БІОЛОГІЧНІ МЕТОДИ ЗАХИСТУ ОГІРКІВ (CUCUMIS SATIVUS L.) ВІД ХВОРОБ У ЗАКРИТОМУ ҐРУНТІ: СУЧАСНИЙ СТАН І ПЕРСПЕКТИВИ
DOI:
https://doi.org/10.32782/naturaljournal.13.2025.27Ключові слова:
патогени, оомікоти, антагоністичні мікроорганізми, арбускулярні мікоризні гриби, стійкість, екологічна безпекаАнотація
Хвороби огірків у тепличних умовах залишаються серйозною загрозою для виробництва, тоді як традиційні хімічні методи захисту супроводжуються екологічними й економічними ризиками, що зумовлює необхідність пошуку альтернативних рішень. Метою огляду є систематизація сучасних знань про біологічні методи захисту огірків від хвороб у закритому ґрунті. Встановлено, що основними збудниками є грибні патогени (Fusarium spp., Rhizoctonia solani, Pythium spp.) і оомікоти (Pseudoperonospora cubensis), які спричиняють кореневі гнилі, в’янення та листкові захворювання з потенційними втратами врожаю до 70%. Показано, що сучасний біологічний захист огірків у закритому ґрунті базується на застосуванні антагоністичних мікроорганізмів (грибів і бактерій), арбускулярних мікоризних грибів і препаратів на їх основі. Біологічний контроль за участю Trichoderma spp., Bacillus spp., Pseudomonas spp. забезпечує високу ефективність завдяки поєднанню механізмів антагонізму, мікопаразитизму та стимуляції системної стійкості рослин.Додатково арбускулярні мікоризні гриби підвищують стійкість огірків до ґрунтових патогенів, покращують мінеральне живлення та загальний фізіологічний стан рослин. Зроблено висновок, що біологічні методи є екологічно безпечними, не призводять до накопичення токсичних залишків у продукції, не сприяють розвитку резистентності в патогенів і можуть застосовуватися протягом тривалого часу. Найвищої ефективності досягають інтегровані системи захисту, що поєднують біологічні засоби з агротехнічними прийомами, вирощуванням стійких сортів і оптимізацією умов культивування. Водночас біологічні засоби потребують профілактичного застосування та врахування впливу зовнішніх чинників. Перспективи розвитку біологічного захисту пов’язані зі створенням нових високоефективних штамів, локально адаптованих препаратів, а також інтеграцією біотехнологічних і генетичних підходів. Обґрунтовано доцільність упровадження біологічних методів як ефективної альтернативи хімічним засобам, що відповідає принципам екологічної безпеки та сталого розвитку аграрного сектору. Наведено рекомендації щодо підвищення ефективності застосування біологічних препаратів у системі захисту огірків у закритому ґрунті.
Посилання
Пелих В.Ю., Поспєлова Г.Д., Нечипоренко Н.І., Коваленко Н.П. Біопрепарати в технологіях захисту огірка від кореневих гнилей у закритому ґрунті. Грааль науки. 2023. № 25. С. 155–159. https://doi.org/10.36074/grail-of-science.17.03.2023.
Чайка Т.О. Мікориза – ефективні біотехнології в рослинництві. Проблеми та досягнення сучасної біотехнології : V Міжнародна науково-практична конференція, 28 березня 2025 р. Харків : НФаУ, 2025. С. 395–396.
Abdelfatah A., Mazrou Y.S.A., Arafa R.A., Makhlouf A.H., El-Nagar A. Control of cucumber downy mildew disease under greenhouse conditions using biocide and organic compounds via induction of the antioxidant defense machinery. Scientific Reports. 2025. Vol. 15. P. 11705. https://doi.org/10.1038/s41598-024-81643-0.
Ahammed G.J., Mao Q., Yan Ya., Wu M., Wang Ya., Ren J., Guo P., Liu A., Chen S. Role of melatonin in arbuscular mycorrhizal fungi-induced resistance to Fusarium wilt in cucumber. Phytopathology. 2020. Vol. 110 (5). P. 999–1009. https://doi.org/10.1094/PHYTO-11-19-0435-R.
Akhter A., Hage-Ahmed K., Soja G., Steinkellner S. Potential of Fusarium wilt-inducing chlamydospores, in vitro behaviour in root exudates and physiology of tomato in biochar and compost amended soil. Plant Soil. 2016. Vol. 406. P. 425–440. https://doi.org/10.1007/s11104-016-2948-4.
Al-Aswad R.M.A., Al-Azzawi Q.K.Z. Control of downy mildew disease on cucumber caused by the fungus psuedoperonospora cubensis by using environmentally friendly materials. Euphrates Journal of Agriculture Science. 2021. Vol. 13. P. 98–110.
Aljawasim B.D., Khaeim H.M., Manshood M.A. Assessment of arbuscular mycorrhizal fungi (Glomus spp.) as potential biocontrol agents against damping-off disease Rhizoctonia solani on cucumber. Journal of Crop Protection. 2020. Vol. 9 (1). P. 141–147.
Arenas O.R., Olguín J.F.L., Ramón D.J., Sangerman-Jarquín D.M.D., Lezama C.P., Morales P.S., Lara M.H. Biological control of Fusarium oxysporum in tomato seedling production with Mexican strains of Trichoderma. IntechOpen. 2018. https://doi.org/10.5772/intechopen.72878.
Asad S.A., Ali N., Hameed A., Khan S.A., Ahmad R., Bilal M., Shahzad M., Tabassum A. Biocontrol efficacy of different isolates of Trichoderma against soil borne pathogen Rhizoctonia solani. Polish Journal of Microbiology. 2014. Vol. 63 (1). P. 95–103. https://doi.org/10.33073/pjm-2014-014.
Aseel D.G., Rashad Y.M., Hammad S. M. Arbuscular mycorrhizal fungi trigger transcriptional expression of flavonoid and chlorogenic acid biosynthetic pathways genes in tomato against tomato mosaic virus. Scientific Reports. 2019. Vol. 9. P. 9692. https://doi.org/10.1038/s41598-019-46281-x.
Chang C.L., Fu X.P., Zhou X.G., Guo M.Y., Wu F.Z. Effects of seven different companion plants on cucumber productivity, soil chemical characteristics and Pseudomonas community. Journal of Integrative Agriculture. 2017. Vol. 16 (10). P. 2206–2214. https://doi.org/10.1016/S2095-3119(17)61698-8.
Dobrzyński J., Jakubowska Z., Kulkova I., Kowalczyk P., Kramkowski K. Biocontrol of fungal phytopathogens by Bacillus pumilus. Frontiers in Microbiology. 2023. Vol. 14. P. 1194606. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1194606.
Girma A. In Vitro Biocontrol Evaluation of Some Selected Trichoderma Strains against the Root Pathogen Fusarium oxysporum of Hot Pepper (Capsicum annum L.) in Bure Woreda, Ethiopia. International Journal of Microbiology. 2022. P. 1664116. https://doi.org/10.1155/2022/1664116.
Gordon T.R. Fusarium oxysporum and the Fusarium wilt syndrome. Annual Review of Phytopathology. 2017. Vol. 55. P. 23–39. https://doi.org/10.1146/annurev-phyto-08061.
Hafez Y.M., El-Nagar A.S., Elzaawely A.A., Kamel S., Maswada H.F. Biological control of Podosphaera xanthii the causal agent of squash powdery mildew disease by upregulation of defense-related enzymes. Egyptian Journal of Biological Pest Control. 2018. Vol. 28. P. 57. https://doi.org/10.1186/s41938-018-0058-8.
Harman G.E., Howell C.R., Viterbo A., Chet, I., Lorito M. Trichoderma species – opportunistic, avirulent plant symbionts. Nature Reviews Microbiology. 2004. Vol. 2 (1). P. 43–56. https://doi.org/10.1038/nrmicro797.
Howell C.R., Stipanovic R.D., Lumsden R.D. Antibiotic production by strains of Gliocladium virens and its relation to the biocontrol of cotton seedling diseases. Biocontrol Science and Technology. 2008. Vol. 3 (4). P. 435–441. https://doi.org/10.1080/09583159309355298.
Hyder M., Li Y., Raza M. F., Zhang M., Chen J., Mao J., Bukero A., Zhang L. Enhancing coccinella beetle biological pest control via a floral approach in cucumber greenhouse. Life. 2023. Vol. 13 (10). P. 2080. https://doi.org/10.3390/life13102080.
Kimura Y., Németh M.Z., Numano K., Mitao A., Shirakawa T., Seress D., Takikawa Y., Kakutani K., Matsuda Y., Kiss L., Nonomura T. Hyperparasitic fungi against melon powdery mildew pathogens: quantitative analysis of conidia released from single colonies of Podosphaera xanthii parasitised by Ampelomyces. Agronomy. 2023. Vol. 13 (5). P. 1204. https://doi.org/10.3390/agronomy13051204.
Lebeda A., Cohen Y. Cucurbit downy mildew (Pseudoperonospora cubensis) – Biology, ecology, epidemiology, host-pathogen interaction and control. European Journal of Plant Pathology. 2011. Vol. 129. P. 157–192. https://doi.org/10.1007/s10658-010-9658-1.
Lian H., Li R., Ma G., Zhao Z., Zhang T., Li M. The effect of Trichoderma harzianum agents on physiological-biochemical characteristics of cucumber and the control effect against Fusarium wilt. Scientific Reports. 2023. Vol. 13. P. 17606. https://doi.org/10.1038/s41598-023-44296-z.
McGrath M.T. Fungicide resistance in cucurbit powdery mildew: experiences and challenges. Plant Disease. 2001. Vol. 85 (3). P. 236–245.
Neufeld K.N., Keinath A.P., Ojiambo P.S. A model to predict the risk of infection of cucumber by Pseudoperonospora cubensis. Microbial Risk Analysis. 2017. Vol. 6. P. 21–30. https://doi.org/10.1016/j.mran.2017.05.001.
Núñez-Palenius H.G., Orosco-Alcalá B.E., Espitia-Vázquez I., Olalde-Portugal V., Hoflack-Culebro M., Ramírez-Santoyo L.F., Ruiz-Aguilar G.M.L., Cruz-Huerta N., Valiente-Banuet J.I. Biological control of downy mildew and yield enhancement of cucumber plants by Trichoderma harzianum and Bacillus subtilis (Ehrenberg) under greenhouse conditions. Horticulturae. 2022. Vol. 8 (12). P. 1133. https://doi.org/10.3390/horticulturae8121133.
Osman H.E.M., Nehela Y., Elzaawely A.A., El-Morsy M.H., El-Nagar A. Two bacterial bioagents boost onion response to Stromatinia cepivora and promote growth and yield via enhancing the antioxidant Defense System and Auxin Production. Horticulturae. 2023. Vol. 9 (7). P. 780. https://doi.org/10.3390/horticulturae9070780.
Paulitz T.C., Bélanger R.R. Biological control in greenhouse systems. Annual Review of Phytopathology. 2001. № 39. P. 103–133. https://doi.org/10.1146/annurev.phyto.39.1.103.
Plocek G., Kunz D.R., Simpson C. Impacts of Bacillus amyloliquefaciens and Trichoderma spp. on Pac Choi (Brassica rapa var. chinensis) grown in different hydroponic systems. Frontiers in Plant Science. 2024. Vol. 15. P. 1438038. https://doi.org/10.3389/fpls.2024.1438038.
Prapagdee B., Kuekulvong C., Mongkolsuk S. Antifungal potential of extracellular metabolites produced by Streptomyces hygroscopicus against phytopathogenic fungi. International Journal of Biology Sciences. 2008. Vol. 4 (5). P. 330–337. https://doi.org/10.7150/ijbs.4.330.
Qi Q., Fan C., Wu H., Sun L., Cao C. Preparation of Trichoderma asperellum microcapsules and biocontrol of cucumber powdery mildew. Microbiology Spectrum. 2023. Vol. 11 (3). P. e05084-22. https://doi.org/10.1128/spectrum.05084-22.
Radišek S., Jakše J., Simončič A., Javornik B. Characterization of Verticillium albo-atrum field isolates using pathogenicity data and AFLP analysis. Plant Disease. 2003. Vol. 87 (6). P. 633–638.
Riseh Saberi R., Hassanisaadi M., Vatankhah M., Soroush F., Varma R.S. Nano/microencapsulation of plant biocontrol agents by chitosan, alginate, and other important biopolymers as a novel strategy for alleviating plant biotic stresses. International Journal of Biological Macromolecules. 2022. Vol. 222 (A). P. 1589–1604. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.09.278.
Romero D., De Vicente A., Zeriouh H., Cazorla F.M., Fernández-Ortuño D., Torés J.A., Pérez- GarcíaA. Evaluation of biological control agents for managing cucurbit powdery mildew on greenhouse-grown melon. Plant Pathology. 2007. Vol. 56. P. 976–986. https://doi.org/10.1111/ J.1365-3059.2007.01684.X.
Rose S., Parker M., Punja Z.K. Efficacy of biological and chemical treatments for control of fusarium root and stem rot on greenhouse cucumber. Plant Disease. 2003. Vol. 97 (12). P. 1462–1470. https://doi.org/10.1094/PDIS.2003.87.12.1462.
Saad M.M., Eida A.A., Hirt H. Tailoring plant-associated microbial inoculants in agriculture: a roadmap for successful applications. Journal of Experimental Botany. 2020. Vol. 71 (13). P. 3878–3901. https://doi.org/10.1093/jxb/eraa111.
Saberi-Riseh R., Moradi-Pour M., Mohammadinejad R., Thakur V.K. Biopolymers for biological control of plant pathogens: advances in microencapsulation of beneficial microorganisms. Polymers (Basel). 2021. Vol. 13 (12). P. 1938. https://doi.org/10.3390/polym13121938.
Savory E.A., Granke L.L., Quesada-Ocampo L.M., Varbanova M., Hausbeck M.K., Day B. The cucurbit downy mildew pathogen Pseudoperonospora cubensis. Molecular Plant Pathology. 2011. Vol. 12. P. 217–226. https://doi.org/10.1111/j.1364-3703.2010.00670.x.
Schnelle M., Rebek E. IPM in the greenhouse series: integrated pest management in commercial greenhouses: an overview of principles and practices. 2017 [Електронний ресурс]. URL: https://extension.okstate.edu/fact-sheets/ipm-in-the-greenhouse-series-integrated-pest-management-in-commercial-greenhouses-an-overview-of-principles-and-practices.html (дата звернення 11.06.2025).
Shishido K., Murakami H., Kanda D., Fuji S., Toda T., Furuya H. Effect of soil inoculum density and temperature on the incidence of cucumber black root rot. Plant Disease. 2016. Vol. 100. P. 125–130.
Shoukry M.R., Gazar A., EL-Sheshtawi M. Ability of some antagonistic fungi for controlling cucumber downy mildew disease caused by Pseudoperonospora Cubensis. Journal of Plant Protection and Pathology. 2021. Vol. 12. P. 67–69.
Sun Z., Yu S., Hu Y., Wen Y. Biological control of the cucumber downy mildew pathogen pseudoperonospora cubensis. Horticulturae. 2022. Vol. 8 (5). P. 410. https://doi.org/10.3390/horticulturae8050410.
Thomas A., Carbone I., Cohen Y., Ojiambo P.S. Occurrence and distribution of mating types of Pseudoperonospora cubensis in the United States. Phytopathology. 2017. Vol. 107. P. 313–321.
Zerillo M.M., Adhikari B.N., Hamilton J.P., Buell C.R., Lévesque C.A., Tisserat N. Carbohydrate- active enzymes in Pythium and their role in plant cell wall and storage polysaccharide degradation. PLoS One. 2013. Vol. 8 (9). P. e72572. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0072572.
Zhang D., Meng K.X., Hao Y.H., Fan H.Y., Cui N., Wang S.S., Song T.F. Comparative proteomic analysis of cucumber roots infected by Fusarium oxysporum f. sp. Cucumerium Owen. Physiological and Molecular Plant Pathology. 2016. Vol. 96. P. 77–84. https://doi.org/10.1016/j.pmpp.2016.09.002.
Zhao H., Zhou T., Xie J., Cheng J., Chen T., Jiang D., Fu Y. Mycoparasitism illuminated by genome and transcriptome sequencing of Coniothyrium minitans, an important biocontrol fungus of the plant pathogen Sclerotinia sclerotiorum. Microbial Genomics. 2020. Vol. 6 (3). P. e000345. https://doi.org/10.1099/mgen.0.000345.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
