Влияние диодного ультрафиолетового излучения на скорость роста колоний мицелиальных грибов рода Alternaria

  • Алина Андреевна Русакович Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-6317-9103
  • Антонина Юрьевна Шашко Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-7023-4780
  • Алексей Андреевич Ветошкин Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-9669-1461
  • Алексей Анатольевич Солдатенко ВерумАгро, ул. Совхозная, 4/1, пом. 1– 48, 223058, д. Лесковка, Минский р-н, Беларусь
  • Владимир Викторович Болвонович СелАгро, Луговослободской с/с, 73/1, Минский р-н, Беларусь
  • Игорь Иванович Смолич Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Анатолий Иосифович Соколик Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Юрий Константинович Шашко Научно-практический центр НАН Беларуси по земледелию, ул. Тимирязева, 1, 222160, г. Жодино, Беларусь https://orcid.org/0000-0001-5960-8246
  • Вадим Викторович Демидчик Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0003-3765-8386
DOI: https://doi.org/10.33581/2521-1722-2021-2-19-28

Аннотация

Фитопатогенные микромицеты вызывают опасные заболевания сельскохозяйственных растений. Традиционно для их предотвращения применяются фунгициды. В последние годы активно развиваются экологически безопасные нехимические методы борьбы с грибными инфекциями, в частности продемонстрировавшая свою эффективность обработка ультрафиолетом (УФ) различной длины волны, интенсивности и происхождения. В настоящей работе проанализированы особенности воздействия светодиодного коротковолнового УФ-излучения (УФ-С) малой мощности на рост и жизнеспособность мицелия Alternaria radicina и A. alternata – патогенов важных сельскохозяйственных культур, содержащих меланин (пигмент, обладающий протекторными свойствами по отношению к УФ). Показано, что облучение микромицетов рода Alternaria УФ-С-диодом ингибирует их рост только на ранних этапах развития. Особенно сильно данный эффект проявляется в первые 3 сут после УФ-воздействия, однако к 5-м суткам после облучения рост патогенных организмов восстанавливается. Установлено, что A. alternata менее чувствительна к диодному УФ-облучению. Полученные результаты свидетельствуют об устойчивости содержащих меланин микромицетов к светодиодному УФ-С-излучению малой мощности.

Биографии авторов

Алина Андреевна Русакович, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

стажер младшего научного сотрудника научно-исследовательской лаборатории физиологии и биотехнологии растений кафедры клеточной биологии и биоинженерии растений биологического факультета

Антонина Юрьевна Шашко, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории физиологии и биотехнологии растений кафедры клеточной биологии и биоинженерии растений биологического факультета

Алексей Андреевич Ветошкин, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории физиологии и биотехнологии растений кафедры клеточной биологии и биоинженерии растений биологического факультета

Алексей Анатольевич Солдатенко, ВерумАгро, ул. Совхозная, 4/1, пом. 1– 48, 223058, д. Лесковка, Минский р-н, Беларусь

главный инженер

Владимир Викторович Болвонович, СелАгро, Луговослободской с/с, 73/1, Минский р-н, Беларусь

директор

Игорь Иванович Смолич, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат биологических наук, доцент; заведующий кафедрой клеточной биологии и биоинженерии растений биологического факультета

Анатолий Иосифович Соколик, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат биологических наук, доцент; доцент кафедры клеточной биологии и биоинженерии растений биологического факультета

Юрий Константинович Шашко, Научно-практический центр НАН Беларуси по земледелию, ул. Тимирязева, 1, 222160, г. Жодино, Беларусь

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент; заведующий лабораторией иммунитета

Вадим Викторович Демидчик, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор биологических наук, доцент; декан биологического факультета

Литература

  1. Peng Jin, Huanyu Wang, Yu Zhang, Yuping Huang, Li Wang, Yonghua Zheng. UV-C enhances resistance against gray mold decay caused by Botrytis cinerea in strawberry fruit. Scientia Horticulturae. 2017;225:106 –111. DOI: 10.1016/j.scienta.2017.06.062.
  2. Liu J, Stevens C, Khan VA, Lu JY, Wilson CL, Adeyeye O, et al. Application of ultraviolet-C light on storage rots and ripening of tomatoes. Journal of Food Protection. 1993;56(10):868–873. DOI: 10.4315/0362-028X-56.10.868.
  3. Ke Huang, Yong Zou, Jie Luo, Yiqing Liu. Combining UV-C treatment with biocontrol yeast to control postharvest decay of melon. Environmental Science and Pollution Research. 2015;22(18):14307–14313. DOI: 10.1007/s11356-015-4687-0.
  4. Esua OJ, Chin NL, Yusof YA, Sukor R. A review on individual and combination technologies of UV-C radiation and ultrasound in postharvest handling of fruits and vegetables. Processes. 2020;8(11):1433. DOI: 10.3390/pr8111433.
  5. Rodov V, Ben-Yehoshua S, Kim JJ, Shapiro B, Ittah Y. Ultraviolet illumination induces scoparone production in kumquat and orange fruit and improves decay resistance. Journal of the American Society for Horticultural Sciences. 1992;117(5):788–792. DOI: 10.21273/JASHS.117.5.788.
  6. Koutchma T. Ultraviolet light in food technology: principles and applications. Boca Raton: CRC Press; 2019. 360 p. (Contemporary food engineering series).
  7. Ichetkina AA, Trofimova SV, Kryazhev DV, Ivanova IP, Smirnov VF. The effect of ultraviolet radiation and radiation from pulse spark discharge plasma on the embryonic structures and mycelium of micromycetes-destructors. Vestnik of Lobachevsky University of Nizhni Novgorod. 2011;2(2):196–201. Russian.
  8. Kryazhev DV, Ichyotkina AA, Smirnov VF. Combined effects of low-intensity millimeter radiation and high-intensity chemical and physical antifungal factors. Vestnik of Lobachevsky University of Nizhni Novgorod. 2012;2(3):64–69. Russian.
  9. Rupp S, Weber RWS, Rieger D, Detzel P, Hahn M. Spread of Botrytis cinerea strains with multiple fungicide resistance in German horticulture. Frontiers in Microbiology. 2017;7:2075. DOI: 10.3389/fmicb.2016.02075.
  10. del Rosario Valera M, Alvariño L, Iannacone J. Toxicity of fungicide kresoxim – metil on seven bioindicators of environmental quality. The Biologist (Lima). 2018;16(2):299–321.
  11. Sun D-W, editor. Emerging technologies for food processing. 2nd edition. Amsterdam: Elsevier; 2014. 666 p.
  12. Wilson SC, Brasel TL, Carriker CG, Fortenberry GD, Fogle MR, Martin JM, et al. An investigation into techniques for cleaning mold-contaminated home contents. Journal of Occupational and Environmental Hygiene. 2004;1(7):442–447. DOI: 10.1080/ 15459620490462823.
  13. Turtoi M. Ultraviolet light treatment of fresh fruits and vegetables surface: a review. Journal of Agroalimentary Processes and Technologies. 2013;19(3):325–337.
  14. Janisiewicz WJ, Conway WS. Combining biological control with physical and chemical treatments to control fruit decay after harvest. Stewart Postharvest Review. 2010;6(1):1–16. DOI: 10.2212/spr.2010.1.3.
  15. Rodrigues S, Fernandes FAN, editors. Advances in fruit processing technologies. Boca Raton: CRC Press; 2012. 472 p. (Contemporary food engineering series).
  16. Narayanasamy P. Biological management of diseases of crops. Volume 2. Integration of biological control strategies with crop disease management systems. Dordrecht: Springer; 2013. 364 p. (Progress in biological control; volume 16).
  17. Stevens C, Wilson CL, Lu JY, Khan VA, Chalutz E, Droby S, et al. Plant hormesis induced by ultraviolet light-C for controlling postharvest diseases of tree fruits. Crop Protection. 1996;15(2):129–134. DOI: 10.1016/0261-2194(95)00082-8.
  18. Vega K, Ochoa S, Patiño LF, Herrera-Ramírez JA, Gómez JA, Quijano JC. UV-C radiation for control of gray mold disease in postharvest cut roses. Journal of Plant Protection Research. 2020;60(4):351–361. DOI: 10.24425/jppr.2020.133957.
  19. Sinha RP, Häder D-P. UV-induced DNA damage and repair: a review. Photochemical and Photobiological Sciences. 2002;1(4): 225–236. DOI: 10.1039/B201230H.
  20. Urban L, Charles F, de Miranda MRA, Aarrouf J. Understanding the physiological effects of UV-C light and exploiting its agronomic potential before and after harvest. Plant Physiology and Biochemistry. 2016;105:1–11. DOI: 10.1016/j.plaphy.2016.04.004.
  21. Aarrouf J, Urban L. Flashes of UV-C light: an innovative method for stimulating plant defences. Plos One. 2020;15(7):e0235918. DOI: 10.1371/journal.pone.0235918.
  22. Kawamura C, Tsujimoto T, Tsuge T. Targeted disruption of a melanin biosynthesis gene affects conidial development and UV tolerance in the Japanese pear pathotype of Alternaria alternata. Molecular Plant-Microbe Interactions. 1999;12(1):59–63. DOI: 10.1094/MPMI.1999.12.1.59.
  23. Sazanova KV, Kirtsideli IYu. Influence of UV-irradiation on microfungi, isolated from antarctic habitats. Mikologiya i fitopatologiya. 2014;48(5):315–321. Russian.
  24. Palou L, Smilanick JL, editors. Postharvest pathology of fresh horticultural produce. Boca Raton: CRC Press; 2019. 842 p.
  25. Lavrentieva LV, Avdeev SM, Sosnin EA, Velichevskaya KYu. [Bactericidal effect of UV radiation of excimer and exciplex lamps on cultures of microorganisms]. Tomsk State University Journal of Biology. 2008;2:18–27. Russian.
  26. Levetin E, Shaughnessy R, Rogers CA, Scheir R. Effectiveness of germicidal UV radiation for reducing fungal contamination within air-handling units. Applied and Environmental Microbiology. 2001;67(8):3712–3715. DOI: 10.1128/AEM.67.8.3712- 3715.2001.
  27. Dai T, Vrahas MS, Murray CK, Hamblin MR. Ultraviolet C irradiation: an alternative antimicrobial approach to localized infections? Expert Review of Anti-infective Therapy. 2012;10(2):185–195. DOI: 10.1586/eri.11.166.
  28. Gannibal FB. Monitoring al’ternariozov sel’skokhozyaistvennykh kul’tur i identifikatsiya gribov roda Alternaria [Monitoring of alternarioses of crops and identification of fungi of the genus Alternaria]. Saint Petersburg: All‐Russian Institute of Plant Protection RAAS; 2011. 70 p. Russian.
  29. Orina AS, Gannibal FB, Levitin MM. [Species diversity, biological characteristics and geography of Alternaria associated with Solanaceae plants]. Mikologiya i fitopatologiya. 2010;44(2):150–159. Russian.
  30. Carzaniga R, Fiocco D, Bowyer P, O’Connell RJ. Localization of melanin in conidia of Alternaria alternata using phage dis play antibodies. Molecular Plant-Microbe Interactions. 2002;15(3):216–224. DOI: 10.1094/MPMI.2002.15.3.216.
  31. Khokhryakov MK, compiler. Metodicheskie ukazaniya po eksperimental’nomu izucheniyu fitopatogennykh gribov [Guidelines for the experimental study of phytopathogenic fungi]. Leningrad: VIZR; 1979. 78 p. Russian.
  32. Dudka IA, Vasser SP, Ellanskaya IA, Koval’ EZ, Gorbik LT, Nikol’skaya EA, et al. Metody eksperimental’noi mikologii [Experimental mycology methods]. Bilai VI, editor. Kyiv: Naukova dumka; 1982. 552 p. Russian
  33. U. S. Pharmacopoeia XXIII. Easton: Mack Printing Company; 1995. 313 p.
  34. Semenov SM. Laboratornye sredy dlya aktinomitsetov i gribov [Laboratory media for actinomycetes and fungi]. Moscow: Agropromizdat; 1990. 239 p. Russian.
  35. Rokitskii PF. Biologicheskaya statistika [Biological statistics]. Minsk: Vyshjejshaja shkola; 1973. 320 p. Russian.
  36. Zhu XQ, Xiao CL. Phylogenetic, morphological and pathogenic characterization of Alternaria species associated with fruit rot of blueberry in California. Phytopathology. 2015;105(12):1555–1567. DOI: 10.1094/PHYTO-05-15-0122-R.
  37. Shashko YuK. Mycelium growth rate of Fusarium fungi as an indicator of phytopathogen aggressiveness. Vestnik of the Mari State University. Chapter: Agriculture. Economics. 2020;6(1):66–73. Russian. DOI: 10.30914/2411-9687-2020-6-1-66-73.
  38. Sidorova SG. The antifungal activity of ray fungum against the fusarium wilt causal agent of tomato. Journal of the Belarusian State University. Biology. 2019;3:21–32. Russian. DOI: 10.33581/2521-1722-2019-3-21-32.
  39. Valero A, Begum M, Leong SL, Hocking AD, Ramos AJ, Sanchis V, et al. Effect of germicidal UVC light on fungi isolated from grapes and raisins. Letters in Applied Microbiology. 2007;45(3):238–243. DOI: 10.1111/j.1472-765X.2007.02175.x.
  40. Nosanchuk JD, Casadevall A. Impact of melanin on microbial virulence and clinical resistance to antimicrobial compounds. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 2006;50(11):3519–3528. DOI: 10.1128/AAC.00545-06.
  41. Gessler NN, Egorova AS, Belozerskaya TA. Melanin pigments of fungi under extreme environmental conditions (review). Applied Biochemistry and Microbiology. 2014;50(2):125–134. Russian.
Опубликован
2021-06-23
Ключевые слова: ультрафиолет, диод, Alternaria, размер колоний
Как цитировать
Русакович, А. А., Шашко, А. Ю., Ветошкин, А. А., Солдатенко, А. А., Болвонович, В. В., Смолич, И. И., Соколик, А. И., Шашко, Ю. К., & Демидчик, В. В. (2021). Влияние диодного ультрафиолетового излучения на скорость роста колоний мицелиальных грибов рода Alternaria. Экспериментальная биология и биотехнология, 2, 19-28. https://doi.org/10.33581/2521-1722-2021-2-19-28
Выпуск
№ 2 (2021): Журнал Белорусского государственного университета. Биология
Раздел
Клеточная биология и физиология

Copyright (c) 2021 Журнал Белорусского государственного университета. Биология

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).