Косовська Н. А. Алелопатичні властивості метаболітів Glycine max (L.) Merr. як екологічний чинник регуляції фітопатогенного мікобіому.

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0824U001271

Облікова картка дисертації

0824U001271.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 101 - Екологія

Спеціалізована вчена рада

ID 5084

Інститут агроекології і природокористування Національної академії аграрних наук України

Анотація

Дисертаційну роботу присвячено вивченню механізмів взаємодії алелопатичних метаболітів Glycine max (L.) Merr. у системі із фітопатогенним мікобіомом – ґрунтом та агрономічно цінними мікроорганізми. Доведено, що частота трапляння фітопатогенних мікроміцетів у філосфері та ризосфері рослин Glycine max є показником екологічого ризику в агроценозі сої, в умовах Центрального Лісостепу України, в мікобіомі рослин сої домінують гриби роду Fusarium, серед яких провідне місце займають види F. solani та F. keratoplasticum. Сорти рослин G. max Вишиванка, Сузір’я та Кент, за взаємодії з мікроорганізмами ‒ складовими біопрепаратів Мікохелп та Фітоцид, утворюють кореневі екзометаболіти, які істотно диференціюються за впливом на швидкість радіального росту міцелію грибів F. keratoplasticum та F. solani. Це контролюється антифунгальною активністю кореневих екзометаболітів рослин сої, що залежить від сигналінгу бактерій, які є основою біопрепаратів. Інтенсивність споруляції грибів роду Fusarium залежить від впливу кореневих екзометаболітів рослин G. max, утворених за взаємодії з біопрепаратами і диференціюється за цією ознакою. За взаємодії рослин сої сорту Кент з біопрепаратом Фітохелп чисельність олігонітрофільних бактерій у ризосфері рослин істотно знижується (на 48,7%), в той час як у ризосфері сорту сої Сузір’я – залишається незмінною як за взаємодії з Фітохелпом, так і Мікохелпом. Чисельність неактивних спорових форм бактерій у ризосфері сої знижується в 2,9–5,0 разів відповідно, а за значеннями коефіцієнтів оліготрофності, мінералізації, іммобілізації азоту та педотрофності рослин послаблюються процеси деструкції органічної речовини. За взаємодії рослин сої сортів Сузір’я і Кент з біопрепаратами Мікохелп і Фітохелп, створеними на основі мікроміцетів і бактерій: B. subtilis, Azotobacter, Enterobacter та Enterococcus, значно підвищується мікробіологічна активність ризосферного ґрунту (в 3,3–18,3 рази та активізується розвиток мікроорганізмів (у 5,3–18,8 разів); Чисельність олігонітрофільних бактерій у ризосфері рослин сої істотно залежить як від сорту так і біопрепарату. В той час як, за взаємодії рослин сої сорту Кент з біопрепаратом Фітохелп чисельність олігонітрофільних знижується (на 48,7 %), а з біопрепаратом Мікохелп зростає в 3,8 рази, то за взаємодії рослин сої сорту Сузір’я як з Фітохелпом так і з Мікохелпом залишається незмінною. Чисельність неактивних спорових форм бактерій у ризосфері рослин сої знижується в 2,9–5,0 разів відповідно, а також, за значеннями коефіцієнтів оліготрофності, мінералізації, іммобілізації азоту та педотрофності у ризосфері рослин послаблюються процеси деструкції органічної речовини і посилюється її синтез. За взаємодії рослин сої Кент і Сузір’я з мікроорганізмами ‒ складовими біопрепарату Фітохелп підвищується активність лакази, яка є показником швидкості деструкції лігнінвмісних рослинних решток, та зростає чисельність меланінвмісних мікроміцетів, задіяних у формуванні гумусової матриці по меланіновому шляху, про що свідчить більш високий відсоток лабільних форм гумусу. Взаємодія рослин сої (сорт Сузір’я) з мікроорганізмами біопрепаратів (Фітохелп і Мікохелп) призводить до зменшення вмісту Cr, Pb, Sr, Ti у ризосфері рослин сої. За взаємодії рослин з Мікохелпом, який містить фосфатмобілізуючі мікроорганізми, у ризосфері в 1,2 рази збільшується кількість фосфору. Кореневі ексудати рослин сої сортів Сузір’я та Кент, за взаємодії з біопрепаратами Фітохелп і Мікохелп, різняться за кількісним складом комплексу фенольних сполук. Біохімічний профіль сорту сої Сузір’я представлено шістьма речовинами з коефіцієнтами утримання: Rf~0,12; 0,32; 0,37; 0,43; 0,60; 0,98, а біохімічний профіль сорту сої Кент лише двома речовинами із коефіцієнтами утримання: Rf~0,37 і 0,43. Кореневі водні екстракти рослин сої сортів Вишиванка та Сузір’я, за взаємодії з біопрепаратами Фітохелп і Мікохелп, містять монокарбонові кислоти та спирти, прості феноли, флавоноїди, поліфеноли з системою кон’югованих зв’язків. Серед них переважають монокарбонові кислоти та спирти. За взаємодії рослин сої сортів Сузір’я та Вишиванка з біопрепаратами Фітохелп та Мікохелп знижується процес дифузії речовин та посилюється цілісність плазматичної мембрани клітин кореня. У кореневих екзометаболітах суттєво знижується вміст монокарбонових кислот та спиртів порівняно з контрольним варіантом (відповідно 0,32‒1,41 мкг/мл проти 2,42 мкг/мл, та 0,63‒1,04 проти 1,09 мкг/мл). Генетично ідентифікований ендофітний штам P. putida PPEP2-SEGM-0220 (GenBank: MW255059.1), виділений з тканин насіннєвої шкірки сої, характеризується рістстимулюючою активністю щодо коренеутворення проростків сої (довжина кореневої системи становила 44,4 см проти 19,1 см у контролі), стимулює ріст головних і бічних коренів, виявляє позитивний хемотаксис до рутин-амонійного комплексу, іонізована форма якого є біологічно активною і виконує функцію селективного атрактанту для симбіотичних мікроорганізмів у ризосфері рослин сої.

Читати повністю

Публікації

1. Екологічна та біологічна безпека України: колективна монографія за науковою редакцією О.І. Дребот, А.І. Парфенюк. Київ: Видавництво НУБіП України, 2022. 322с. (Розділ 5. Біоремедіація забруднених ґрунтів та підвищення їхньої біологічної активності (Бородай В.В., Косовська Н.А., Ліщук А.М., Карачинська Н.В., Яковенко Д.О.))

2. Гаврилюк Л.В., Косовська Н.А., Парфенюк А.І., Мостов’як І.І. Вплив екзометаболітів рослин різних сортів сої на швидкість радіального росту Fusarium graminearum. Агроекологічний журнал. 2019. №4. С. 55‒59. https://doi.org/10.33730/2077-4893.4.2019.189454

3. Безноско І.В., Косовська Н.А., Мінералова В.О., Козін В.В., Мінералов О.І. Ріст і розвиток фітопатогенних мікроміцетів за впливу суміші ефірних олій. Збалансоване природокористування. 2020. №4. С.193‒198. https://doi.org/10.33730/2310-4678.4.2020.22665

4. Парфенюк А.І., Гаврилюк Л.В., Косовська Н.А., Безноско І.В., Драга М.В. Вплив екзометаболітів рослин різних сортів сої на агресивність та інтенсивність споруляції Fusarium graminearum Schw. Збалансоване природокористування. 2021. №1. С. 59‒67. https://doi.org/10.33730/2310-4678.1.2021.231875

5. Безноско І.В., Горган Т.М., Гаврилюк Л.В., Туровнік Ю.А., Косовська Н.А. Патогенний мікобіом насіння сортів культурних рослин. Агроекологічний журнал. 2021. №1. С. 81‒87. https://doi.org/10.33730/2077-4893.1.2021.227242

6. Бородай В.В., Косовська Н.А., Парфенюк А.І., Тертична О.В. Вплив біопрепаратів Фітохелп і Мікохелп на мікробіоту ґрунту за вирощування сої (Glycine max (L.) Merr.). Агроекологічний журнал. 2022. №1. С. 99‒109. https://doi.org/10.33730/2077-4893.1.2022.255183

7. Парфенюк А.І., Косовська Н.А., Бородай В.В., Туровнік Ю.А., Кореневі екзометаболіти, як екологічний чинник у взаємодії культурних рослин з ґрунтовими мікроорганізмами Агроекологічний журнал. 2022. № 3. С. 62‒74. https://doi.org/10.33730/2077-4893.3.2022.266410

8. Kosovska N., Makarenko N., Bondar V., Matviikiv A., Symochko L. Soil microbiome under the influence of nano and biopreparations. International Journal of Ecosystems and Ecology Science (IJEES). 2022. 12(3). P. 1‒8. https://doi.org/10.31407/ijees12.301

9. Парфенюк А.І., Безноско І.В., Туровнік Ю.А., Бородай В.В., Косовська Н.А. Визначення шляхів формування ценотичних популяцій мікроміцетів в агроценозах культурних рослин. Науково-методичні рекомендації. Київ: ІАП, 2023. 22 с.

10. Гаврилюк Л.В., Терновий Ю.В., Остапюк Н.А. Взаємодія фітопатогенних мікроміцетів з рослинами сої за органічної технології вирощування. «Мікробіологія в сучасному сільськогосподарському виробництві»: Матеріали ХІІ Наукової конференції молодих вчених (Чернігів, 24‒25 жовтня 2018 р.). Чернігів: видавець Брагинець О.В., 2018. С. 192‒195.

11. Терновий Ю.В., Гаврилюк Л.В., Остапюк Н.А. Мікобіота насіння гібридів сої за органічної технології вирощування. «Екологічна безпека та збалансоване природокористування в агропромисловому виробництві»: Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції (Київ, 4‒6 липня 2018 р.). Київ: ДІА, 2018. С. 155‒159.

12. Косовська Н.А., Парфенюк А.І., Фуртат І.М., Гаврилюк Л.В. Вплив екзометаболітів рослин сортів сої та технології їх вирощування на фізіолого-біохімічні властивості Fusarium graminearum. «Vin Smart Eco»: Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції (Вінниця, 16‒18 травня 2019 р.). Вінниця: КВНЗ «Вінницька академія неперервної освіти», 2019. С. 51‒52.

13. Гаврилюк Л.В., Парфенюк А.І., Туровнік Ю.А., Косовська Н.А. Регуляція фітопатогенної мікобіоти рослин сої в умовах органічного виробництва. «Vin Smart Eco»: Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції (Вінниця, 16‒18 травня 2019 р.). Вінниця: КВНЗ «Вінницька академія неперервної освіти», 2019. С. 237‒239.

14. Voloshchuk N., Vasylchenko O., Kosovska N., Sorokin O., Shyrina T., Palchykovska L., Bashta O. Antifungal activity of new quinolone and acridone derivatives. «78th Annual Meeting of the Northeastern Division American Phytopathological Society Program and Abstracts» (USA, April 3‒5, 2019). USA, 2019

15. Безноско І.В., Гаврилюк Л.В., Туровнік Ю.А., Горган Т.М., Косовська Н.А. Формування мікобіому насіння сортів культурних рослин в умовах органічного виробництва. «Інноваційні зернопродукти і технології»: Матеріали Всеукраїнської наукової інтернет-конференції (Умань, 19 лютого 2021 р.). Умань, 2021. 97 с.

16. Косовська Н.А., Бородай В.В. Біорізноманітність фітопатогенних грибів на насінні сої сортів Лія та Кассіді. «Екологічна безпека та збалансоване природокористування в агропромисловому виробництві»: Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції (Київ, 7‒8 липня 2021 р.). Київ: ДІА, 2021. С. 100‒102.

17. Бородай В.В., Косовська Н.А. Фітопатогенний мікробіом рослин сої сорту Кент, вирощених в умовах органічного виробництва. «Збалансоване природокористування: традиції, перспективи та інновації»: Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції (Київ, 7‒8 липня 2021 р.). Київ: ДІА, 2021. С. 19‒21.

18. Косовська Н.А., Ліханов А.Ф., Бородай В.В., Парфенюк А.І. Роль ізофлавоноїдів кореневих ексудатів сої у рослинно-мікробних взаємодіях. «Екологічна безпека та збалансоване природокористування в агропромисловому виробництві»: Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції (Київ, 7–8 липня 2022 р.). Київ. 2022. Частина 1. С.179‒183.

19. Kosovka N.A., Matsenko Y.S., Borodai V.V. Rate of radial growth of Fusarium solani mycelium under the influence of root exometalobites of soy plants. «Modern aspects of microbiology, virology and biotechnology in wartime and post-war period»: Materials of the international scientific and practical conference (Kyiv, November 15‒16, 2023). Kyiv, 2023. P.104‒106.

Читати повністю

Схожі дисертації

0824U001378

Крижановська Яна Павлівна

"Захист водних екосистем від забруднення мінералізованими стічними водами"

0824U000771

Павловська Марія Олексіївна

Процеси самовідновлення екосистеми Чорного моря за дії ксенобіотиків різного походження

0824U000641

Міняйло Надія Віталіївна

Вплив біотичних та абіотичних чинників і порушення агроландшафтів на ентомологічне біорізноманіття

0824U000514

Разанова Алла Михайлівна

Інтенсивність накопичення важких металів розторопшею плямистою (Silybum marianum L.) залежно від удобрення в умовах Лісостепу Правобережного

0824U000396

Король Катерина Анатоліївна

Екологічний моніторинг сміттєзвалищ туристично-рекреаційного комплексу Львівської області