Fusarium spp. - проузроковачи фузариозне трулежи плода јабуке и могућности сузбијања

Abstract

Јабука је веома цењена воћна врста, чији плодови су због могућности дугог чувања доступни на тржишту целе године. Међутим, током складиштења јабуке могући су значајни губици који настају као последица физиолошких и паразитних обољења. Последњих година све чешће се детектују врсте рода Fusarium као проузроковачи трулежи јабуке у складиштима, а у Републици Србији су детектоване врсте Fusarium avenaceum и Fusarium graminearum. Надаље, ови патогени имају способност за продукцију микотоксина, што може довести до контаминације плодова и производа од јабуке микотоксинима. Циљеви овог рада су били да се утврди присуство и распрострањеност врста Fusarium avenaceum и Fusarium graminearum на ускладиштеним плодовима јабуке у АП Војводини; надаље, да се детектовањем разлика у морфолошким, патогеним,о овим врстама, а филогенетском анализом допринесе бољем сагледавању биодиверзитета популације ове две врсте у Републици Србији; да се утврди да ли потенцијал изолата Fusarium spp. за производњу микотоксина представља ризик од контаминације плодова и производа од јабуке. Такође, циљ је био да се дефинишу могућности сузбијања Fusarium врста на плодовима јабуке биолошким и физичким мерама. Утврђено је да се заступљеност врста рода Fusarium на плодовима јабуке са симтомима трулежи на територији АП Војводине кретала од 17,74%, током 2016. године, преко 7,94% током 2017. године, до 11,21% током 2018. године, при чеми је доминантна врста F. avenaceum. На основу морфолошких карактеристика сакупљени изолати су груписани у четири морфолошке групе. Утврђено је да изолати врсте F. graminearum формирају полни стадијум у лабораторијским условима, док изолати F. avenaceum нису развили полни стадијум. Универзалним прајмерима ITS1/ITS4 и EF1/EF2 секвенце циљних региона се могу успешно амплификовати и користити за филогенетску анализу, док се прајмерима специфичним за врсту F. avenaceum (FA-ITSF/ FA-ITSR) поуздано може детектовати ова врста. Утврђен је капацитет за производњу микотоксина зеараленон и деоксиниваленол ELISA тестом у хранљивој подлози од јабуке и на инокулисаним плодовима јабуке. Анализом генома биоинформатичким алатима утврђен је изузетно велики потенцијал оба испитивана изолата за продукцију различитих секундарних метаболита, укључујући и микотоксине. Утврђено је да су сва испитана етарска уља (Origanum vulgare, Satureja hortensis, Ocimum basilicum и Salvia sclarea), као и хидролат етарског уља Satureja hortensis испољила снажно антифунгално дејство против проузроковача фузариозне трулежи плодова јабуке. Утврђено је снажно инхибиторно дејство биолошких агенаса на развој колоније тестираних изолата у следећим концентрацијама: Bacillus spp. (1,5; 2 и 2,5%) и Streptomyces hygroscopicus (4 и 5%) in vitro, док је у in vivo испитивању виша испитана концентрација (5%) биолошког агенса Bacillus spp. испољила снажно инхибиторно дејство на развој трулежи, а у случају S. hygroscopicus обе концентрације (5 и 100%) су испољиле снажно инхибиторно дејство. Утврђена је снажна инхибиција раста колонија тестираних изолата применом биолошког агенса Bacillus velezensis у in vitro огледу у свим тестираним концентрацијама. У in vivo огледу утврђено је да третмани топлом водом поседују високи потенцијал за сузбијање оба испитивана проузроковача фузариозне трулежи на плодовима јабуке, међутим, неопходна је виша температура и дужи периоди излагања за инхибицију раста врсте F. avenaceum у односу на врсту F. graminearum. Утврђено је да третман са 1-MCP и DCA услови складиштења значајно утичу на развој фузариозне трулежи на плодовима јабуке, међутим, по престанку складиштења, њихов инхибиторни ефекат престаје. молекуларним, филогенетским и токсиколошким карактеристикама ове две врсте прошири укупно знање

Jabuka je veoma cenjena voćna vrsta, čiji plodovi su zbog mogućnosti dugog čuvanja dostupni na tržištu cele godine. Međutim, tokom skladištenja jabuke mogući su značajni gubici koji nastaju kao posledica fizioloških i parazitnih oboljenja. Poslednjih godina sve češće se detektuju vrste roda Fusarium kao prouzrokovači truleži jabuke u skladištima, a u Republici Srbiji su detektovane vrste Fusarium avenaceum i Fusarium graminearum. Nadalje, ovi patogeni imaju sposobnost za produkciju mikotoksina, što može dovesti do kontaminacije plodova i proizvoda od jabuke mikotoksinima. Ciljevi ovog rada su bili da se utvrdi prisustvo i rasprostranjenost vrsta Fusarium avenaceum i Fusarium graminearum na uskladištenim plodovima jabuke u AP Vojvodini; nadalje, da se detektovanjem razlika u morfološkim, patogenim,o ovim vrstama, a filogenetskom analizom doprinese boljem sagledavanju biodiverziteta populacije ove dve vrste u Republici Srbiji; da se utvrdi da li potencijal izolata Fusarium spp. za proizvodnju mikotoksina predstavlja rizik od kontaminacije plodova i proizvoda od jabuke. Takođe, cilj je bio da se definišu mogućnosti suzbijanja Fusarium vrsta na plodovima jabuke biološkim i fizičkim merama. Utvrđeno je da se zastupljenost vrsta roda Fusarium na plodovima jabuke sa simtomima truleži na teritoriji AP Vojvodine kretala od 17,74%, tokom 2016. godine, preko 7,94% tokom 2017. godine, do 11,21% tokom 2018. godine, pri čemi je dominantna vrsta F. avenaceum. Na osnovu morfoloških karakteristika sakupljeni izolati su grupisani u četiri morfološke grupe. Utvrđeno je da izolati vrste F. graminearum formiraju polni stadijum u laboratorijskim uslovima, dok izolati F. avenaceum nisu razvili polni stadijum. Univerzalnim prajmerima ITS1/ITS4 i EF1/EF2 sekvence ciljnih regiona se mogu uspešno amplifikovati i koristiti za filogenetsku analizu, dok se prajmerima specifičnim za vrstu F. avenaceum (FA-ITSF/ FA-ITSR) pouzdano može detektovati ova vrsta. Utvrđen je kapacitet za proizvodnju mikotoksina zearalenon i deoksinivalenol ELISA testom u hranljivoj podlozi od jabuke i na inokulisanim plodovima jabuke. Analizom genoma bioinformatičkim alatima utvrđen je izuzetno veliki potencijal oba ispitivana izolata za produkciju različitih sekundarnih metabolita, uključujući i mikotoksine. Utvrđeno je da su sva ispitana etarska ulja (Origanum vulgare, Satureja hortensis, Ocimum basilicum i Salvia sclarea), kao i hidrolat etarskog ulja Satureja hortensis ispoljila snažno antifungalno dejstvo protiv prouzrokovača fuzariozne truleži plodova jabuke. Utvrđeno je snažno inhibitorno dejstvo bioloških agenasa na razvoj kolonije testiranih izolata u sledećim koncentracijama: Bacillus spp. (1,5; 2 i 2,5%) i Streptomyces hygroscopicus (4 i 5%) in vitro, dok je u in vivo ispitivanju viša ispitana koncentracija (5%) biološkog agensa Bacillus spp. ispoljila snažno inhibitorno dejstvo na razvoj truleži, a u slučaju S. hygroscopicus obe koncentracije (5 i 100%) su ispoljile snažno inhibitorno dejstvo. Utvrđena je snažna inhibicija rasta kolonija testiranih izolata primenom biološkog agensa Bacillus velezensis u in vitro ogledu u svim testiranim koncentracijama. U in vivo ogledu utvrđeno je da tretmani toplom vodom poseduju visoki potencijal za suzbijanje oba ispitivana prouzrokovača fuzariozne truleži na plodovima jabuke, međutim, neophodna je viša temperatura i duži periodi izlaganja za inhibiciju rasta vrste F. avenaceum u odnosu na vrstu F. graminearum. Utvrđeno je da tretman sa 1-MCP i DCA uslovi skladištenja značajno utiču na razvoj fuzariozne truleži na plodovima jabuke, međutim, po prestanku skladištenja, njihov inhibitorni efekat prestaje. molekularnim, filogenetskim i toksikološkim karakteristikama ove dve vrste proširi ukupno znanje

Apple is a highly valued fruit, and due to the possibility of long-term storage, apple fruits are available on the market all year round. However, during the storage period, significant losses can occur as a consequence of physiological and parasitic diseases. In recent years, Fusarium species have been increasingly detected as causal agents of apple rot in storages, and in the Republic of Serbia two species Fusarium avenaceum and Fusarium graminearum were detected. Furthermore, these pathogens have the ability to produce mycotoxins, which can lead to contamination of apple fruits and products with mycotoxins. The objectives of this study were to determine the presence and distribution of Fusarium avenaceum and Fusarium graminearum on stored apple fruits in AP Vojvodina; furthermore, by detecting differences in morphological, pathogenic, molecular, phylogenetic and toxicological characteristics of these species the objective was to expand the overall knowledge about these species, and phylogenetic analysis to contribute to a better understanding of the biodiversity of the population of these two species in the Republic of Serbia; to determine whether the potential of Fusarium spp. for the productionof mycotoxins carries a risk of apple fruits and apple products contamination; Also, the goal was to define the possibilities for control of Fusarium apple fruit rot by biological and physical measures. It was determined that the occurrence of Fusarium species on apple fruits with symptoms of rot on the territory of AP Vojvodina ranged from 17.74% in 2016, 7.94% in 2017, to 11.21% in 2018, ant that the dominant species is F. avenaceum. Based on the morphological characteristics, the isolates were grouped into four morphological groups. Isolates of F. graminearum were found to form sexual stage under laboratory conditions, while isolates of F. avenaceum did not develop sexual stage. With universal primers ITS1/ITS4 and EF1/EF2 sequences of target regions can be successfully amplified and used for phylogenetic analysis, while species-specific primers for F. avenaceum (FA-ITSF/FA-ITSR) can be used for reliable detection of this species. The production of mycotoxins zearalenone and deoxynivalenol by ELISA was determined in apple agar medium and in inoculated apple fruits. Genome analysis with bioinformatics tools revealed an extremely high potential of both tested isolates for the production of various secondary metabolites, including mycotoxins. It was determined that all tested essential oils (Origanum vulgare, Satureja hortensis, Ocimum basilicum and Salvia sclarea), as well as the hydrolate of the essential oil of Satureja hortensis expressed a strong antifungal effect against the causal agent of Fusarium apple fruit rot. A strong inhibitory effect of biological agents on the colony development of tested isolates was determined at the following concentrations: Bacillus spp. (1.5; 2 and 2.5%) and Streptomyces hygroscopicus (4 and 5%) in vitro, while the higher tested concentration (5%) of the biological agent Bacillus spp. exhibited a strong inhibitory effect on the rot development, and in the case of S. hygroscopicus both concentrations (5 and 100%) exhibited strong inhibitory effect in vivo. Strong inhibition of colony growth of the tested isolates was determined after application of the biological agent Bacillus velezensis in vitro at all tested concentrations. In vivo experiments showed that hot water treatments have a high potential to control both causal agents of Fusarium apple fruit rot, however, higher temperature and longer exposure periods are required to inhibit the growth of F. avenaceum, compared to F. graminearum. Treatment with 1-MCP, as well as DCA storage conditions were found to significantly affect the rot development, however, upon the termination of the storage period, the inhibitory effect ceases.