تطبيقات فطر التريكوديرما في المكافحة الحيوية لأمراض النبات

تطبيقات فطر التريكوديرما في المكافحة الحيوية لأمراض النبات
Application of Trichoderma ssp in biological control of plant diseases
المقدمة :

جنس Trichodermaمن الفطريات التي تتكاثر لاجنسيا وتشكل النسبة الاكبر من الفطريات المعزولة من التربة وتقريبا تحتوي التربة 10-1000 وحدة تكاثرية من هذا الفطر في 1 غرام تربة .ويمكن لهذا الفطر ان يستعمر المواد النباتية الخشبية والعشبية ,حيث يكون الطور الجنسي TELEOMORPH (genus Hypocrea) الاكثر تواجدا .لا يعرف الطور الجنسي للعديد من السلالات , بما فيها معظم السلالات المستخدمة في المكافحة الحيوية
الأبواغ الكونيدية

استخدامات التريكوديرما

لها عدة استخدامات تجارية :
1- مجال الاغذية والنسيج
2- المكافحة الحيوية
3- محفز لنمو النبات
4- مصدر لنقل الجينات

أولا : مجال الاغذية والنسيج :
تنتج الانواع التابعة للتريكوديرما العديد من أنزيمات extracellular وبكميات وافرة والتي يتم استخدامها تجاريا في انتاج أنزيم السيللولاز وانزيمات اخرى يمكن ان تحلل السكريات المعقدة . ويستفاد منها في صناعة النسيج والاغذية .
فالسيلولاز الناتج عن التريكوديرما يستخدم في عملية biostoning للخامات denim التي تصنع منها أقمشة الجينز مما يعطيها المظهر القديم ونعومة الملمس وذلك بدل استخدام حجارة الغسيل .
كما تستخدم الانزيمات في مجال تغذية الدواجن لزيادة معدل الاستفادة من الهيميسيلليوز في الحبوب .

ثانيا : المكافحة الحيوية

عرفت التركوديرما بقدرتها المثبطة لنمو الفطريات منذ العام 1930 . وقد تم استخدام العديد من السلالات (T. harzianum , T. virens , T. viride , T. reesei , T. hamatum ,…) في المكافحة الحيوية للفطريات الممرضة للنباتات وعلى العديد من المحاصيل مثل الفريز والبقوليات والخيار والبندورة والفجل والقطن والشوندر السكري .. ومن الممرضات التي تمت مكافحتها حيويا بالتريكوديرما :
Armillaria, botrytis, fusarium, monilia, plasmopara, pythium, rhizoctonia, sclerotinia, verticillium, sclerotium,
آلية المكافحة الحيوية باستخدام التريكوديرما

هناك عدة خصائص تساهم في عملية المكافحة الحيوية الموجودة لدى جنس التريكوديرما

أ‌- المنافسة( competition)
ب‌- التسميد الحيوي وتحفيز الوسائل الدفاعية لدى النبات Biofertilization and stimulation of plant defense mechanisms
ت‌- تغيير الوسط الحيوي لبيئة الجذور Rhizosphere modification
ث‌- التضاد مع الفطريات الاخرى Antibiosis
ج‌- التطفل Mycoparasitism
ح‌- تعطيل عمل أنزيمات الممرض Inactivation of the pathogen’s enzymes

أ‌- المنافسة competition

ويتم ذلك من خلال آليتين
الاولى : Fungistasisوالتي هي قدرة هذا الفطر على التغلب على المواد المثبطة لنمو الفطريات والتي يمكن أن تتواجد قي الترية والناجمة عن المواد الاستقلابية المنتجة من قبل انواع حية أخرى بما فيها النباتات وأيضا قدرتها على البقاء والعيش ضمن ظروف شديدة التنافسية .
فالتريكوديرما تنمو بسرعة بعد اضافتها للتربة وذلك :
للمقاومة الطبيعية التي تتمتع بها ضد العديد من المواد السامة بما فيها المبيدات العشبية والفطرية ومبيدات الحشرات كالـ د.د.ت والمركبات الفينولية ولقدرتها على التعافي بسرعة بعد التراكيز العالية السمية لبعض هذه المركبات .
لذلك يعد التريكوديرما عنصر هام لمكافحة العديد من ممرضات النبات مثل :
R. solaniو P. ultimumو Sclerotium rolfsiiوذلك عندما تستخدم بالتناوب مع المبيدات الفطرية الاخرى مثل البينوميل والكابتان و .......وحتى بروميد الميثيل(شديد السمية ضار بالبيئة) .

الثانية :Competition for nutrients قدرتها التنافسية على العناصر الغذائية
عدم القدرة على الحصول على الغذاء او مايسمى Starvation من اهم مسببات الموت للكائنات الحية الدقيقة , لذلك تلعب المنافسة على الغذاء دورا هاما في المكافحة الحيوية للفطريات الممرضة للنبات fungal phytopathogens فمثلا قدرة بعض الكائنات الحية على انتاج السيدروفور siderophore للاستفادة من الحديد الموجود بالتربة وتحويله الى شكل غير قابل للاستفادة منه من قبل الكائنات الدقيقة الاخرى ,ففي الترب الفقيرة بالحديد يتم استخدام التريكوديرما بفعالية لمكافحة البيثيوم أكثر من الترب ذات المحتوى العالي من الحديد .
بالاضافة الى أن T. harzianum T35 يكافحFusarium oxysporum من خلال المنافسة على استعمار الريزوسفيروعلى الغذاء معا .
القدرة العالية التي يتمتع بها التريكوديرما في الحصول على العناصر الغذائية ومنافسة باقي الكائنات الاخرى تتمثل في قدرتها الحصول على الطاقة ATP من خلال استقلاب العديد من السكريات مثل السيللوزوالغلوكان والكيتين.
اذا منافسة على المكان – قدرة عالية للحصول على العناصر الغذائية مقارنة مع باقي الكائنات الحية الاخرى– تحويل الحديد لشيلات تمنع باقي الكائنات من الاستفادة منها من خلال انتاج السيدروفورات وبالتالي تثبط نموها.

المراجع :
Arora DK, Elander RP, Mukerji KG (eds) (1992) Handbook of applied mycology. Fungal Biotechnology, vol 4. Marcel Dekker, New York

Arst Jr HN, Peñalva MA (2003) pH regulation in Aspergillus and parallels with higher eukaryotic regulatory systems. Trends Genet 19:224-231

Benítez T, Delgado-Jarana J, Rincón AM, Rey M, Limón MC (1998) Biofungicides: Trichoderma as a biocontrol agent against phytopathogenic fungi. In: Pandalai SG (ed) Recent research developments in microbiology, vol. 2. Research Signpost, Trivandrum, pp 129-150

Brunner, K., C. K. Peterbauer, R. L. Mach, M. Lorito, S. Zeilinger, and C. P. Kubicek. 2003. The Nag1 N-acetylglucosaminidase of Trichoderma atroviride is essential for chitinase induction by chitin and of major relevance to biocontrol. Curr. Genet. 43, 289−295

Chet, I., Harman, G. E. & Baker, R. Trichoderma hamatum: its hyphal interactions with Rhizoctonia solani and Pythium spp. Microb. Ecol. 7, 29−38 (1981).

Chet I, Inbar J (1994) Biological control of fungal pathogens. Appl Biochem Biotechnol 48:37-43

Chet I, Inbar J, Hadar I (1997) Fungal antagonists and mycoparasites. In: Wicklow DT, Söderström B (eds) The Mycota IV: Environmental and microbial relationships. Springer-Verlag, Berlin, pp 165-184

Delgado-Jarana J, Pintor-Toro JA, Benítez T (2000) Overproduction of -1,6-glucanase in Trichoderma harzianum is controlled by extracellular acidic proteases and pH. Biochim Biophys Acta 1481:289-296

Delgado-Jarana J, Rincón AM, Benítez T (2002) Aspartyl protease from Trichoderma harzianum CECT 2413: cloning and characterization. Microbiology 148:1305-1315

Eisendle M, Oberegger H, Buttinger R, Illmer P, Haas H (2004) Biosynthesis and uptake of siderophores is controlled by the PacC-mediated ambient-pH regulatory system in Aspergillus nidulans. Euk Cell 3:561-563

Elad, Y. , Rav David, D., Levi, T.,Kapat, A, Kirshner, B. Gorin, E. and Levine, A. (1998) Trichoderma harzianum T39 - mechanisms of biocontrol of foliar pathogens. Modern Fungicides and Antifungal Compounds II, Intercept Ltd, Handover, Hampshire, UK, pp. 459-467.

Franken P, Khun G, Gianinazzi-Pearson V (2002) Development and molecular biology of arbuscular mycorrhizal fungi. In: Osiewacz HD (ed) Molecular biology of fungal development. Marcel Dekker, New York, pp 325-348

Harman GE, Howell CR, Viterbo A, Chet I, Lorito M (2004) Trichoderma species-opportunistic, avirulent plant symbionts. Nature Reviews 2:43-56

Howell CR (1998) The role of antibiosis in biocontrol. In: Harman GE, Kubicek CP (eds) Trichoderma & Gliocladium, vol. 2. Taylor & Francis, Padstow, pp 173-184

Howell CR (2003) Mechanisms employed by Trichoderma species in the biological control of plant diseases: the history and evolution of current concepts. Plant Dis 87:4-10

Inbar, J., Menendez, A. & Chet, I. Hyphal interaction between Trichoderma harzianum and Sclerotinia sclerotiorum and its role in biological control. Soil Biol. Biochem. 28, 757−763 (1996).
Latorre BA, Lillo C, Rioja ME (2001) Eficacia de los tratamientos fungicidas para el control de Botrytis cinerea de la vid en función de la época de aplicación. Cien Inv Agr 28:61-66

Limón MC, Chacón MR, Mejías R, Delgado-Jarana J, Rincón AM, Codón AC, Benítez T (2004) Increased antifungal and chitinase specific activities of Trichoderma harzianum CECT 2413 by addition of a cellulose binding-domain. Appl Microbiol Biotechnol 64:675-685

McIntyre M, Nielsen J, Arnau J, van der Brink H, Hansen K, Madrid S (eds) (2004) Proceedings of the 7th European Conference on Fungal Genetics. Copenhagen, Denmark

Monte E (2001) Understanding Trichoderma: between biotechnology and microbial ecology. Int Microbiol 4:1-4

Nature Reviews Microbiology 2, 43-56 (2004); doi:10.1038/nrmicro797
TRICHODERMA SPECIES — OPPORTUNISTIC, AVIRULENT PLANT SYMBIONTS

Osiewacz HD (ed) (2002) Molecular biology of fungal development. Marcel Dekker, New York

Prusky D, Yakoby N (2003) Pathogenic fungi: leading or led by ambient pH? Mol Plant Pathol 4:509-516

Rey M, Delgado-Jarana J, Benítez T (2001) Improved antifungal activity of a mutant of Trichoderma harzianum CECT 2413 which produces more extracellular proteins. Appl Microbiol Biotechnol 55:604-608

Roco A, Pérez L (2001) In vitro biocontrol activity of. Trichoderma harzianum on Alternaria alternata in the pre-. sence of growth regulators. Electronic J Biotechnol 4: 68–73

Samuels, G. J. (1996) Trichoderma: a review of biology and. systematics of the genus. Mycological Research 100: 923–935

Schirmböck, M. et al. Parallel formation and synergism of hydrolytic enzymes and peptaibol antibiotics, molecular mechanisms involved in the antagonistic action of Trichoderma harzianum against phytopathogenic fungi. Appl. Environ. Microbiol. 60, 4364−4370 (1994).

Siddiqui ZA; Mahmood I. 1996. Biological control of Heterodera cajani and Fusarium udum on pigeonpea by Glomus mosseae, Trichoderma harzianum, and Verticillium chlamydosporium. ISRAEL JOURNAL OF PLANT SCIENCES. 44(1):49-56

Smith, S. E. & Read, D. J. Mycorrhizal Symbiosis.Academic, San Diego, 1997

Systematic Botany and Mycology Laboratory website [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

Tjamos EC, Papavizas GC, Cook RJ (eds) (1992) Biological control of plant diseases. Progress and challenges for the future. Plenum Press, New York

TRONSMO A, DENNIS C. The use of Trichoderma species to control strawberry fruit rot[J]. Netherlands Journal of plant pathology, 1977,83:449-455

Vey A, Hoagland RE, Butt TM (2001) Toxic metabolites of fungal biocontrol agents. In: Butt TM, Jackson C, Magan N (eds) Fungi as biocontrol agents: Progress, problems and potential. CAB International, Bristol, pp 311-346

Vyas SC, Vyas S (1995) Integrated control of dry root of soybean. In: Lyr H, Russell PE and Sisler HD (eds) Modern fungicides and antifungal compounds. Intercept, Andover, pp 565-572

Wiest A, Grzegorski D, Xu B, Goulard C, Rebuffat S, Ebbole DJ, Bodo B, Kenerley C (2002) Identification of peptaibols from Trichoderma virens and cloning of a peptaibol synthetase. J Biol Chem 277:20862-20868

WYSS P, BOLLER T, WIEMKEN A. Testing the effect of biological control agents on the formation of vesicular arbuscular mycorrhiza[J].Plant Soil,1992,147:159-162

Zeilinger, S. et al. Chitinase gene expression during mycoparasitic interaction of Trichoderma harzianum with its host. Fungal Genet. Biol. 26, 131−140 (1999