Инокуляцию технической конопли триходермой проверили ученые
Техническая конопля привлекает все больше внимания из-за ее многочисленных конечных применений, поэтому для удовлетворения возросшего спроса необходимо улучшение производства с использованием биостимуляторов – это направление является востребованным в биологизированном АПК.
Команда итальянских ученых из Совет сельскохозяйственных исследований и экономики (CREA) провела исследования по применению штаммов триходермы для выращивания технической конопли, опубликовав результаты в журнале Agriculture 2024 на портале MDPI: «Техническая, или промышленная конопля, это хемотип Cannabis sativa L., характеризующийся очень низким уровнем (менее 0,3%) психоактивного каннабиноида Δ9 — тетрагидроканнабинола (ТГК).
Благодаря своим агрономическим, экологическим, фармацевтическим и нутрицевтическим свойствам техническая конопля была включена в системы устойчивого земледелия для различной переработки.
Техническая конопля является экологически чистой культурой, поскольку она не нуждается в пестицидах и имеет низкую потребность в удобрениях. Более того, в последние годы эта культура широко исследуется с целью фиторемедиации из-за ее способности накапливать тяжелые металлы в своих тканях, удаляя таким образом загрязнения из почвы.
Что касается широкого применения, то волокно и мякоть конопли используются в текстильной, бумажной, строительной и биокомпозитной промышленности, тогда как биомасса используется для производства биотоплива и энергии. Семена используются в качестве корма, но их производные, такие как шрот, мука, масло и белки, вызывают растущий интерес для питания человека. В последнее время большое внимание также уделяется соцветиям конопли, которые благодаря своему фитохимическому профилю, богатому непсихотропными каннабиноидами, терпенами и фенольными соединениями, могут найти применение в медицинской, нутрицевтической, агрохимической и косметической промышленности.
Техническая конопля считается относительно высокоурожайной культурой, если учитывать сбор урожая и использование всех ее компонентов. Тем не менее, спрос на высококачественное волокно, возобновляемое сырье и пищевые/нутрицевтические добавки в последнее время увеличился, что стимулирует исследования по увеличению урожайности.
Для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур разрабатываются новые подходы, основанные на применении биостимуляторов.
Биостимуляторы растений включают различные классы природных соединений, таких как полисахариды, пептиды, аминокислоты, фитогормоны, гуминовые кислоты и неорганические соединения.
В последние годы проводятся исследования по применению микроорганизмов, способствующих росту растений, таких как грибы и бактерии. В частности, обработка видами Trichoderma, такими как T. afroharzianum, T. harzianum, T. atroviride, T. longibrachiatum, T. gamsii и T. asperellum, продемонстрировала эффективность в стимуляции роста и развития растений, а также защитные реакции растений против различных патогенов, насекомых и абиотического стресса. Таким образом, продукты на основе триходермы являются одними из наиболее распространенных активных ингредиентов зарегистрированных биофунгицидов и биоудобрений.
Виды триходермы – это эндофитные грибы, повсеместно распространенные в почве и корневых экосистемах всех типов растений, включая как однодольные, так и двудольные виды.
Наиболее распространенное преимущество Trichoderma spp. касается развития корневого аппарата. Действительно, существуют доказательства того, что взаимодействие между растением и Trichoderma spp. успешно регулирует архитектуру корня, увеличивая тем самым общую площадь впитывающей поверхности. Это приводит к повышению эффективности использования воды и более эффективному поглощению и транспортировке питательных веществ в побеге, что, в свою очередь, приводит к наращиванию биомассы растений.
Изменения в метаболизме растений также возникают из-за колонизации корней Trichoderma spp. Принято считать, что Trichoderma spp. может побудить растение перейти от первичного метаболизма к вторичному с последующим накоплением вторичных метаболитов фенольной природы. Накопление этих соединений может служить механизмом антиоксидантной защиты, который защищает ткани растений от окислительного стресса, вызванного атакой патогенов, но также увеличивает нутрицевтическую ценность обработанных растений.
Принимая во внимание вышеизложенное, а также растущий интерес к промышленному применению различных компонентов растений конопли, настоящее исследование было проведено для оценки влияния инокуляции семян двумя разными штаммами T. afroharzianum на рост растений и корневую архитектуру на ранних стадиях роста. Кроме того, оценивалась также способность двух штаммов вызывать накопление фенольных соединений в листьях.
Для достижения этих целей был выбран двудомный итальянский сорт «Элетта Кампана», поскольку он широко культивируется на юге Италии для производства волокна, а в последнее время он также пользуется большим спросом из-за высокого уровня биологически активных соединений, обнаруженных в его соцветиях, семенах, листьях и корни
Два отобранных изолята T. afroharzianum, Т-22 и Т-АА, были использованы для инокуляции семян конопли. Т-22 является одним из наиболее эффективных штаммов, способных стимулировать рост и защиту различных видов растений, и по этой причине он используется в качестве активного ингредиента во многих коммерческих продуктах. Штамм Т-АА был выбран из широкой коллекции Trichoderma spp. изоляты дикого типа, хранящиеся в Исследовательском центре сельского хозяйства и окружающей среды в Болонье, Италия, из-за их многообещающих характеристик, таких как отсутствие антигерминативного действия, способность колонизировать корневой аппарат и стимулирование роста растений и корней, как наблюдалось в предыдущие эксперименты.
Семена двудомного сорта «Элетта Кампана» были предоставлены Исследовательским центром зерновых и технических культур Ровиго, Италия.
Исследование проводилось на экспериментальной ферме Научно-исследовательского центра зерновых и технических культур в Фодже, Италия, в течение двух лет подряд, 2020 и 2021 гг., с использованием одного и того же плана эксперимента и агрономической практики. Схема эксперимента была полностью рандомизирована с использованием двух факторов: три обработки семян (контроль, Т-АА и Т-22) и две стадии роста (шестой лист, S6, и десятый лист, S10).
Полученные результаты выявили способность Т-22 улучшать рост и морфологию корней растений конопли как в 2020, так и в 2021 году, хотя и с разным воздействием, вероятно, связанным с разными погодными условиями в течение двух лет.
В 2020 году положительные эффекты Т-22 были выявлены на стадии S10 при значительном увеличении длины побега и корня (38% и 17% соответственно) и высушенной биомассы (35% и 30% соответственно) по сравнению с необработанными растениями. На этом этапе также значительно (на 24–36%) увеличилась общая площадь поверхности корня, количество кончиков, разветвлений и перекрещиваний.
В 2021 году значительное увеличение длины побега и высушенной биомассы (40% и 30% соответственно) наблюдалось на стадии S6, тогда как длина корня и высушенная биомасса значительно увеличились на стадии S6 (55% и 47% соответственно) и S10 ( 121% и 40% соответственно). Значительное увеличение общей площади поверхности и объема, а также количества кончиков, разветвлений и пересечений наблюдалось также на стадии S6 и S10 (50–63% и 105–187% соответственно).
Интересно, что в оба года и на обеих стадиях оба штамма вызывали значительное увеличение накопления в листьях фенольных соединений и антиоксидантной активности, которые были выше у Т-22 по сравнению с растениями, обработанными Т-АА (18–102% и 13–34% соответственно).
Результаты подтверждают потенциал практического применения Т-22 в качестве биостимулятора роста растений технической конопли в благоприятных и неблагоприятных условиях окружающей среды, а также обоих штаммов в качестве перспективных инструментов для повышения экономической ценности листьев как источника здоровья — промотирующие соединения».
