A Sphingomonas sp. biológiai védekezési potenciálja a növénypatogén gombák és a gyökércsomós nematódák ellen
A modern mezőgazdasági termelés által okozott fő probléma a növényvédő szerekkel és műtrágyákkal való visszaélés, amely olyan súlyos következményekhez vezetett, mint a földterület degradációja, a növényi betegségek és kártevők súlyosbodása, az ökológiai feltételek romlása és a mezőgazdasági termékek minőségének romlása. A kémiai növényvédő szerek elkerülhetetlenül benne maradnak az emberek által fogyasztott élelmiszerekben, és veszélyt jelentenek az emberi egészségre. Ezért a világ folyamatosan csökkenti a kémiai növényvédő szerek használatát a mezőgazdasági termékekben, és a közvélemény és a tudományos közösség határozottan reméli, hogy biztonságosabb és környezetbarátabb alternatívákat keres a mezőgazdasági növénybetegségek megelőzésére és leküzdésére. Az utóbbi években a biológiai védekezési stratégiák széles körű figyelmet kaptak a növényi betegségek elleni védekezésben. A biológiai védekezés hatékony alternatív módszer a növénybetegségek elleni védekezésre, amely nemcsak a növényvédő szerek által okozott "3R" problémát oldja meg, hanem az emberek élelmiszerbiztonsággal kapcsolatos igényeit is kielégíti.

A mikrobiális védekezés a biológiai védekezés egyik típusa, amely a mikroorganizmusok vagy azok anyagcseretermékeinek a károsító szervezetek befolyásolására vagy gátlására történő felhasználására utal. Elsősorban a kórokozók növekedését gátolja antagonizmus, versengés, lízis, parazitizmus és egyéb, a szervezetek közötti kölcsönhatások révén, ezáltal megelőzve és megfékezve a növényi betegségeket. Ezt tartják a legbiztonságosabb, legígéretesebb és környezetbarát új módszernek. Jelenleg számos mikroorganizmus-típus létezik, amelyek felhasználhatók a növényi betegségek megelőzésére és leküzdésére, amelyek közül a Chaetomium spp., Trichoderma spp., Gliocladium spp., Aspergillus spp., Bacillus spp. és Pseudomonas spp. a fő antagonista mikroorganizmusok a növényi kórokozók ellen. Világszerte több mint 300 szőrös héjú gombafajról számoltak be, amelyek a szigorúan szaprofita gombafajok közé tartoznak. A szénhidrát-aktív enzimek és antibiotikumok előállításának fontos családjaként ismerik el őket. Hatékonyan képesek lebontani a cellulózt és a szerves anyagokat, és antagonista hatást gyakorolnak a talajban élő más mikroorganizmusokra. A Sphingomonas az egyik legkorábban vizsgált biokontroll baktérium a mikorrhiza gombák területén, és a növénybetegségek elleni védekezésben biokontroll hatóanyagként való felhasználása 1954-ig vezethető vissza. Akkoriban Tveit és Moore megállapította, hogy Brazíliában bizonyos növények, például a zab és az árpa magjai, amikor Fusarium graminearummal fertőzöttek, antagonista hatást fejtettek ki a Helminthosporium victoriae-re, és meg tudták védeni az árpa- és zabcsemetéket a Fusarium spp. fertőzésétől. Később, a kutatások folyamatos elmélyítésével megállapítottuk, hogy a Sphingomonas hatékonyan javíthatja a növények stresszállóságát, és nagyon jó védekező hatással van a különböző növényi betegségekre. Másodlagos anyagcseretermékei változatosak és szerkezetileg újszerűek, biológiai aktivitásuk gombaölő, fonálférgesség-ölő és vírusellenes. Jelentős kilátásokkal rendelkezik a növénypatogén gombák és a gyökérgombás fonálférgek biológiai védekezésében.

 

A növénypatogén gombák és a gyökérgombás fonálférgek által okozott növénybetegségek súlyosan veszélyeztetik a növénytermesztést. A biológiai védekező baktériumok és másodlagos anyagcseretermékeik alkalmazása fontos stratégia a mezőgazdasági növénybetegségek megelőzésére és visszaszorítására. A Sphingomonas a Sphingomonas nemzetséghez tartozó, leginkább vizsgált biokontroll baktérium, amely hatékonyan képes gátolni különböző gyakori növénypatogén gombákat, például a Fusarium, Fusarium, Sclerotinia, Alternaria és Colletotrichum gombákat. A szfingolipidek, azzonok és a flavopin a szfingolipidek fő hatóanyagai a növényi patogén gombák ellen. Közülük a chaetoglobosin A és a favipin erős pusztító hatással van a Kínában domináns gyökérgubacs fonálférgekre, a déli gyökérgubacs fonálférgekre és a jávai gyökérgubacs fonálférgekre. A Sphingomonas hét mechanizmuson keresztül szabályozhatja a növényi betegségeket: gombaellenes hatású másodlagos metabolitok termelése, sejtfalbontó enzimek termelése, a növények szisztémás rezisztenciájának kiváltása, a növények növekedésének és fejlődésének elősegítése, nehéz parazitizmus, konkurencia és szinergista antagonizmus.

A Sphingomonas nagy potenciállal rendelkezik a biológiai védekezésben, de még mindig vannak problémák a biológiai védekezésben való alkalmazásával kapcsolatban. Először is, a Sphingomonas és metabolitjai nagymértékben függnek a környezeti feltételektől. A Sphingomonas és metabolitjainak kutatását többnyire ellenőrzött laboratóriumi körülmények között végzik. A szabadföldi alkalmazás során azonban az antagonista hatás nagymértékben csökkenhet olyan tényezők miatt, mint a változó hőmérséklet, páratartalom, pH, és a szabadföldi növényvédőszer-maradékok is negatív hatással lehetnek a Sphingomonasra. Másodszor, jelentős különbségek vannak a különböző Sphingomonas törzsek biológiai védekező hatásai között. A Sphingomonas egyes törzsei rendkívül erős szelektivitással rendelkeznek, és gyakran csak egy vagy néhány patogén baktériummal szemben fejtenek ki jó védekező hatást. A szántóföldön többféle növényi kórokozó van jelen, és ha a biokontroll baktériumok antibakteriális spektruma túl szűk, nehéz elérni a kívánt hatást. Végül, a Sphingomonas nagyüzemi fermentációs és terméktisztítási rendszere még nem működik. Ezért szükséges a Sphingomonas további izolálása és szűrése, a Sphingomonas és másodlagos metabolitjai tényleges biokontroll hatásainak értékelése a terepen, valamint egy gyors és hatékony fermentációs és terméktisztítási rendszer kiépítése a Sphingomonas jobb és átfogóbb fejlesztése és felhasználása érdekében. Úgy vélem, hogy a kutatás elmélyülésével és az emberek ökológiai és környezeti tudatosságának fokozatos javulásával a hatékonyabb, biztonságosabb és környezetbarátabb biopeszticidek kifejlesztése a jövőben mindig is a növényi betegségek elleni védekezés egyik trendje volt. A Sphingomonas biokontroll hatóanyagként való felhasználásának kilátásai is ígéretesek.