*(25*,.210(= VESZPRÉMI EGYETEM *$='$6ÁGTUDOMÁNYI KAR Növényvédelmi Intézet Növénykórtani és Növényvirológiai Tanszék Növénytermesztési és Kertészeti Tudományok Doktori Iskola,VNRODYH]HW Dr. Horváth József az MTA rendes tagja 7pPDYH]HW Dr. habil. Fischl Géza PH] JD]GDViJLWXGRPiQ\NDQGLGiWXVD A FÉNY ÉS A KISFREKVENCIÁS ELEKTROMÁGNESES TEREK HATÁSA MIKROSZKÓPIKUS GOMBÁKRA DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI Készítette: Dr. NAGY PÁL KESZTHELY 2003
2
3 $NXWDWiVHO ]PpQ\HLFpONLW ]pv Napjainkban viszonylag széles körben vizsgálják a fény és a N O QE ] WtSXV~ HOHNWURPiJQHVHV WHUHN po V]HUYH]HWHNUH J\DNRUROW hatását. Ugyanakkor a fénynek és az elektromágneses tereknek a növénypatogén gombákra gyakorolt hatása nem igazán ismert. A téma kutatásának MagyaroUV]iJRQDOLJYDQHO ]PpQ\HEiUDV]DNLURGDORPEDQ számos közlemény található, amely az UV sugárzás konídiumos gombák sporulációjára gyakorolt hatását vizsgálja. $ PXQND VRUiQ FpOXO W ]W N NL KRJ\ LQ YLWUR NtVpUOHWHNEHQ megvizsgáljuk az UV sugárzás és a látható fény, továbbá kisfrekvenciájú elektromágneses terek mikroszkópikus gombák konídium csírázására, micélium növekedésére és sporulációjára gyakorolt hatását, s ezzel az DELRWLNXVWpQ\H] NKDWiViYDONDSFVRODWRVHOPpOHWLLVPHUHWHLQNHWE YtWV N Ennek megfhoho HQYL]VJiOWXN - az UV-C sugárzás konídium csírázására gyakorolt hatását, - statikus és 50 Hz frekvenciájú mágneses tér konídium csírázásra gyakorolt hatását, - az UV-& VXJiU]iV N O QE ] JRPEDIDMRN PLFpOLXP növekedésére kifejtett hatását, - statikus PiJQHVHV WpU N O QE ] JRPEDIDMRN PLFpOLXP növekedésre kifejtett hatását, - UV-C és látható fény szklerócium és mikroszklerócium NpS] GpVUHJ\DNRUROWKDWiViW - Valamint UV-C sugárzás Sclerotinia sclerotiorum három HJ\PiVWN YHW JHQHUiFLyMiUDNLIHMWHWWKDWiVit.
4 Anyag és módszer In vitro kísérleteink során az UV-C sugárzás, valamint statikus és 50 Hz frekvenciájú mágneses terek Alternaria alternata és Curvularia inaequalis konídiumok csírázására gyakorolt hatását, valamint Alternaria alternata, Curvularia inaequalis, Fusarium oxysporum, Macrophomina phaseolina, Trichoderma sp és Sclerotinia sclerotiorum micélium növekedésére gyakorolt hatását vizsgáltuk. Vizsgálatokat végeztünk az UV-C sugárzás Fusarium oxysporum, továbbá a statikus mágneses terek Alternaria alternata, Curvularia inaequalis és Fusarium oxysporum tenyészetek sporulációjára gyakorolt hatásával kapcsolatban. Részletesen vizsgáltuk a látható fény és az UV sugárzás Sclerotinia sclerotiorum szklerócium képzésére, valamint Macrophomina phaseolina mikroszklerócium képzésére gyakorolt hatását. A teszt gomba fajokat N O QE ] JD]GiNUyO SDSULND NXNRULFD QDSUDIRUJy L]ROiOWXN $ kísérletek során a tenyészeteket BDA és CZAPEK agaron tartottuk fenn. A besugárzásokat vörös, sárga, zöld, kék, közeli UV és UV IpQQ\HO YpJH]W N $] 89 IpQQ\HO W UWpQ EHVXJiU]iVKR] :-os Hg J ] W OWpV OiPSiW D N ]HOL 89 VXJiU]iVKR] ~Q IHNHWH IpQ\ OiPSiW használtunk, amely lényegében csak a 300-400 nm hullámhossz WDUWRPiQ\EDQ VXJiUR] $ ViUJD IpQQ\HO W UWpQ PHJYLOiJtWiVKR] Na lámpát, a többi hullámhossz tartományban 40 W-os izzólámpákat KDV]QiOWXQN $ PHJYLOiJtWiV HU VVpJpW 38 WtSXV~ IRWRPpWHUUHO D fényintenzitást pedig LI-COR 185B típusú radiométerrel megmértük. A N O QE ] Gy]LVRNEHiOOtWiViUDDEHVXJiU]iVLG WDUWDPiW változtattuk.
5 A mágneses tér hatásainak vizsgálatához egy 0,5 m hosszú, 10 cm EHOV iwppu M YDODPLQW HJ\ FP iwppu M WHNHUFVHW V]ROHQRLGRW NpV]tWHWW QN $] HO EELEHQ YDJ\ FP iwppu M PETRI csészék, az XWyEELEDQ SHGLJ FP iwppu M VSHFLiOLVDQ erre a célra készült PETRI FVpV]pN KHO\H]KHW N HO 0LQGNpW WHNHUFV PP iwppu M ]RPiQFR]RWW rézhuzalból készült, menetsoronként 300 menettel, a menetsorok száma hat, vagyis az összes menetszám 1800. Mindkét tekercs maximálisan 4 A HU VVpJ iudppdo WHUKHOKHW DPL P7 LQGXNFLyW MHOHQW P7 I O WW D]RQEDQ D WHNHUFVHNHW K WHQL NHOO +D V] NVpJHV YROW DNNRU HUUH D FpOUD ventillátort használtunk. A mágneses indukció változtatása az iudphu VVpJYiOWR]WDWiViYDOW UWpQW
6 Eredmények Munkánk során az abiotinxv N UQ\H]HWL WpQ\H] N N ] O D IpQ\ (látható és UV) és a korábban csak ritkán alkalmazott statikus és kisfrekvenciájú mágneses terek növénypatogén mikroszkópikus gombák konídium csírázására, micélium növekedésére valamint sporulációjára gyakorolt hatását vizsgáltuk in vitro kísérletekben. A vizsgálatok célja olyan összefüggések és adatok feltárása, melyek önmagukban, vagy további célirányos kutatómunka alapjaiként felhasználhatók a gomba EHWHJVpJHN HO UHMHO]pVpUH LOOHWYH Q YpQ\YpGHOPL WHFKQROyJLiN továbbfejlesztésére. Az UV-C sugárzás és a mágneses tér hatása konídium csírázásra Az említett gombafajok konídium csírázására az UV-C sugárzás OpQ\HJHVHQ N O QE ] PpUWpN JiWOy KDWiVW IHMWHWW NL $ Curvularia inaequalis 0, 864 J/cm 2 dózis hatására elvesztette csírázóképességét, míg ezen dózis 16-szorosánál az Alternaria alternata konídiumainak csírázóképessége még mindig 30 % körüli értéket tett ki. A két gombafaj NRQtGLXPDL PiJQHVHV WpUEHQ W UWpQ FVtUi]iVNRU PLQWHJ\ HOOHQWpWHVHQ viselkednek. Vizsgálatainkat a 0,1-3,5 mt mágneses indukció tartományban végeztük. A Curvularia inaequalis konídiumok csírázását az 50 Hz-es sinusos mágneses tér stimulálja, míg a statikus mágneses tér gátolja. Az Alternaria alternata csírázását pedig inkább az 50 Hz-es sinusos mágneses tér gátolja, a statikus tér pedig stimulálja. A stimuláció mértéke mindkét gombafajnál mintegy 10-70 %, a gátlás mértéke pedig 10-60 % közti érték.
7 Az UV-C sugárzás és a mágneses tér hatása micélium növekedésre Az UV-C sugárzás micélium növekedésre kifejtett hatásáról 2 PHJiOODStWKDWy KRJ\ SHUF LG WDUWDP~ P:FP intenzitású (1,62 J/cm 2 dózisú) UV-C sugárzás mind a hat vizsgált gombafaj micélium növekedését mintegy 48 órára gátolja. Ez a gátlás további 48 óráig fenntartható, gombafajonként változó, de a kezdetinél lényegesen DODFVRQ\DEE ~J\ LV PRQGKDWQiQN HPOpNH]WHW Gy]LVRNNDO $] 89-C sugárzás micélium növekedésre kifejtett gátló hatása kismértékben FV NNHQWKHW ViUJD IpQQ\HO W UWpQ PHJYLOiJtWiVVDO $] 89-C sugárzás növekedést gátló hatása valyv]tq OHJ D]]DO KR]KDWy VV]HI JJpVEH KRJ\ D JRPED KLID FV~FVL VHMWMH QHP UHQGHONH]LN NHWW V VHMWIDOODO PtJ D KLID W EEL UpV]pQ D N OV VHMWIDO UpWHJ NpSHV PHJYpGHQL D KLIiW D] 89-C sugárzástól. Statikus mágneses tér micélium növekedésre kifejtett hatásával kapcsolatban megállapítottuk, hogy mind a hat vizsgált gomba micéliumának növekedési sebessége átlagosan mintegy 10 %-al csökkent a kontroll növekedési sebességéhez képest a 0,1-1 mt mágneses indukció tartományban. A micélium növekedési sebességének cs NNHQpVH YDOyV]tQ OHJ D]]DO KR]KDWy VV]HI JJpVEH KRJ\ D KLID abszorbciós és apikális zónája közt folyó H + és K + áramokat a mágneses tér befolyásolja. A statikus mágneses tér hatása a sporulációra A 0,5 és 1 mt indukciójú statikus mágneses tér az Alternaria alternata és Curvularia inaequalis NRQtGLXP NpS] GpVpUHHU V VWLPXOiOy KDWiVW IHMW NL (QQpO D NpW JRPEDIDMQiO D NpS] G WW NRQtGLXPRN V]iPD mintegy 70-100 %-al növekedett a kontrollhoz képest. Ugyanebben az
8 indukció tartományban a Fusarium oxysporum kontglxp NpS] GpVpUH D VWDWLNXV PiJQHVHV WpU HU V JiWOy KDWiVW IHMW NL D NpS] G WW NRQtGLXPRN száma mintegy 80-85 %-al csökkent a kontrollhoz képest. Az UV-&VXJiU]iVpVDOiWKDWyIpQ\KDWiVDDV]NOHUyFLXPNpS] GpVUH A látható fény és az UV-C sugárzás hatásaival kapcsolatban NLHPHOKHW KRJ\ Sclerotinia sclerotiorum WHQ\pV]HWHQ NpS] G WW szkleróciumok száma és átlagos tömege ellentétes tendenciát mutat a megvilágító fény hullámhosszának függvényében. Azokban a hullámhossz tartományokban, ahol kevés szkleróciup NpS] G WW viszonylag nagy az átlagtömegük, azokban a hullámhossz WDUWRPiQ\RNEDQ SHGLJ DPHO\HNEHQ VRN V]NOHUyFLXP NpS] G WW NLFVL D] iwodjw PHJ$] VV]HVNpS] G WWV]NOHUyFLXPW PHJHNpNIpQQ\HOW UWpQ megvilágítás hatására lényegesen kisebb, mint bármely más esetben, beleértve a kontrollt is. A kis szklerócium össztömeg úgy alakult ki, hogy NHYpV GH QDJ\ W PHJ V]NOHUyFLXP NpS] G WW 8J\DQFVDN D] 89-C VXJiU]iV YDODPLQW NpN IpQQ\HO W UWpQ PHJYLOiJtWiV OpQ\HJHVHQ befolyásolja a Macrophomina phaseolina mikroszkleróciumainak V]iPiW D PLNURV]NOHUyFLXPRN iwppu MpW WRYiEEi EHIRO\iVROMD H]HN méret szerinti eloszlását is. Javaslatok Megemlítjük, hogy az UV-C sugárzás konídium csírázásra és micélium növekedésre in vitro kísérletek során kifejtett hatása mejihoho WHFKQROyJLiN NLGROJR]iVD XWiQ IHOKDV]QiOKDWy YHW PDJYDN csírátlanítására az elterjedten használt vegyszeres csávázás helyett, NRQtGLXPRNNDOIHUW ] WWJ\ P OFV NYDJ\HJ\pEWHUPpQ\HNWiUROiVHO WWL csírátlanítására, s ezzel a tárolási veszteségek csökkentésére.
9 $] y]rqsdm]v KHO\HQNpQWL HOYpNRQ\RGiViYDO PHJQ D] 89 sugárzás intenzitása, és egyúttal megváltozik a sugárzás spektrális összetétele is. Az intenzitás növekedését és sugárzás spektrális eloszlásának változását figyelembe kell vennünk a növénypatogén mikroszkópikus gombák vonatkozásában is. Különösen a konídiumos gombáknak azt, a szakirodalomban viszonylag széles körben tárgyalt tulajdonságát, hogy sporulációjukat a közeli UV sugárzás hatékonyan befolyásolja. Az UV sugárzás intenzitásának a megváltozása maga után vonhatja más hullámhossz tartományok - pl. az ugyancsak szokatlan hatásokat kiváltó kék fény - hatásának relatív megváltozását is. A Föld IHOV]tQpQ PpUKHW pv D OpJN U IHOV KDWiUiQ D QDSVXJiU]iV HOPpOHWLOHJ ismert spektrális eloszlásából megbecsültük az egyes hullámhossz WDUWRPiQ\EDQ HJ\ GHU OW QDS DODWW punh] iwodjrv HQHUJLDPHQQ\LVpJHW Gy]LVW%HFVOpVHLQNDODSMiQHEEHQDNpWWDUWRPiQ\EDQHJ\ WWHVHQpUNH] energiamennyiség majdnem 40 %-D D WHOMHV VSHNWUXPEDQ punh] HQHUJLD mennyiségnhn (]HQ LVPHUHWHN DODSMiQ FpOV]HU OHQQH V]LV]WHPDWLNXV megfigyeléseket végezni az UV sugárzás és a kék fény intenzitása és HJ\HV JRPEDNyURNR]yN LG V]DNRV HOV]DSRURGiVD N ]WL VV]HI JJpV felállítására. (2) Az eredmények alapján szükség lehet az UV sugárzás és D NpN IpQ\ LQWHQ]LWiViQDN PLQW ~MDEE DELRWLNXV WpQ\H] QHN D] HO UHMHO]pVHNNLDODNtWiViEDYDOyEHYRQiViUD
10 Új tudományos eredmények 1. Az UV-C sugárzás Alternaria alternata konídium csírázásra vonatkozó inaktivációs hatáskeresztmetszete 0,126 cm 2 /J, a félletális dózis pedig 5,5 J/cm 2, a Curvularia inaequalis konídium csírázására vonatkozó inaktivációs hatáskeresztmetszet 16,28 cm 2 /J, a félletális dózis pedig 0,034 J/cm 2. A szakirodalomban erre vonatkozó adatot nem találtunk. 2. a) A statikus mágneses tér az 1-1,5 mt indukció tartományban gátolja az Alternaria alternata konídiumok csírázását. A kontrollhoz viszonyított csírázási arány mintegy 80 %. A 0,1-0,5 és a 2-3,5 mt tartományban a mágneses tér stimuláló hatást fejt ki. A kontrollhoz viszonyított csírázási arány 120-170 % közti érték. A statikus mágneses tér a 0,5-1,5 mt indukció tartományban stimulálja a Curvularia inaequalis konídiumok csírázását. A kontrollhoz viszonyított csírázási arány 120-140 % közti érték. A 2-3,5 mt tartományban, továbbá 0,1 mt indukciónál a mágneses tér gátló hatást fejt ki. A kontrollhoz viszonyított csírázási arány 40-80 % közti érték. b) Az 50 Hz-es szinuszos mágneses tér a 0,1-3,5 mt tartományban gátolja az Alternaria alternata konídiumok csírázását. A kontrollhoz viszonyított csírázási arány 60-90 % közti érték. Az 50 Hz-es szinuszos mágneses tér a 0,1-3,5 mt tartományban stimulálja Curvularia inaequalis konídiumok csírázását. A kontrollhoz viszonyított csírázási arány 100-140 % közti érték.
11 3. a) Az UV-C sugárzás mind a hat, kísérletbe bevont gombafaj micélium növekedését átlagosan 48 órára gátolja 1,62 J/cm 2 dózisú besugárzás alkalmazása során. A gátlás további 48 órára fenntartható Sclerotinia sclerotiorum fajnál 0,216 J/cm 2, Alternaria alternata és Curvularia inaequalis fajoknál 0,432 J/cm 2, továbbá Fusarium oxysporum, Trichoderma sp. és Macrophomina phaseolina fajoknál 0,81 J/cm 2 dózisokkal. Az UV-&VXJiU]iVPLFpOLXPQ YHNHGpVWJiWOyKDWiVDFV NNHQWKHW D] 89 VXJiU]iVW yuiydo N YHW ViUJD IpQQ\HO W UWpQ megvilágítással. b) A statikus mágneses tér mind a hat, kísérletbe vont gombafajnál mintegy 10-15 %-al csökkenti a micélium növekedés sebességét. 4. UV-C sugárzással kezelt Fusarium oxysporum tenyészetben sem mikro-vhppdnurnrqtglxpnps] GpVQHPYROWPHJILJ\HOKHW Alternaria alternata és Curvularia inaequalis tenyészeteket 0,5 és 1 mt indukciójú statikus mágnes térben tartva 70-100 %-al Q YHNHGHWWDNpS] G WWNRQtGLXPRNV]iPD Fusarium oxysporum WHQ\pV]HWEHQ D NpS] G WW PLNURNRQtGLXPRN száma 80-85 %-al csökken a kontrollhoz képest. 5. Vörös, kék és UV-C sugárzással kezelt Sclerotinia sclerotiorum WHQ\pV]HWHNEHQ D NpS] G WW V]NOHUyFLXPRN iwodjrv V]iPD szignifikánsan kevesebb, mint a kontrollban, vagy a sárga és zöld fénnyel megvilágított tenyészetekben. Vörös fénnyel besugárzott Sclerotinia sclerotiorum tenyészetekben DNpS] G WWV]NOHUyFLXPRNiWODJRVW PHJHV]LJQLILNiQVDQQDJ\REE PLQWDNRQWUROOEDQNpS] G WWV]NOHUyFLXPRNW PHJH
12 Kék fénnyel besugárzott Sclerotinia sclerotiorum tenyészetekben NpS] G WW VV]HVszklerócium tömeg szignifikánsan kisebb, mint a kontrollban. 12/12 és 24/0 fényrendszerben tartott Sclerotinia sclerotiorum tenyészetek átlagos szklerócium száma szignifikánsan nagyobb, átlagos szklerócium tömege pedig szignifikánsan kisebb, mint a sötétben (0/24) tartott tenyészetek átlagos szklerócium száma, LOOHW OHJiWODJRVV]NOHUyFLXPW PHJH 6. Vörös fénnyel megvilágított Macrophomina phaseolina tenyészetben NpS] G WW PLNURV]NOHUyFLXPRN V]iPD V]LJQLILNiQVDQ NHYHVHEE D zöld, kék és UV-C fénnyel besugárzottakban pedig szignifikánsan több, mint a kontrollban. Macrophomina phaseolina tenyészetben NpS] G WWPLNURV]NOHUyFLXPRNiWPpU LD:HLEXOOHORV]OiVWN YHWLN A kék fénnyel és UV-C-vel besugárzott tenyészetek mikroszklerócium eloszlása megváltozott. 7. Sclerotinia sclerotiorum KiURP HJ\PiVW N YHW JHQHUiFLyMiW és 3,24 J/cm 2 UV-C dózissal besugározva megállapítható, hogy a VXJiU]iVQDNVHPDNpS] G WWV]NOHUyFLXPRNiWODJRVV]iPiEDQVHP pedig átlagos tömegében "generációs hatása" nem volt.
13 Az értekezpvwppdn UpE OtUWWXGRPiQ\RVN ]OHPpQ\HN SXEOLNiFLyNHO DGiVRN,GHJHQQ\HOY OHNWRUiOWV]DNIRO\yLUDWEDQPHJMHOHQW 1. Nagy, P., Fischl, G. (2002): Effect of UV and visible light irradiation on mycelial growth and sclerotium formation of Sclerotinia sclerotiorum. Acta Phytopathologica et Entomologica Hungarica, 37 (1-3): 83-89. 2. Nagy, P., Fischl, G. (2002): The effect of UV and visible light irradiation on the development of microsclerotium of the fungus Macrophomina phaseolina. Cereal Research, 30 (3-4): 383-389. 0DJ\DUQ\HOY OHNWRUiOWV]DNIRO\yLUDWEDQPHJMHOHQW 3. Kovács, J., Fischl. G., Nagy, P. (1999): A cukorformák és cukorkoncentráció hatása az Alternaria alternata (FR) KEISSLER gombafajra in vitro körülmények között. Növényvédelem, 35 (2): 53-56. 4. Nagy, P., Fischl, G. (2003): UV-C sugárzás hatása Alternaria alternata és Curvularia inaequalis konídiumainak csírázására. Növényvédelem, (in press). 5. Nagy, P. (2003): Statikus és 50 Hz frekvenciájú mágneses tér hatása néhány növénypatogén gombára. Növényvédelem, (in press).
14 Idegen nyeoy NRQIHUHQFLD VV]HIRJODOyEDQPHJMHOHQW 6. Nagy, P., Fischl, G., Kovács, J. (2000): The effect of light illumination on growth and sporulation of some microscopic fungi. XXX. ESNA Annual Meeting, Keszthely, Hungary, Abstract, p. 117. 0DJ\DUQ\HOY NRQIHrencia összefoglalóban megjelent: 7. Kovács, J., Fischl, G., Nagy, P. (1998): Újabb adatok a Pritamin tipusú paprika magházpenészét és rothadását okozó Alternaria alternata gombafaj ökológiai jellemzéséhez. Növényvédelmi Tudományos Napok, Budapest, Összefoglaló, p. 111. 8. Fischl, G., Kovács, J., Nagy, P., Surmann, Á. (2000): In vitro vizsgálatok a paprika magházpenészét okozó Alternaria alternata gombafajjal (In vitro examination with fungus Alternaria alternata which causes fruit root of pepper). Lippay János Vas Károly Tudományos Ülésszak, Budapest, Összefoglaló, p. 378 379. 9. Nagy, P., Fischl, G. (2001): Megvilágítás hatása a Sclerotinia sclerotiorum gomba micélium növekedésére és szklerócium képzésre. A Magyar Biofizikai Társaság XX. Kongresszusa, Budapest, Összefoglaló, p. 60. 10. Nagy, P. (2003): Statikus és 50 Hz frekvenciájú mágneses terek hatása néhány növénypatogén gombára. Növényvédelmi Tudományos Napok, Budapest, Összefoglaló, p. 109.