Данное исследование демонстрирует, что ризосферный симбиотический гриб *Kosakonia oryziphila* NP19, выделенный из корней риса, является перспективным биопестицидом, стимулирующим рост растений, и биопестицидом для борьбы с пирикуляриозом риса, вызываемым *Pyricularia oryzae*. Эксперименты in vitro проводились на свежих листьях рассады жасминового риса сорта Khao Dawk Mali 105 (KDML105). Результаты показали, что NP19 эффективно подавляет прорастание конидий *Pyricularia oryzae*. Инфекция *Pyricularia oryzae* подавлялась в трех различных условиях обработки: во-первых, рис колонизировали NP19 и инокулировали конидиями *Pyricularia oryzae*; во-вторых, на листья наносили смесь NP19 и конидий *Pyricularia oryzae*;
Ризосферная бактерия *Kosakonia oryziphila* NP1914Выделили из корней риса (*Oryza sativa* L. cv. RD6). *Kosakonia oryziphila* NP19 обладает свойствами, стимулирующими рост растений, включая фиксацию азота, производство индолуксусной кислоты (ИУК) и растворение фосфатов. Интересно, что *Kosakonia oryziphila* NP19 продуцирует хитиназу.14.Применение штамма *Kosakonia oryziphila* NP19 к семенам риса KDML105 улучшило выживаемость риса после заражения пирикуляриозом. Цель данного исследования состоит в том, чтобы (i) выяснить механизм ингибирующего действия *Kosakonia oryziphila* NP19 против пирикуляриоза и (ii) исследовать влияние *Kosakonia oryziphila* NP19 на борьбу с пирикуляриозом.
Питательные вещества играют решающую роль в росте и развитии растений, выступая в качестве факторов, контролирующих различные микробные заболевания. Минеральное питание растения определяет его устойчивость к болезням, морфологические или тканевые характеристики, а также вирулентность, или способность выживать в условиях воздействия патогенов. Фосфор может замедлить развитие и уменьшить тяжесть пирикуляриоза риса за счет увеличения синтеза фенольных соединений. Калий, как правило, снижает заболеваемость многими болезнями риса, такими как пирикуляриоз риса, бактериальная пятнистость листьев, пятнистость листовых влагалищ, гниль стебля и пятнистость листьев. Исследование Перренуда показало, что удобрения с высоким содержанием калия также могут снизить заболеваемость грибковыми заболеваниями риса и увеличить урожайность. Многочисленные исследования показали, что серные удобрения могут повысить устойчивость сельскохозяйственных культур к грибковым патогенам.27Избыток магния (компонента хлорофилла) может привести к пирикуляриозу риса.21Цинк способен напрямую уничтожать патогенные микроорганизмы, тем самым снижая тяжесть заболевания.22Полевые испытания показали, что, хотя концентрации фосфора, калия, серы и цинка в полевой почве были выше, чем в горшечном эксперименте, пирикуляриоз риса все же распространялся по листьям риса. Питательные вещества в почве могут быть не очень эффективны в борьбе с пирикуляриозом риса, поскольку относительная влажность и температура неблагоприятны для сильного заражения патогеном.
В полевых испытаниях во всех вариантах обработки были обнаружены Stenotrophomonas maltophilia, P. dispersa, Xanthomonas sacchari, Burkholderia multivorans, Burkholderia diffusa, Burkholderia vietnamiensis и C. gleum. Stenotrophomonas maltophilia была выделена из ризосферы пшеницы, овса, огурца, кукурузы и картофеля и продемонстрировала способность к биологическому контролю.активностьпротив Colletotrichum nymphaeae.28 Кроме того, сообщалось об эффективности P. dispersa против черногогниениесладкий картофель.29 Кроме того, штамм R1 Xanthomonas sacchari продемонстрировал антагонистическую активность против пирикуляриоза риса и гнили метелки, вызываемых Burkholderia.чешуи.30Гриб Burkholderia oryzae NP19 способен устанавливать симбиотические отношения с тканями риса во время прорастания и становиться эндемичным симбиотическим грибом для некоторых сортов риса. В то время как другие почвенные бактерии могут колонизировать рис после пересадки, гриб NP19, вызывающий пирикуляриоз, после колонизации влияет на множество факторов в защитном механизме риса против этого заболевания. NP19 не только подавляет рост P. oryzae более чем на 50% (см. дополнительную таблицу S1 в онлайн-приложении), но также уменьшает количество поражений пирикуляриозом на листьях и увеличивает урожайность риса, инокулированного или колонизированного NP19 (RBf, RFf-B и RBFf-B) в полевых испытаниях (рисунок S3).
Гриб Pyricularia oryzae, вызывающий фитофтороз, является гемиттрофным грибом, которому во время заражения необходимы питательные вещества от растения-хозяина. Растения вырабатывают активные формы кислорода (АФК) для подавления грибковой инфекции; однако Pyricularia oryzae использует различные стратегии для противодействия АФК, вырабатываемым растением-хозяином.31Пероксидазы, по-видимому, играют роль в устойчивости к патогенам, включая сшивание белков клеточной стенки, утолщение стенок ксилемы, образование активных форм кислорода и нейтрализацию перекиси водорода.32Антиоксидантные ферменты могут служить специфической системой нейтрализации активных форм кислорода (АФК). Благодаря своим антиоксидантным свойствам супероксиддисмутаза (СОД) и пероксидаза (ПОД) помогают инициировать защитные реакции, при этом СОД выступает в качестве первой линии защиты.33У риса активность растительной пероксидазы индуцируется после заражения такими патогенами растений, как *Pyricularia oryzae* и *Xanthomonas oryzae pv. Oryzae*.32В данном исследовании активность пероксидазы увеличилась в рисе, колонизированном и/или инокулированном *Magnaporthe oryzae* NP19; однако *Magnaporthe oryzae* не повлиял на активность пероксидазы. Супероксиддисмутаза (СОД), как H₂O₂-синтаза, катализирует восстановление O₂⁻ до H₂O₂. СОД играет решающую роль в устойчивости растений к различным стрессам, балансируя концентрацию H₂O₂ внутри растения, тем самым повышая толерантность растений к различным стрессам³⁴. В данном исследовании в горшечном эксперименте через 30 дней после инокуляции *Magnaporthe oryzae* (30 DAT) активность СОД в группах RF и RBF была на 121,9% и 104,5% выше, чем в группе R, соответственно, что указывает на реакцию СОД на заражение *Magnaporthe oryzae*. Как в горшечных, так и в полевых экспериментах активность СОД в рисе, инокулированном *Magnaporthe oryzae* NP19, была на 67,7% и 28,8% выше, чем в неинокулированном рисе через 30 дней после инокуляции, соответственно. Биохимические реакции растений зависят от окружающей среды, источника стресса и типа растения³⁵. Активность антиоксидантных ферментов растений напрямую зависит от факторов окружающей среды, которые, в свою очередь, влияют на активность антиоксидантных ферментов растений, изменяя микробное сообщество растений.
В данном исследовании использовался штамм гриба, вызывающего пирикуляриоз риса (Kosakonia oryziphila NP19, номер доступа NCBI PP861312).13Штамм был выделен из корней риса сорта RD6 в провинции Накхон Пханом, Таиланд (16° 59′ 42,9″ с.ш. 104° 22′ 17,9″ в.д.). Культивирование этого штамма проводилось в питательном бульоне (NB) при 30°C и 150 об/мин в течение 18 часов. Для расчета концентрации бактерий измеряли поглощение бактериальной суспензии при 600 нм. Концентрацию бактериальной суспензии корректировали до10⁶КОЕ/мл со стерильной деионизированной водой (dH₂OГриб, вызывающий пирикуляриоз риса (Pyricularia oryzae), был нанесен точечно на картофельно-декстрозный агар (PDA) и инкубирован при 25°C в течение 7 дней. Грибной мицелий был перенесен на агаровую среду с рисовыми отрубями (2% (вес/объем) рисовых отрубей, 0,5% (вес/объем) сахарозы и 2% (вес/объем) агара, растворенного в деионизированной воде, pH 7) и инкубирован при 25°C в течение 7 дней. Стерилизованный лист восприимчивого сорта риса (KDML105) был помещен на мицелий для индукции конидий и инкубирован при 25°C в течение 5 дней под комбинированным УФ- и белым светом. Конидии были собраны путем осторожного протирания мицелия и зараженной поверхности листа 10 мл стерилизованного 0,025% (объем/объем) раствора Tween 20. Грибковый раствор фильтровали через восемь слоев марли для удаления мицелия, агара и рисовых листьев. Концентрацию конидий в суспензии доводили до 5 × 10⁵ конидий/мл для дальнейшего анализа.
Свежие культуры клеток Kosakonia oryziphila NP19 были приготовлены путем культивирования в среде NB при 37 °C в течение 24 ч. После центрифугирования (3047 × g, 10 мин) клеточный осадок собирали, дважды промывали 10 мМ фосфатно-буферным раствором (PBS, pH 7,2) и ресуспендировали в том же буфере. Оптическую плотность клеточной суспензии измеряли при 600 нм, получая значение приблизительно 1,0 (эквивалентно 1,0 × 10⁷ КОЕ/мкл, определенное путем посева на питательные агаровые пластины). Конидии P. oryzae получали путем суспендирования их в растворе PBS и подсчета с помощью гемоцитометра. Суспензии *K. oryziphila* NP19 и *P. Для экспериментов с мазками листьев конидии K. oryziphila* готовили на свежих листьях риса в концентрациях 1,0 × 10⁷ КОЕ/мкл и 5,0 × 10² конидий/мкл соответственно. Метод подготовки образцов риса был следующим: листья длиной 5 см с рассады риса срезали и помещали в чашки Петри, выстланные увлажненной абсорбирующей бумагой. Было создано пять групп обработки: (i) R: листья риса без бактериальной инокуляции в качестве контроля, с добавлением 0,025% (об/об) раствора Tween 20; (ii) RB + F: рис, инокулированный K. oryziphila NP19, с добавлением 2 мкл суспензии конидий гриба, вызывающего пирикуляриоз риса; (iii) R + BF: рис в группе R, дополненный 4 мкл смеси суспензии конидий гриба-возбудителя пирикуляриоза и K. oryziphila NP19 (объемное соотношение 1:1); (iv) R + F: рис в группе R, дополненный 2 мкл суспензии конидий гриба-возбудителя пирикуляриоза; (v) RF + B: рис в группе R, дополненный 2 мкл суспензии конидий гриба-возбудителя пирикуляриоза, инкубировали в течение 30 ч, а затем в то же место добавляли 2 мкл K. oryziphila NP19. Все чашки Петри инкубировали при 25°C в темноте в течение 30 ч, а затем помещали под постоянное освещение. Каждая группа была сформирована в трех повторениях. После 72 ч культивирования растительные ткани наблюдали и анализировали с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Вкратце, растительные ткани фиксировали в фосфатном буфере, содержащем 2,5% (об/об) глутарового альдегида, и обезвоживали с помощью ряда растворов этанола. После сушки в критической точке с использованием диоксида углерода образцы покрывали золотом методом магнетронного напыления и, наконец, исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа.15
Дата публикации: 15 декабря 2025 г.