RUDN Journal of Agronomy and Animal IndustriesRUDN Journal of Agronomy and Animal IndustriesВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Агрономия и животноводство2312-797X2312-7988Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba1999510.22363/2312-797X-2024-19-1-122-127AGBXEWPlant protectionЗащита растенийResearch ArticleAdaptation of plant protection technology considering fungalbacterial associationsАдаптация технологии защиты растений с учетом грибо-бактериальных ассоциацийhttps://orcid.org/0009-0008-9719-5815PlatonovVladislav A.ПлатоновВладислав Андреевич

аспирант агробиотехнологического департамента аграрно-технологического института

vlad97p@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-3157-494X6688-8116ChudinovaElena M.ЧудиноваЕлена Михайловна

кандидат биологических наук, доцент агробиотехнологического департамента аграрно-т ехнологического института

chudinova_em@pfur.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1697-15766827-8026ElanskySergey N.ЕланскийСергей Николаевич

доктор биологических наук, доцент, ведущий научный сотрудник Евразийского центра по продовольственной безопасности, МГУ им. М.В. Ломоносова; профессор агробиотехнологического департамента аграрно-технологического института, Российский университет дружбы народов

elanskiy_sn@pfur.ruRUDN UniversityРоссийский университет дружбы народовLomonosov Moscow State UniversityМосковский государственный университет им. М.В. Ломоносова15032024191Factors of sustainable animal productivity: from genomics to therapyФакторы устойчивой продуктивности животных: от геномики до терапии12212713042024Copyright ©; 2024, Platonov V.A., Chudinova E.M., Elansky S.N.Copyright ©; 2024, Платонов В.А., Чудинова Е.М., Еланский С.Н.2024Platonov V.A., Chudinova E.M., Elansky S.N.Платонов В.А., Чудинова Е.М., Еланский С.Н.https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0https://agrojournal.rudn.ru/agronomy/article/view/19995

Plant infections are often caused by complexes of microorganisms that may include both fungal and bacterial species. In some cases, a symbiotic relationship between fungi and bacteria is observed, which makes a significant contribution to the development of pathogenesis. The work analyzes the phytopathogenic potential of bacteria associated with fungi. Fungal cultures that did not have visible (including microscopy) symptoms of bacterial damage were selected for study. Using PCR with primers for bacterial mitochondrial genes followed by sequencing of amplicons in such fungal cultures, the presence of bacteria was established. Analysis of sequencing data showed that among the bacteria associated with fungi there were species related to known phytopathogenic bacteria that cause diseases of crops. The results obtained show the need to adjust plant protection measures. Most chemical fungicides are ineffective against bacteria. Protection schemes should include biological, biorational and chemical agents that can simultaneously control the development of fungi and bacteria. Crop rotations should be designed to avoid alternating crops susceptible to the same bacteria. Another important element of plant protection is the removal or destruction of plant residues.

Поражение растений часто вызывается комплексами микроорганизмов, которые могут включать как виды грибов, так и бактерий. В некоторых случаях наблюдаются симбиотические отношения грибов с бактериями, что вносит существенный вклад в развитие патогенеза. Проанализирован фитопатогенный потенциал бактерий, находящихся в тесной ассоциации с грибами. Для изучения отбирали культуры грибов, не имевшие видимых (в т. ч. при микроскопировании) симптомов поражения бактериями. Методом ПЦР с праймерами на бактериальные митохондриальные гены с последующим секвенированием ампликонов в таких культурах грибов установили присутствие бактерий. Анализ данных секвенирования показал, что среди ассоциированных с грибами бактерий присутствуют виды, родственные известным фитопатогенным бактериям, вызывающим заболевания культурных растений. Полученные результаты показывают необходимость корректировки мероприятий по защите растений. Большинство химических фунгицидов неэффективны в отношении бактерий. В схемы защиты следует включать биологические, биорациональные и химические препараты, которые могут одновременно контролировать развитие грибов и бактерий. Севообороты следует проектировать таким образом, чтобы избежать чередования культур, восприимчивых к одним и тем же бактериям. Также важным элементом защиты растений является удаление или уничтожение растительных остатков.

phytopathogensphytopathologybacterial plant diseasesfungal-bacterial interactionsfungal-bacterial endosymbiosisфитопатогеныфитопатологиябактериальные болезни растенийгрибо-бактериальные поражениясимбиоз грибов и бактерийРабота поддержана Российским научным фондом (грант 23–26–00069).The research was funded by the Russian Science Foundation (grant no. 23–26–00069).Partida-Martinez LP, Hertweck C. Pathogenic fungus harbours endosymbiotic bacteria for toxin production. Nature. 2005;437:884–888. doi: 10.1038/nature03997Partida-Martinez L.P., Hertweck C. Pathogenic fungus harbours endosymbiotic bacteria for toxin production // Nature. 2005. Vol. 437. P. 884-888. doi: 10.1038/nature03997Spraker JE, Sanchez LM, Lowe TM, Dorrestein PC, Keller NP. Ralstonia solanacearum lipopeptide induces chlamydospore development in fungi and facilitates bacterial entry into fungal tissues. ISME J. 2016;10:2317–2330. doi: 10.1038/ismej.2016.32Spraker J.E., Sanchez L.M., Lowe T.M., Dorrestein P.C., Keller N.P. Ralstonia solanacearum lipopeptide induces chlamydospore development in fungi and facilitates bacterial entry into fungal tissues // ISME J. 2016. Vol. 10. P. 2317-2330. doi: 10.1038/ismej.2016.32Robinson AJ, House GL, Morales DP, Kelliher JM, Gallegos-Graves V, LeBrun ES, et al. Widespread bacterial diversity within the bacteriome of fungi. Communications biology. 2021;4(1):1168. doi: 10.1038/s42003–021–02693‑yRobinson A.J., House G.L., Morales D.P., Kelliher J.M., Gallegos-Graves V., LeBrun E.S., Davenport K.W., Palmieri F., Lohberger A., Bregnard D., Estoppey A., Buffi M., Paul C., Junier T., Hervé V., Cailleau G., Lupini S., Nguyen H.N., Zheng A.O., Gimenes L.J., Bindschedller S., Rodrigues D.F., Werner J.H., Young J.D., Junier P., Chain P.S.G. Widespread bacterial diversity within the bacteriome of fungi // Communications biology. 2021. Vol. 4(1). P. 1168. doi: 10.1038/s42003-021-02693-yElansky SN, Chudinova EM, Elansky AS, Kah MO, Sandzhieva DA, Mukabenova BA, et al. Microorganisms in spent water-miscible metalworking fluids as a resource of strains for their disposal. Journal of Cleaner Production. 2022;350:131438. doi: 10.1016/j.jclepro.2022.131438Elansky S.N., Chudinova E.M., Elansky A.S., Kah M.O., Sandzhieva D.A., Mukabenova B.A., Dedov A.G. Microorganisms in spent water-miscible metalworking fluids as a resource of strains for their disposal // Journal of Cleaner Production. 2022. Vol. 350. № 131438. doi: 10.1016/j.jclepro.2022.131438Lane DJ. 16S/23S rRNA sequencing. In: Stackebrandt E, Goodfellow M. (eds.) Nucleic acid techniques in bacterial systematics. New York: John Wileyand Sons; 1991. p.115–175.Lane D.J. 16S/23S rRNA sequencing / In: Stackebrandt E., Goodfellow M. (Eds.), Nucleic acid techniques in bacterial systematics / John Wileyand Sons, New York, 1991. P. 115-175.Osei R, Yang C, Cui L, Ma T, Li Z, Boamah S. Isolation, identification, and pathogenicity of Lelliottia amnigena causing soft rot of potato tuber in China. Microb Pathog. 2022;164:105441. doi: 10.1016/j.micpath.2022.105441Osei R., Yang C., Cui L., Ma T., Li Z., Boamah S. Isolation, identification, and pathogenicity of Lelliottia amnigena causing soft rot of potato tuber in China // Microb Pathog. 2022. Vol. 164. № 105441. doi: 10.1016/j. micpath.2022.105441Zhao X, Tian Y, Yue L, Liu Y, Yan Y, Zhou Q, et al. Identification and characterization of pathogenicity of Lelliottia nimipressuralis causing soft rot of Codonopsis pilosula (dangshen) roots in China. Plant Pathol. 2022;71(8):1801–1811. doi: 10.1111/ppa.13606Zhao X., Tian Y., Yue L., Liu Y., Yan Y., Zhou Q., Wang Y., Zhang Y., Wan R. Identification and characterization of pathogenicity of Lelliottia nimipressuralis causing soft rot of Codonopsis pilosula (dangshen) roots in China // Plant Pathol. 2022. Vol. 71(8). P. 1801-1811. doi: 10.1111/ppa.13606Krawczyk K, Borodynko-Filas N. Kosakonia cowanii as the New Bacterial Pathogen Affecting Soybean (Glycine max Willd.). Eur J Plant Pathol. 2020;157:173–183. doi: 10.1007/s10658–020–01998–8Krawczyk K., Borodynko-Filas N. Kosakonia cowanii as the New Bacterial Pathogen Affecting Soybean (Glycine max Willd.) // Eur J Plant Pathol. 2020. Vol. 157. P. 173-183. doi: 10.1007/s10658-020-01998-8Zhang Y, Wang B, Li Q, Huang D, Zhang Y, Li G. He H. Isolation and Complete Genome Sequence Analysis of Kosakonia cowanii Pa82, a Novel Pathogen Causing Bacterial Wilt on Patchouli. Front Microbiol. 2022;12:818228. doi: 10.3389/fmicb.2021.818228Zhang Y., Wang B., Li Q., Huang D., Zhang Y., Li G. He H. Isolation and Complete Genome Sequence Analysis of Kosakonia cowanii Pa82, a Novel Pathogen Causing Bacterial Wilt on Patchouli // Front. Microbiol. 2022. Vol. 12. № 818228. doi: 10.3389/fmicb.2021.818228Han Y, Gao X, Huang G, Chang Y, Han H, Zhu J, et al. Kosakonia cowanii, a new bacterial pathogen affecting foxtail millet (Setaria italica) in China. Microbial Pathog. 2023;181:106201. doi: 10.1016/j.micpath.2023.106201Han Y., Gao X., Huang G., Chang Y., Han H., Zhu J., Zhang B. Kosakonia cowanii, a new bacterial pathogen affecting foxtail millet (Setaria italica) in China // Microbial Pathog. 2023. Vol. 181. № 106201. doi: 10.1016/j.micpath.2023.106201Lee HB, Hong JP, Kim SB. First report of leaf blight caused by Pantoea agglomerans on rice in Korea. Plant Dis. 2010;94(11):1372. doi: 10.1094/PDIS‑05–10–0374Lee H.B., Hong J.P., Kim S.B. First report of leaf blight caused by Pantoea agglomerans on rice in Korea // Plant Dis. 2010. Vol. 94(11). P. 1372. doi: 10.1094/PDIS-05-10-0374Dutta B, Barman AK, Srinivasan R, Avci U, Ullman DE, Langston DB, et al. Transmission of Pantoea ananatis and P. agglomerans, causal agents of center rot of onion (Allium cepa), by onion thrips (Thrips tabaci) through feces. Phytopathology. 2014;104(8):812–819. doi: 10.1094/PHYTO‑07–13–0199-RDutta B., Barman A.K., Srinivasan R., Avci U., Ullman D.E., Langston D.B., and Gitaitis R.D. Transmission of Pantoea ananatis and P. agglomerans, causal agents of center rot of onion (Allium cepa), by onion thrips (Thrips tabaci) through feces // Phytopathology. 2014. Vol. 104. P. 812-819. doi: 10.1094/phyto-07-13-0199-rRomeiro RS, Macagnan D, Mendonça HL, Rodrigues Neto J. Bacterial spot of Chinese taro (Alocasia cucullata) in Brazil induced by Pantoea agglomerans. Plant Pathol. 2007;56(6):1038. doi: 10.1111/j.1365–3059.2007.01631Romeiro R.S., Macagnan D., Mendonça H.L., Rodrigues Neto J. Bacterial spot of Chinese taro (Alocasia cucullata) in Brazil induced by Pantoea agglomerans // Plant Pathol. 2007. Vol. 56. P. 1038. doi: 10.1111/j.1365-3059.2007.01631Yang KQ, Qu WW, Liu X, Liu HX, Hou LQ. First report of Pantoea agglomerans causing brown apical necrosis of walnut in China. Plant Dis. 2011;95(6):773. doi: 10.1094/pdis‑01–11–0060Yang K.Q., Qu W.W., Liu X., Liu H.X., Hou L.Q. First report of Pantoea agglomerans causing brown apical necrosis of walnut in China // Plant Dis. 2011. Vol. 95(6). P. 773. doi: 10.1094/pdis-01-11-0060Morales-Valenzuela G, Silva-Rojas HV, Ochoa-Martinez D, Valadez-Moctezuma E, Alarcon-Zuniga B, Zelaya-Molina LX, et al. First report of Pantoea agglomerans causing leaf blight and vascular wilt in maize and sorghum in Mexico. Plant Dis. 2007;91(10):1365. doi: 10.1094/PDIS‑91–10–1365AMorales-Valenzuela G., Silva-Rojas H.V., Ochoa-Martinez D., Valadez-Moctezuma E., Alarcon-Zuniga B., Zelaya-Molina L.X., Cordova-Tellez L., Mendoza-Onofre L., Vaquera-Huerta H., Carballo-Carballo A., Farfan- Gomez A., Avila-Q uezada G. First report of Pantoea agglomerans causing leaf blight and vascular wilt in maize and sorghum in Mexico // Plant Dis. 2007. Vol. 91(10). P. 1365. doi: 10.1094/PDIS-91-10-1365AManulis S, Barash I. Pantoea agglomerans pvs. gypsophilae and betae, recently evolved pathogens? Molecular Plant Pathology. 2003;4(5):307–314. doi: 10.1046/j.1364–3703.2003.00178.xManulis S. and Barash I. Pantoea agglomerans pvs. gypsophilae and betae, recently evolved pathogens? // Molecular Plant Pathology. 2003. Vol. 4. P. 307-314. doi: 10.1046/j.1364-3703.2003.00178.xHou Y, Zhang Y, Yu L, Ding X, Liu L, Wang L, et al. First Report of Pseudomonas oryzihabitans causing rice panicle blight and grain discoloration in China. Plant Dis. 2020;104(11):3055. doi: 10.1094/PDIS‑10–19–2186-PDNHou Y., Zhang Y., Yu L., Ding X., Liu L., Wang L., Huang S. First Report of Pseudomonas oryzihabitans causing rice panicle blight and grain discoloration in China // Plant Dis. 2020. Vol. 104. № 3055. doi: 10.1094/PDIS-10-19-2186-PDNLi J, Zhou G, Wang T, Lin T, Wang Y, Zhu P, et al. First report of Pseudomonas oryzihabitans causing stem and leaf rot on muskmelon in China. Plant Dis. 2021;105(9):2713. doi: 10.1094/PDIS‑01–21–0100-PDNLi J., Zhou G., Wang T., Lin T., Wang Y., Zhu P., Xu L., Ma G. First report of Pseudomonas oryzihabitans causing stem and leaf rot on muskmelon in China // Plant Dis. 2021. Vol. 105(9). P. 2713. doi: 10.1094/PDIS-01-21-0100-PDNHuai T, Zhao J, Zhang X, He H, Zhu X, Ma H, et al. First Report of Pseudomonas oryzihabitans Causing Walnut Leaf Spot Disease in China. Plant Dis. 2023. doi: 10.1094/PDIS‑08–23–1634-PDNHuai T., Zhao J., Zhang X., He H., Zhu X., Ma H., Zhang L., Zhao P., Liu X., Si D. First Report of Pseudomonas oryzihabitans Causing Walnut Leaf Spot Disease in China // Plant Dis. 2023. doi: 10.1094/PDIS-08-23-1634-PDN