Βιολογική καταπολέµηση φυτοπαθογόνων: Μηχανισµοί και εφαρµογές

Η βιολογική καταπολέμηση φυτοπαθογόνων αποτελεί σήμερα έναν από τους πιο κρίσιμους πυλώνες της βιώσιμης γεωργίας. Η ανάγκη για μείωση της χρήσης χημικών φυτοπροστατευτικών, οι επιπτώσεις τους στο περιβάλλον και η αυξανόμενη ανθεκτικότητα των παθογόνων έχουν οδηγήσει σε μια εντυπωσιακή αναζωπύρωση της έρευνας στον τομέα αυτό κυρίως στις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης.  

Ήδη από τη δεκαετία του 1980, το έργο των Mukerji & Garg (1988) υπογράμμιζε ότι η φυσική ισορροπία μικροοργανισμών τόσο στη φυλλόσφαιρα όσο και στη ριζόσφαιρα αποτελεί το θεμέλιο της φυτοϋγείας και ο άνθρωπος μπορεί να ενισχύσει ή να αποκαταστήσει αυτή την ισορροπία μέσω κατάλληλων παρεμβάσεων. Οι συγγραφείς αναφέρουν χαρακτηριστικά ότι «οι μικροοργανισμοί της φυλλόσφαιρας μπορούν να επηρεάσουν την εμφάνιση των φυτοπαθογόνων κυρίως μέσω άμεσης ανταγωνιστικής δράσης».

Γενικά, η βιολογική καταπολέμηση φυτοπαθογόνων βασίζεται στη μείωση του πληθυσμού τους μέσω του ανταγωνισμού και του υπερπαρασιτισμού από τους ωφέλιμους μικροοργανισμούς, καθώς και στην ενίσχυση της ανθεκτικότητας του ίδιου του φυτού μέσω της επαγωγής (ενεργοποίηση) των αμυντικών του μηχανισμών. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί ο μύκητας του γένους Trichoderma, ο οποίος δρα ανταγωνιστικά προς τα εδαφογενή παθογόνα (Rhizoctonia, Fusarium), ενώ παράλληλα ενεργοποιεί τη συστηματική ανθεκτικότητα του φυτού.

Σημαντική η παρουσία των μικροοργανισμών στο έδαφος

Στους ωφέλιμους μικροοργανισμούς περιλαμβάνονται βακτήρια όπως τα γένη Bacillus και Pseudomonas, μύκητες όπως το γένος Trichoderma, ακτινομύκητες (Streptomyces), ιούς (Βακτηριοφάγους) και ωφέλιμους νηματώδεις (Steinernema spp., Heterorhabditis spp.). Στους μηχανισμούς δράσης τους συγκαταλέγεται η αντιβίωση, η παραγωγή λυτικών ενζύμων, ο ανταγωνισμός για χώρο και θρεπτικά συστατικά, ο μυκοπαρασιτισμός, αλλά και έμμεσες δράσεις ενεργοποίησης των αμυντικών μηχανισμών του φυτού όπως η επαγωγή συστηματικής ανθεκτικότητας (Induced Systemic Resistance – ISR).

Το γένος Trichoderma αποτελεί σήμερα έναν από τους πιο ολοκληρωμένους και πολυλειτουργικούς βιολογικούς παράγοντες ελέγχου εδαφογενών παθογόνων, συνδυάζοντας άμεσους και έμμεσους μηχανισμούς δράσης που υπερβαίνουν κατά πολύ την κλασική έννοια του ανταγωνισμού. Αποτελέσματα μελετών μας επιβεβαιώνουν με σαφήνεια ότι τα είδη T. harzianum και T. viride παρουσιάζουν ισχυρή ανταγωνιστική δράση έναντι του παθογόνου της τομάτας F. oxysporum f. sp. lycopersici μειώνοντας αποτελεσματικά την ένταση της ασθένειας στο θερμοκήπιο.

Η ερευνά μας, όμως, αποδεικνύει ότι σε καλλιέργειες όπου συνυπάρχουν εδαφογενείς μύκητες και φυτοπαρασιτικοί νηματώδεις (Meloidogyne spp.), η ταυτόχρονη εφαρμογή του Trichoderma δεν επαρκεί. Απαιτείται η ταυτόχρονη, στοχευμένη καταστολή των νηματωδών με το βακτήριο Pasteuria penetrans. Το P. penetrans δρα άμεσα, προσκολλάται στο σώμα των νηματωδών και παρεμποδίζει την κινητικότητα, τη διείσδυση στις ρίζες και την αναπαραγωγή τους.

Εκτός του γένους Trichoderma θεωρούμε, τόσο από την βιβλιογραφία όσο και από την ερευνά μας ότι το Coniothyrium minitans αποτελεί εξειδικευμένο μυκοπαρασιτικό με υψηλή αποτελεσματικότητα στην καταπολέμηση του Sclerotinia sclerotiorum, δρώντας μέσω άμεσου παρασιτισμού των σκληρωτίων καθίσταται έναν από τους πιο αξιόπιστους και στοχευμένους βιολογικούς παράγοντες ελέγχου σε εδαφογενείς ασθένειες, όπως οι σήψεις που προκαλούνται από το γένος Sclerotinia σε καλλιέργειες ψυχανθών, ηλίανθου και κηπευτικών.

Ο ρόλος των αιθερίων ελαίων στη φυτοπροστασία

Επιπλέον στη βιολογική καταπολέμηση, η έρευνα έχει δείξει ότι, εκτός των μικροοργανισμών, συστατικά αιθέριων ελαίων, όπως η καρβακρόλη και η θυμόλη, διαταράσσουν την ακεραιότητα της κυτταρικής μεμβράνης και αναστέλλουν τη βλάστηση σπορίων και τη μυκηλιακή ανάπτυξη ειδών όπως F. oxysporum, R.solani και S. sclerotiorum, προσφέροντας ένα “χημικό αλλά φυσικής προέλευσης” μέσο καταστολής της πρωτογενούς μολυσματικής πίεσης στο έδαφος. Ωστόσο, η έρευνά μας ανέδειξε με τρόπο ποσοτικό – μέσω ITS metabarcoding – ότι η εφαρμογή αιθέριου ελαίου ρίγανης δεν δρα μόνο στο F. oxysporum, αλλά αναδιαμορφώνει συνολικά τη μυκητιακή κοινότητα του εδάφους, καταστέλλοντας και ωφέλιμους ανταγωνιστικούς μικροοργανισμούς, όπως τα γένη Trichoderma και Mortierella.

Γενικά στη βιολογική καταπολέμηση η σύγχρονη έρευνα προχωρά ακόμη πιο πέρα, ενσωματώνοντας τεχνολογίες όπως η μεταγονιδιωματική (metagenomics), η ανάπτυξη μικροβιακών κοινοπραξιών (microbial consortia) και η εφαρμογή βιοδιεγερτών (biostimulants), που ενισχύουν το φυτικό ανοσοποιητικό σύστημα.

του Ιωάννη Βαγγέλα, Αναπληρωτή Καθηγητή Φυτοπαθολογίας στο Τμήμα Γεωπονίας, Φυτικής Παραγωγής και Αγροτικού Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας