DOI: https://doi.org/10.1007/s10725-025-01419-y
تاريخ النشر: 2026-03-05
المؤلف: Rabab A. Metwally وآخرون
الموضوع الرئيسي: تفاعلات النباتات والميكروبات والمناعة
نظرة عامة
تبحث الدراسة في فعالية *Trichoderma asperellum* كعامل للتحكم البيولوجي ضد *Alternaria alternata* RaSh3، وهو فطر ممرض مهم يؤثر على محاصيل الخس. تكشف الدراسة أن *T. asperellum* يظهر خصائص مضادة قوية، حيث يثبط النمو الشعاعي لـ *A. alternata* بنسبة 34.48% و47.71% بعد 3 و5 أيام، على التوالي، في اختبارات الثقافة المزدوجة. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت المستقلبات المتطايرة لـ *T. asperellum* معدل تثبيط بنسبة 33.33%. حدد التحليل الكيميائي عبر كروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة المركبات المضادة للفطريات الرئيسية، بما في ذلك حمض 9-أوكتاديكينويك ومشتقات الفينول المختلفة، التي تساهم في تأثيراته المضادة.
في تجارب الأصص، أدى تطبيق *T. asperellum* إلى تقليل الآثار السلبية لـ *A. alternata* على الخس بشكل كبير، حيث خفض شدة المرض بنسبة تصل إلى 30% وحدث الإصابة بنسبة 80%، بينما عزز صفات النمو والمعايير الفسيولوجية. حسنت المعالجة الخصائص الشكلية، وزادت من صبغات التمثيل الضوئي ومحتويات البروتين، وحفزت أنشطة إنزيمات مضادات الأكسدة، مما أدى إلى تحفيز المقاومة النظامية في الخس. تؤكد هذه النتائج على إمكانيات *T. asperellum* كعامل للتحكم البيولوجي والأسمدة الحيوية المستدامة، مما يوفر بديلاً واعدًا لمبيدات الفطريات الكيميائية في الممارسات الزراعية.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على التأثير الكبير للأمراض النباتية، وخاصة تلك التي تسببها الفطريات الممرضة للنباتات، على الإنتاجية الزراعية العالمية، مما يؤدي إلى خسائر مالية كبيرة وتهديدات للأمن الغذائي. من بين هذه الممرضات، يتم تحديد *Alternaria alternata* كفطر نخر مدمّر بشكل خاص يؤثر على محاصيل مثل الخس، الذي يُقدّر لفوائده الغذائية ولكنه عرضة بشدة لمختلف الأمراض الفطرية. تؤكد الورقة على التحديات في السيطرة على مثل هذه الممرضات، خاصة مع الإفراط في استخدام مبيدات الفطريات، مما يثير القلق بشأن المقاومة والتلوث البيئي.
لمعالجة هذه القضايا، تركز الدراسة على *Trichoderma asperellum*، وهو عامل للتحكم البيولوجي واعد معروف بأمانه وفعاليته في إدارة الأمراض المستدامة. تهدف الدراسة إلى تقييم إمكانيات *T. asperellum* كعامل للتحكم البيولوجي ضد مرض بقع أوراق الخس الناجم عن *A. alternata*. تشمل المنهجية اختبارات ثقافة الأطباق، والملاحظات المجهرية، وسقي الجذور لتقييم آليات التحكم البيولوجي وخصائص تعزيز نمو النبات لـ *T. asperellum*. بالإضافة إلى ذلك، تسعى الدراسة إلى تحديد النشاط المضاد للفطريات كيميائيًا والتحقيق في الاستجابات الفسيولوجية للخس، خاصة من حيث أنشطة إنزيمات مضادات الأكسدة وتراكم المركبات الفينولية، مما يقترح استراتيجية مستدامة بيئيًا لإدارة هذه الأمراض الزراعية الشائعة.
طرق
توضح قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. تفصل المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، معدات، وعينات بيولوجية، مما يضمن إمكانية تكرار التجارب. تشمل المنهجية البروتوكولات لجمع البيانات، بما في ذلك تقنيات أخذ العينات، إجراءات القياس، وأي تحليلات إحصائية تم تطبيقها لتفسير النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يصف القسم إعداد التجربة، بما في ذلك ظروف التحكم والمتغيرات التي تم التلاعب بها خلال الدراسة. من الضروري إثبات صحة النتائج والسماح للباحثين الآخرين بتكرار الدراسة. بشكل عام، يعمل هذا القسم كدليل شامل للتقنيات والمواد المستخدمة في البحث، مما يدعم موثوقية الاستنتاجات المستخلصة.
النتائج
تشير النتائج إلى أنه بسبب المخاطر المرتبطة بمبيدات الفطريات الكيميائية، فإن عوامل التحكم البيولوجي تمثل بديلاً مستدامًا وصديقًا للبيئة لإدارة الأمراض الفطرية، مثل مرض بقع الأوراق. بشكل محدد، يتم تسليط الضوء على أنواع *Trichoderma* لآلياتها المتعددة في تقليل الأمراض، بما في ذلك المنافسة، والتأثير المضاد، والطفيلية الفطرية، وتحفيز المقاومة النظامية في النباتات. من بين هذه الأنواع، يظهر *T. asperellum* كنوع فعال بشكل خاص.
كشفت ملاحظات الثقافة المنقاة لـ *A. alternata* RaSh3 على وسط PDA عن تكوين خيوط فطرية هوائية رمادية-سوداء مع عكس أسود، تتميز بخيوط بنية مقسمة وكونيديوفورات تنتج سلاسل من الكونيديا. لوحظ أن الكونيديوفورات كانت متفرعة وبنية فاتحة، مع كونيديا تظهر هيكلًا موحدًا يتكون من ثلاثة إلى أربعة جدران عرضية وجدارين طوليين. من الجدير بالذكر أن *T. asperellum* أظهر نموًا سريعًا، حيث غطى طبق الثقافة بالكامل بخيوط فطرية هوائية خلال ثلاثة أيام، متحولًا من الأبيض إلى الأخضر مع تكاثر الكونيديا. أكدت الفحوصات المجهرية المزيد من الخصائص الهيكلية للكونيديوفورات وتطور الفياليدات، مما يبرز إمكانيات *T. asperellum* كعامل للتحكم البيولوجي قابل للتطبيق.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تأكيد أن الممرض المسبب لمرض بقع الأوراق *Alternaria alternata* RaSh3، المعزول من نباتات الفلفل المريضة في مصر، يصيب شتلات الخس، مما يظهر طبيعته متعددة التغذية. تم تقييم قدرة *A. alternata* RaSh3 على التسبب في المرض من خلال التلقيح الاصطناعي، مما أدى إلى ظهور أعراض بقع الأوراق النموذجية. في الوقت نفسه، تم تقييم عامل التحكم البيولوجي *Trichoderma asperellum*، المعزول من مناطق جذور النباتات الصحية، لتأثيراته المضادة ضد *A. alternata* RaSh3 باستخدام اختبارات الثقافة المزدوجة. أظهرت النتائج أن *T. asperellum* قد أوقف بشكل كبير نمو *A. alternata* من خلال المنافسة على الموارد والطفيلية الفطرية، محققًا معدلات تثبيط تتراوح بين 34.48% إلى 47.71%.
كشفت التحقيقات الإضافية في آليات مكافحة الفطريات لـ *T. asperellum* أن كل من المستقلبات الثانوية المتطايرة وغير المتطايرة ساهمت في فعاليته ضد *A. alternata*. حدد تحليل كروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة (GC-MS) 19 مركبًا نشطًا حيويًا في مستخلص *T. asperellum*، بما في ذلك حمض الأوليك ومركبات فينولية مختلفة معروفة بخصائصها المضادة للفطريات. في تجارب ثقافة الأصص، لم يقم *T. asperellum* فقط بكبح *A. alternata* ولكن أيضًا عزز معايير نمو شتلات الخس، مثل ارتفاع الساق وطول الجذر، مقارنةً بالضوابط غير المعالجة. تؤكد هذه النتائج على إمكانيات *T. asperellum* كعامل للتحكم البيولوجي للتخفيف من الأمراض الناجمة عن *A. alternata* في المحاصيل بينما تعزز نمو النبات.
DOI: https://doi.org/10.1007/s10725-025-01419-y
Publication Date: 2026-03-05
Author(s): Rabab A. Metwally et al.
Primary Topic: Plant-Microbe Interactions and Immunity
Overview
The research investigates the efficacy of *Trichoderma asperellum* as a biocontrol agent against *Alternaria alternata* RaSh3, a significant fungal pathogen affecting lettuce crops. The study reveals that *T. asperellum* exhibits strong antagonistic properties, inhibiting the radial growth of *A. alternata* by 34.48% and 47.71% after 3 and 5 days, respectively, in dual culture assays. Additionally, the volatile metabolites of *T. asperellum* demonstrated a 33.33% inhibition rate. Chemical analysis via Gas Chromatography-Mass Spectrometry identified key antifungal compounds, including 9-Octadecenoic acid and various phenolic derivatives, which contribute to its antagonistic effects.
In pot experiments, *T. asperellum* application significantly mitigated the adverse impacts of *A. alternata* on lettuce, reducing disease severity by up to 30% and incidence by 80%, while enhancing growth traits and physiological parameters. The treatment improved morphological characteristics, increased photosynthetic pigments and protein contents, and stimulated antioxidant enzyme activities, thereby inducing systemic resistance in lettuce. These findings underscore the potential of *T. asperellum* as a sustainable biocontrol and biofertilizer agent, offering a promising alternative to chemical fungicides in agricultural practices.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the significant impact of plant diseases, particularly those caused by phytopathogenic fungi, on global agricultural productivity, leading to substantial financial losses and threats to food security. Among these pathogens, *Alternaria alternata* is identified as a particularly destructive necrotrophic fungus that affects crops like lettuce, which is valued for its nutritional benefits but is highly susceptible to various fungal diseases. The paper emphasizes the challenges of controlling such pathogens, especially with the overuse of fungicides, which raises concerns about resistance and environmental contamination.
To address these issues, the study focuses on *Trichoderma asperellum*, a promising biocontrol agent known for its safety and effectiveness in sustainable disease management. The research aims to evaluate the potential of *T. asperellum* as a biological control agent against lettuce leaf spot disease caused by *A. alternata*. The methodology includes plate culture assays, microscopic observations, and root drenching to assess the biocontrol mechanisms and plant growth-promoting traits of *T. asperellum*. Additionally, the study seeks to chemically characterize its antifungal activity and investigate the physiological responses of lettuce, particularly in terms of antioxidant enzyme activities and phenolic compound accumulation, thereby proposing an environmentally sustainable strategy for managing this prevalent agricultural disease.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, ensuring reproducibility of the experiments. The methodology encompasses the protocols for data collection, including sampling techniques, measurement procedures, and any statistical analyses applied to interpret the results.
Additionally, the section may describe the experimental setup, including control conditions and variables manipulated during the study. It is crucial for establishing the validity of the findings and for allowing other researchers to replicate the study. Overall, this section serves as a comprehensive guide to the techniques and materials utilized in the research, underpinning the reliability of the conclusions drawn.
Results
The results indicate that due to the risks associated with chemical fungicides, biocontrol agents present a sustainable and eco-friendly alternative for managing fungal diseases, such as leaf spot disease. Specifically, Trichoderma spp. are highlighted for their multifaceted mechanisms in disease reduction, including competition, antibiosis, mycoparasitism, and the induction of systemic resistance in plants. Among these, *T. asperellum* emerges as a particularly effective species.
Observations of *A. alternata* RaSh3’s purified culture on PDA medium revealed the formation of greyish-black aerial mycelium with a black reverse, characterized by septate brown hyphae and conidiophores that produced chains of conidia. The conidiophores were noted to be branching and pale brown, with conidia exhibiting a uniform structure comprising three to four transverse walls and one to two longitudinal walls. Notably, *T. asperellum* demonstrated rapid growth, fully covering the culture dish with aerial mycelia within three days, transitioning from white to green as conidia proliferated. Microscopic examination further confirmed the structural characteristics of the conidiophores and the development of phialides, underscoring the potential of *T. asperellum* as a viable biocontrol agent.
Discussion
In this study, the leaf spot pathogen *Alternaria alternata* RaSh3, isolated from diseased pepper plants in Egypt, was confirmed to infect lettuce seedlings, demonstrating its polyphagous nature. The pathogenicity of *A. alternata* RaSh3 was assessed through artificial inoculation, resulting in typical leaf spot symptoms. Concurrently, the biological control agent *Trichoderma asperellum*, isolated from healthy plant rhizospheres, was evaluated for its antagonistic effects against *A. alternata* RaSh3 using dual culture assays. Results indicated that *T. asperellum* significantly inhibited the growth of *A. alternata* through competition for resources and mycoparasitism, achieving inhibition rates of 34.48% to 47.71%.
Further investigations into the antifungal mechanisms of *T. asperellum* revealed that both volatile and non-volatile secondary metabolites contributed to its efficacy against *A. alternata*. Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analysis identified 19 bioactive compounds in the *T. asperellum* extract, including oleic acid and various phenolic compounds known for their antifungal properties. In pot culture experiments, *T. asperellum* not only suppressed *A. alternata* but also enhanced the growth parameters of lettuce seedlings, such as shoot height and root length, compared to untreated controls. These findings underscore the potential of *T. asperellum* as a biocontrol agent to mitigate *A. alternata*-induced diseases in crops while promoting plant growth.