IZVORNI ZNANSTVENI RAD Utjecaj benefitnih bakterija na intenzitet infekcije gljivom C. beticola Sacc. te na prinos i kvalitetu korijena šećerne repe Suzana Kristek 1, Andrija Kristek 1, Željko Kraljičak 2, Zvonko Radan 3, Jurica Jović 1 1 Poljoprivredni fakultet Sveučilišta J.J. Strossmayera u Osijeku, Kralja Petra Svačića 1d, Osijek, Hrvatska (skristek@pfos.hr) 2 Osječko baranjska županija,trg A. Starčevića 2, 31000 Osijek 3 Fermopromet d.o.o., Z. J. Jovanovića 11., Majške Međe, 31323 Bolman Sažetak Dvogodišnji pokusi provedeni su na dva tipa tla (humoglej, eutrično smeđe tlo) tijekom 2011. i 2012. godine. Istraživali smo utjecaj zemljišnih mikroorganizama na intenzitet napada parazitne gljive Cercospora beticola Sacc. te prinos korijena i sadržaj šećera u repi. U pokusu su korištena 4 kultivara šećerne repe od kojih su dva tolerantna na C. beticola Sacc.: Severina (KWS), Marcus (Strube), dok su dva osjetljiva na cerkosporu - Pharaon (Van der Have) i Belinda (KWS). Manji intenzitet napada cerkospore zabilježen je na tipu tla humoglej u obje godine istraživanja. Na eutričnom smeđem tlu simptomi su bili izraženiji, posebno 2011. godine koja je imala povoljniji raspored oborina. Veći prinos korijena i sadržaj šećera ostvaren je kod svih ispitivanih kultivara 2011. godine, međutim značajno bolji proizvodni rezultati, tolerantnih i osjetljivih kultivara na C. beticola Sacc., ostvareni su na humogleju, tlu boljih kemijskih i mikrobioloških svojstava. Ključne riječi: šećerna repa, hibrid, C. beticola Sacc., tlo, mikroorganizmi Uvod Patogena gljiva C. beticola Sacc. koja uzrokuje pjegavost lišća šećerne repe javlja se svake godine u većem ili manjem opsegu, ovisno o tolerantnosti ili osjetljivosti kultivara, provedenim agrotehničkim mjerama, vremenskim prilikama i osobinama tla. Oplemenjivanjem i selekcijom hibrida šećerne repe dobiveni su hibridi tolerantni na napad cerkospore. Međutim, kako tolerantnost nije dovoljna, osobito kod jačih napada ovog patogena, obavezno se u proizvodnji trebaju koristiti fungicidi. Isto tako, primjećeno ja da je na tlima dobrih kemijskih osobina koja imaju povoljan kvalitativni i kvantitativni sastav mikroorganizama napad ove parazitne gljive slabiji. Naime, patogena gljiva C. beticola Sacc. prezimljuje u tlu na zaraženim ostacima lišća. Za pretpostaviti je da mikrobiološki sastav tla utječe na njezino preživljavanje u tlu zbog izrazitog antagonizma između navedene patogene gljive i korisnih mikroorganizama u tlu, prvenstveno bakterije Pseudomonas fluorescens kao i većine vrsta roda Bacillus. P. fluorescens i Bacillus spp. zbog mogućnosti inhibicije patogenih mikroorganizama, pripadaju grupi mikroorganizama koje nazivamo agensima za biološku kontrolu bolesti. Brojni autori u rezultatima svojih istraživanja (Andersen et al., 2003., Koch et al., 2002., Kristek et al., 2007., 2008.) iznose da benefitna bakterija P. fluorescens pokazuje izrazitu antibiozu prema patogenim mikroorganizmima, uzročnicima bolesti korijena i lista šećerne repe, inaktivirajući njihov rast i razmnožavanje. Ove bakterije produciraju fitohormone, prvenstveno cikličke lipopeptide koji pokazuju biosurfaktantska svojstva, te antibiotska svojstva prema patogenim mikroorganizmima. Collins & Jacobsen (2002.), Bargabus et al. (2004.) i Choudhari & Johri (2008.) iznose da bakterije roda Bacillus također produciraju antibiotske supstance koje inhibiraju patogenu gljivu C. beticola Sacc. Zbog svega 62 49 th Croatian & 9 th International Symposium on Agriculture Dubrovnik Croatia
Agroekologija, ekološka poljoprivreda i zaštita okoliša navedenog, cilj istraživanja bio je utvrditi utjecaj zemljišnih mikroorganizama na intenzitet napada cerkospore te elemente prinosa i kvalitete šećerne repe na dva tipa tla različitih mikrobioloških svojstava. Materijal i metode Pokusi su provedeni tijekom 2011. i 2012. godine na dva različita tipa tla (Tablica 1.), koja su se razlikovala po kemijskim osobinama i mikrobiološkim osobinama. Pokusi su postavljeni po split block shemi u četiri ponavljanja na dva tipa tla (humoglej, eutrično smeđe tlo). U pokusu su korištena 4 kultivara šećerne repe od kojih su dva tolerantna na patogenu gljivu C. beticola: Severina (KWS), Marcus (Strube), dok su dva osjetljiva na cerkosporu - Pharaon (Van der Have) i Belinda (KWS). Tablica 1. Svojstva tla Ispitivana svojstva tla Oranični sloj (0 0.3 m) ph (H2O) 7.45 6.13 ph (KCl) 6.70 5.53 Humus (%) 3.13 2.07 P (mg/ 100 g soil) 27.00 15.70 K (mg/ 100 g soil) 25.30 19.30 Tijekom vegetacije šećerne repe (od travnja do listopada), uzeti su uzorci tla i određivan je sadržaj ukupnih bakterija, ukupnih gljiva, ukupnih aktinomiceta, bakterije P. fluorescens, te bakterija roda Bacillus, korištenjem selektivnih hranjivih podloga. Broj ukupnih bakterija određen je na MPA agaru, gljiva na PDA agaru, a aktinomiceta na škrobno amonijačnom agaru. Ukupan broj bakterija P. fluorescens određen je na Caso agaru (Merck 105458), dok je ukupan broj Bacillus spp. određen na hranjivom agaru uz dodatak MnSO4 x H2O. Osim određivanja kvalitativnog i kvantitativnog sastava mikroorganizama u tlu tijekom vegetacije šećerne repe, izvršena je vizualna ocjena prisustva uzročnika bolesti C. beticola Sacc. i oštećenja lišća korištenjem skale Kleinwanzlebener Cercospora Tafel s ocjenom 0 5. Tijekom vegetacije izvršena su dva tretiranja fungicidima: prvo tretiranje preparatom Eminent 125 EW (tetrakonazol 125 g l -1 ) u količini od 0,8 l ha -1, te drugo tretiranje preparatom Sphera 535 EC (trifloksistrobin 375 g l -1 + ciprokonazol 160 g l -1 ) s 0,4 l ha -1. Nakon vađenja određeni su prinos korijena i sadržaj šećera. Sadržaj šećera određen je saharimetrom, postupkom hladne digestije. Rezultati i rasprava U tablici 2. vidljiv je broj pojedinih grupa i vrsta mikroorganizama, koji je dobiven temeljem analize uzoraka tla uzetih sredinom mjeseca srpnja (16.07.2011., 18.07.2012.) u obje pokusne godine. Evidentno je da je znatno veći broj bakterija i aktinomiceta, kao i benefitnih bakterija P. fluorescens i Bacillus spp. prisutan u tipu tla humoglej, dok je veći ukupan broj gljiva dobiven na eutričnom smeđem tlu. Tijekom dvogodišnjeg istraživanja praćen je intenzitet napada cerkospore i ocjenjivan stupanj oštećenja lišća repe (Tablica 3.). Najmanja oštećenja kod svih hibrida na gljivu C. beticola Sacc. dobivena su na tipu tla humoglej. Manja oštećenja su evidentirana 2012. g. 49. hrvatski i 9. međunarodni simpozij agronoma Dubrovnik Hrvatska 63
Tablica 2. Broj pojedinih grupa i vrsta mikroorganizama (cfu/g tla) Ukupan Broj mikroorganizama 20011. 2012. Prosjek 20011. 2012. Prosjek Bakterije (10 6 cfu g -1 ) 11,23 10,06 10,65 9,22 8,63 8,93 Gljive 104,20 72,00 88,10 195,30 161,50 178,40 Aktinomicete 244,13 190,80 217,47 120,10 100,90 110,50 Bakterije Bacillus spp. 197,90 134,23 166,07 103,36 88,70 96,03 Bakterije P. fluorescens 46,06 43,48 44,77 27,18 20,45 23,82 kod oba tipa tla. Razlog toga su vremenske prilike, odnosno raspored oborina koji je utjecao i na konačni rezultat, odnosno prinos korijena i sadržaj šećera u korijenu repe. Kod hibrida tolerantnih na patogenu gljivu C. beticola Sacc. manja oštećenja zapažena su kod hibrida Severina u odnosu na hibrid Marcus. Kod osjetljivih hibrida manja oštećenja evidentirana su kod hibrida Belinda, a veća kod hibrida Pharaon, na oba tipa tla i u obje godine istraživanja. Tablica 3. Ocjena oštećenja lišća uzrokovano napad gljivice C. beticola sredinom rujna 2011. i 2012. na dva tipa tla ( 0 bez zaraze; 5 zaraza na svim listovima) Tolerantni Severina 2,00 1,55 1,78 2,75 2,00 2,38 na C. beticola Marcus 2,75 2,50 2,63 3,25 2,75 3,00 Prosjek 2,38 2,03 2,21 3,00 2,38 2,69 Osjetljivi Pharaon 4,00 3,75 3,69 4,75 4,25 4,50 na C. beticola Belinda 3,75 3,25 3,50 4,25 3,75 4,00 Prosjek 3,69 3,50 3,60 4,50 4,00 4,25 Najviši prosječni prinos korijena (t/ha) u obje godine istraživanja i na oba tipa tla ostvario je hibrid Severina koji je tolerantan na patogenu gljivu C. beticola Sacc. (Tablica 4.). Svi ostali hibridi ostvarili su statistički vrlo značajno niže prosječne prinose korijena repe (p<0,01). Prosječan prinos korijena repe na tipu tla humoglej bio je za 6,42% viši od istog na eutričnom smeđem tlu u obje godine istraživanja. Najviši prosječni sadržaj šećera (Tablica 5.) u obje godine istraživanja i na oba tipa tla ostvario je hibrid Severina, tolerantan na uzročnika pjegavosti lišća šećerne repe C. beticola. Prosječan sadržaj šećera na tipu tla humoglej bio je za 2,45% viši u odnosu na ispitivani parametar na eutričnom smeđem tlu u obje godine istraživanja. Prve godine istraživanja (2011.) prosječni prinos korijena na oba tipa tla bio je za 12, 65% viši od istog u 2012. godini istraživanja, dok je istovremeno prosječni sadržaj šećera u prvoj godini istraživanja na oba tipa tla bio za 2,79% viši u odnosu na drugu godinu istraživanja. Dobiveni rezultati u skladu su s rezultatima istraživanja Glavaš-Tokić i sur. (2007.). 64 49 th Croatian & 9 th International Symposium on Agriculture Dubrovnik Croatia
Agroekologija, ekološka poljoprivreda i zaštita okoliša Tablica 4. Prinos korijena šećerne repe (t/ha) Prinos korijena (t/ha) Ukupni prosjek Tolerantni Severina 80,45 72,38 76,42 74,85 68,85 71,85 74,14 na C. beticola Marcus 74,90 62,75 68,83 70,31 60,27 65,29 67,06 Prosjek 77,68 67,57 72,62 72,58 64,56 68,57 70,60 Osjetljivi Pharaon 69,24 62,47 65,86 65,20 58,46 61,83 63,85 na C. beticola Belinda 73,50 65,53 69,52 68,25 61,22 64,74 67,13 Prosjek 71,37 64,00 67,69 66,73 59,84 63,29 65,49 Ukupni prosjek 74,53 65,79 70,16 69,66 62,20 65,93 68,05 LSD 0,05 Genotip: 1,48 Tlo: 2,03 : 3,51 LSD 0,01 2,95 3,96 6,46 Tablica 5. Sadržaj šećera u repi (%). Sadržaj šećera (%) Ukupni Prosjek Tolerantni Severina 16,76 15,90 16,33 16,12 15,78 15,95 16,14 na C. beticola Marcus 15,39 14,80 15,10 14,68 14,82 14,75 14,93 Prosjek 16,08 15,35 15,72 15,40 15,30 15,35 15,53 Osjetljivi Pharaon 14,96 14,30 14,63 14,71 14,06 14,39 14,51 na C. beticola Belinda 15,90 15,63 15,77 15,31 15,20 15,26 15,52 Prosjek 15,43 14,97 15,20 15,01 14,63 14,82 15,02 Ukupni prosjek 15,76 15,16 15,46 15,21 14,97 15,09 15,28 LSD 0,05 Genotip: 0,25 Tlo: 0,13 : 0,20 LSD 0,01 0,49 0,21 0,34 Zaključak Na osnovu provedenih istraživanja i polučenih rezultata možemo zaključiti da je utjecaj kvalitativnog i kvantitativnog sastava mikroorganizama u tlu na stupanj infekcije patogenom gljivom C. beticola velik. Zbog antagonističkih odnosa benefitnih bakterija (P. fluorescens, Bacillus spp.) čiji je broj na humogleju bio gotovo dvostruko veći u odnosu na eutrično smeđe tlo, na humogleju je zabilježen niži stupanj infekcije cerkosporom, što se u konačnici odrazilo na prinos i digestiju šećerne repe. Napomena Istraživanja neophodna za ovaj rad dio su projekta «Ishrana šećerne repe dušikom ovisno o osobinama tla i genotipu» kojeg financira MZOŠ RH. Literatura Andersen, J.B., Koch, B., Nielsen, T.H., Sørensen, D., Hansen, M., Nybroe, O., Christophersen, C., Sørensen, J., Molin, S. and M. Giskov (2003.): Surface motility in Pseudomonas sp. DSS73 is required for efficient biological containment of the root pathogenic microfungi R. solani and P. ultimum. Microbiology 149:37-46. 49. hrvatski i 9. međunarodni simpozij agronoma Dubrovnik Hrvatska 65
Bargabus, R. L., Zidack, N. K., Sherwood, J. W., Jacobsen, B. J. (2004.): Screening of the identification of potential biological control agents that induce systemic acquired resistance in sugar beet. Biol. Control, 30:342-350. Choudhary, D. K., Johri, B. N. (2008.): Interactions of Bacillus spp. and plants with special reference to induced systemic resistance. Microbiological Research, available online at www.sciencedirect.com. Collins, D. P., Jacobsen, B. J. (2002.): Optimizing a Bacilllus subtilis isolate for biological control of sugar beet cercospora leaf spot. Biological Control, 26(2):153-161. Glavaš-Tokić, R. (2008.): Utjecaj genotipa, mikroflore tla i zaštite od parazitne gljive Cercospora beticola Sacc. na elemente prinosa i kvalitete šećerne repe. Magistarski rad. Poljoprivredni fakultet u Osijeku. Koch, B., Nielsen, T. H., Sørensen, D., Andersen, J. B., Christophersen, C., Molin, S., Giskov, M., Sørensen, J. and O. Nybroe (2002.): Lipopeptide production in Pseudomonas sp. strain Dss73 is regulated by components of sugar beet seed exudates via the Gac two component regulatory system. Appl. Environ. Microb. 68:4509-4516. Kristek, S., Kristek, A., Pospišil, M., Glavaš Tokić, R., Ćosić, J. (2007.c): Influence of bacterium P. fluorescens on the pathogen of root rot R. solani, storage period and elements of sugarbeet yield and quality. Zuckerindustrie. 132 (7):568-575. Kristek, A., Kristek, S., Galović, S. (2008.): Root yield and quality depending on sugar beet hybrids and protection against fungi C. beticola Sacc. Cereal research communications, 36(1):375-378. Influence of benefit bacteria on the intensity of infection by the fungus C. beticola Sacc. and the yield and quality of sugar beet Abstract The two-year experiments were conducted on two types of soil (humogley, eutric brown soil) during the 2011th and 2012th year. We investigated the effects of soil microorganisms on intensity of the attack parasitic fungus Cercospora beticola Sacc. and root yield and sugar content of the beet. In the experiment was used four hybrids of sugar beet of which two are tolerant on C. beticola Sacc.: Severina (KWS), Marcus (Strube), and two sensitive to the C. beticola Sacc.: Pharaon (Van der Have) and Belinda (KWS). A smaller intensity of cercospora attack was recorded on soil type humogley in both years of investigation. On eutric brown soil symptoms were more expressed, especially 2011th when there was more precipitation. Higher root yield and sugar content was achieved in all tested hybrids 2011th years, however, significantly better production results, tolerant and sensitive hybrids to C. beticola Sacc., were realized at humogley, the better soil chemical and microbiological properties. Key words: sugar beet, hybrids, C. beticola Sacc., soil, microorganisms 66 49 th Croatian & 9 th International Symposium on Agriculture Dubrovnik Croatia