VESZPRÉMI EGYETEM *(25*,.210(=
*$='$6
ÁGTUDOMÁNYI 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 NO|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
]WN 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
Ennek megfHOHO
YtWVN
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
NO|QE|]
JRPEDIDMRN
PLFpOLXP
növekedésére kifejtett hatását, - statikus
PiJQHVHV
WpU
NO|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
JHQHUiFLyMiUDNLIHMWHWWKDWiVi
t.
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 NO|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]WN $] 89 IpQQ\HO W|UWpQ J
] W|OWpV
EHVXJiU]iVKR] :
OiPSiW D N|]HOL 89 VXJiU]iVKR] ~Q IHNHWH IpQ\
-os Hg
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 NO|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
NpV]tWHWWQN $] HO
WHNHUFVHW V]ROHQRLGRW
EELEHQ YDJ\ FP iWPpU
XWyEELEDQ SHGLJ FP iWPpU FVpV]pN KHO\H]KHW
M
M
VSHFLiOLVDQ
M
PETRI csészék, az
erre a célra készült PETRI
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
D]RQEDQ D WHNHUFVHNHW K
ventillátort iUDPHU
DPL P7 LQGXNFLyW MHOHQW P7 I|O|WW
WHQL NHOO +D V]NVpJHV YROW DNNRU HUUH D FpOUD
használtunk.
A
mágneses
VVpJYiOWR]WDWiViYDOW|UWpQW
indukció
változtatása
az
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 NO|QE|]
PpUWpN
JiWOy KDWiVW IHMWHWW NL $
Curvularia
2
inaequalis 0, 864 J/cm 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
viselkednek.
Vizsgálatainkat
a
FVtUi]iVNRU PLQWHJ\ HOOHQWpWHVHQ
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 PHJiOODStWKDWy KRJ\ SHUF LG
WDUWDP~ P:FP
2
intenzitású (1,62
J/cm2 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
növekedést gátló hatása valyV]tQ
PHJYLOiJtWiVVDO $] 89
-C sugárzás
OHJ D]]DO KR]KDWy |VV]HIJJpVEH KRJ\
D JRPED KLID FV~FVL VHMWMH QHP UHQGHONH]LN NHWW W|EEL UpV]pQ D NOV
V VHMWIDOODO PtJ D KLID
VHMWIDO UpWHJ NpSHV PHJYpGHQL D KLIiW D] 89
-C
sugárzástól. Statikus mágneses tér micélium növekedésre kifejtett hatásával kapcsolatban megállapítottuk, hogy mind a hat vizsgált gomba micéliumának növekedési sebessége átlagosan mintegy 10 %-al csökkent a kontroll növekedési sebességéhez képest a 0,1-1 mT mágneses indukció
tartományban.
cs|NNHQpVH
YDOyV]tQ
A
micélium
növekedési
sebességének
OHJ D]]DO KR]KDWy |VV]HIJJpVEH KRJ\ D KLID
abszorbciós és apikális zónája közt folyó H+ és K+ áramokat a mágneses tér befolyásolja. A statikus mágneses tér hatása a sporulációra A 0,5 és 1 mT indukciójú statikus mágneses tér az Alternaria alternata és Curvularia inaequalis NRQtGLXP NpS] KDWiVW IHMW NL (QQpO D NpW JRPEDIDMQiO D NpS]
GpVpUH HU
V VWLPXOiOy
G|WW NRQtGLXPRN V]iPD
mintegy 70-100 %-al növekedett a kontrollhoz képest. Ugyanebben az
8 indukció tartományban a Fusarium oxysporum kontGLXP NpS] VWDWLNXV PiJQHVHV WpU HU
V JiWOy KDWiVW IHMW NL D NpS]
GpVpUH D
G|WW NRQtGLXPRN
száma mintegy 80-85 %-al csökkent a kontrollhoz képest. Az UV-&VXJiU]iVpVDOiWKDWyIpQ\KDWiVDDV]NOHUyFLXPNpS]
GpVUH
A látható fény és az UV-C sugárzás hatásaival kapcsolatban NLHPHOKHW
KRJ\
Sclerotinia sclerotiorum
WHQ\pV]HWHQ
NpS]
G|WW
szkleróciumok száma és átlagos tömege ellentétes tendenciát mutat a megvilágító
fény
hullámhosszának
függvényében.
Azokban
hullámhossz tartományokban, ahol kevés szkleróciuP viszonylag
nagy
az
átlagtömegük,
azokban
a
WDUWRPiQ\RNEDQ SHGLJ DPHO\HNEHQ VRN V]NOHUyFLXP NpS] iWODJW|PHJ$]|VV]HVNpS]
NpS]
a
G|WW
hullámhossz G|WW NLFVL D]
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 VXJiU]iV
YDODPLQW
befolyásolja
a
V]NOHUyFLXP NpS]
NpN
IpQQ\HO
Macrophomina
W|UWpQ
G|WW 8J\DQFVDN D] 89
-C
phaseolina
V]iPiW D PLNURV]NOHUyFLXPRN iWPpU
PHJYLOiJtWiV
OpQ\HJHVHQ
mikroszkleróciumainak
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
csírátlanítására, s ezzel a tárolási veszteségek csökkentésére.
WWL
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\ GHUOW QDS DODWW pUNH]
iWODJRV HQHUJLDPHQQ\LVpJHW
Gy]LVW %HFVOpVHLQNDODSMiQHEEHQDNpWWDUWRPiQ\EDQHJ\WWHVHQpUNH]
energiamennyiség majdnem 40 %-D D WHOMHV VSHNWUXPEDQ pUNH] mennyiségnHN (]HQ LVPHUHWHN DODSMiQ FpOV]HU
HQHUJLD
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]HIJJpV
felállítására. (2) Az eredmények alapján szükség lehet az UV sugárzás és D
NpN
IpQ\
LQWHQ]LWiViQDN
PLQW
~MDEE
HO
UHMHO]pVHNNLDODNtWiViEDYDOyEHYRQiViUD
DELRWLNXV
WpQ\H]
QHN
D]
10
Új tudományos eredmények 1.
Az UV-C sugárzás Alternaria alternata konídium csírázásra vonatkozó inaktivációs hatáskeresztmetszete 0,126 cm2/J, a félletális dózis pedig 5,5 J/cm2, a Curvularia inaequalis konídium csírázására vonatkozó inaktivációs hatáskeresztmetszet 16,28 cm2/J, a félletális dózis pedig 0,034 J/cm2. 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/cm2 dózisú besugárzás alkalmazása során. A gátlás további 48 órára fenntartható Sclerotinia sclerotiorum fajnál 0,216 J/cm2, Alternaria alternata és Curvularia inaequalis fajoknál 0,432 J/cm2, továbbá Fusarium
oxysporum,
Trichoderma
sp.
és
Macrophomina
phaseolina fajoknál 0,81 J/cm2 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]HV
szklerócium 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]
A
G|WWPLNURV]NOHUyFLXPRNiWPpU
kék
fénnyel
és
UV-C-vel
LD:HLEXOOHORV]OiVWN|YHWLN
besugárzott
tenyészetek
mikroszklerócium eloszlása megváltozott. 7.
Sclerotinia sclerotiorum KiURP HJ\PiVW N|YHW
JHQHUiFLyMiW
2
és 3,24 J/cm 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
NRQIH
rencia 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.
