фітогормони та антиоксидантні системи (Ruiz-Lozano, 2018).

На рисунку зображено дві основні стратегії, за допомогою яких ендомікориза може індукувати безліч механізмів захисту в боротьбі рослин із посухою. Першою з них є стратегія пом’якшення впливу посухи, яка має відношення до непрямих переваг арбускулярних грибів і має такі елементи впливу:

посилене водозабезпечення через розгалужену мережу гіфів;

покращені властивості ґрунту завдяки ендомікоризним грибам, що виробляють гломалін, слизи та полісахариди, які діють на зв’язування частинок ґрунту (Kruger, 2012).

Другою стратегією є підвищення стійкості рослини до посухи, що відбувається під впливом мікоризи завдяки активізації таких складових:

підвищення інтенсивності фотосинтезу;

інтенсивніше поглинання води, NPК, що сприяє збільшенню концентрації білка в рослині в умовах посухи. Підвищення швидкості засвоєння рослинами азоту (N) в посуху відбувається в результаті прямого поглинання гіфами NO3- або NH4+;

фітогормональні зміни, що проявляються зниженням концентрації абсцизової кислоти та підвищенням концентрації ауксину, жасмонової кислоти.

Варто додати, що фітогормони є важливими сигнальними молекулами для взаємодії між рослинами та грибами (Ludwig-Muller, 2010). Зміни гомеостазу певних рослинних гормонів також впливають на стійкість рослин до абіотичних стресів. Так, абсцизова кислота (AБК) — це найголовніший гормональний сигнал стресу, яка модулює/впливає на коефіцієнт транспірації, гідропровідність кореня та експресію аквапорину (це трансмембранний білок, що має вирішальне значення при осморегуляції). Відомо, що концентрація АБК підвищується в тканинах рослин в умовах посухи, що включає механізм закриття продихів та активацію захисних генів. Нижча концентрація АБК була виявлена в коренях та листках мікоризованих рослин порівняно з немікоризними рослинами в умовах посухи (Sa`nchez-Romera, 2018).

Гормон росту ауксин є ключовим регулятором процесів ініціації, росту та розвитку кореневих волосків. В умовах посухи мікоризація кореневої системи вищих рослин викликає експресію генів, відповідальних за біосинтез ІАА. Це призводить до значно більшого накопичення ауксину у кореневій системі мікоризованих рослин та впливає на її інтенсивний розвиток.

Ці результати вказують на нейтралізацію ендомікоризними грибами абіотичного стресу. Також одним із наслідків посухи є синтез реакційноздатних видів кисню та вільних радикалів у хлоропластах та мітохондріях. Надмірна кількість останніх призводить до окисного стресу через пошкодження мембранних ліпідів, білків і нуклеїнових кислот і навіть спричиняє загибель клітин. Інокуляція рослин мікоризою в умовах посухи значно підвищує концентрацію антиоксидантів (глутатіона, аскорбінової кислоти, алкалоїдів, каротиноїдів, токоферолу тощо) у рослинних клітинах, що потерпають від водного дефіциту (Rahimzadeh, 2017).

Ендомікоризні гриби Glomus intraradices у препаратах Rootella володіють усіма вищезгаданими характеристиками та ефективно проявляють їх у дії на сільськогосподарські культури. Здатність виділеного компанією Groundwork BioAg штаму грибів проростати в регіонах із нестачею вологи є досить привабливою для реалій українського клімату. Розуміючи проблеми сільського господарства нашої країни, компанія Stoller Ukraine стала офіційним партнером Groundwork BioAg.

Важливо! Обробка насіння озимих культур мікоризним інокулянтом Rootella в умовах осіннього дефіциту вологи забезпечить такі переваги:

рівномірне проростання насіння;

підвищення стійкості культур до нестачі вологи;

посилення розвитку кореневої системи;

інтенсивне поглинання поживних речовин;

успішну перезимівлю озимих культур.

Варто зазначити, що деякі фактори згубно впливають на мікоризацію рослин. Серед них:

використання системних фунгіцидів;*

вплив прямих сонячних променів;

високий рівень фосфорних добрив або компосту;

несприятливі умови зберігання інокулянту;

використання після вказаного терміну придатності. Зважаючи на зазначені вище основні переваги мікоризації за умов нестачі вологи, обробка посівного матеріалу ендомікоризними грибами є важливим фактором збереження потенційної врожайності рослин та забезпечення продукції високої якості.

*Сумісність засобів захисту рослин із препаратами Rootella можна перевірити на сайті компанії Groundwork BioAg у вкладці Overview за допомогою інструменту Compatibility Tool.