AUTOREFERAT OPIS DOROBKU I OSIĄGNIĘĆ NAUKOWYCH

Transkrypt

1 Załącznik 2 AUTOREFERAT OPIS DOROBKU I OSIĄGNIĘĆ NAUKOWYCH DR INŻ. DARIUSZ PAŃKA Zakład Fitopatologii Molekularnej Katedra Entomologii i Fitopatologii Molekularnej Wydział Rolnictwa i Biotechnologii Uniwersytet Technologiczno - Przyrodniczy im. J.J. Śniadeckich w Bydgoszczy Ul. Ks. A. Kordeckiego Bydgoszcz BYDGOSZCZ 2013

2 SPIS TREŚCI 1. Życiorys naukowy Opis osiągnięcia naukowego będącego podstawą do złożenia wniosku o wszczęcie postępowania habilitacyjnego Opis zainteresowań naukowo badawczych oraz pozostałych osiągnięć naukowych Udział w projektach badawczych, badania własne i statutowe Uczestnictwo w konferencjach naukowych Odbyte staże i szkolenia

3 1. Życiorys naukowy Wykształcenie r. ukończenie studiów i uzyskanie tytułu zawodowego magistra inżyniera rolnictwa w specjalności ochrona roślin na Akademii Techniczno- Rolniczej w Bydgoszczy (obecnie Uniwersytet Technologiczno- Przyrodniczy), Wydział Rolniczy (obecnie Wydział Rolnictwa i Biotechnologii), Katedra Fitopatologii (obecnie Zakład Fitopatologii Molekularnej w Katedrze Entomologii i Fitopatologii Molekularnej). Tytuł pracy dyplomowej: Wpływ zaprawiania nasion nadpasożytami oraz wybranymi fungicydami na zdrowotność bobiku, promotor: prof. dr hab. Stanisław Sadowski, em. prof. zw. UTP w Bydgoszczy r. uzyskanie stopnia naukowego doktora nauk rolniczych w dyscyplinie agronomia na Wydziale Rolniczym Akademii Techniczno-Rolniczej w Bydgoszczy,. Tytuł rozprawy doktorskiej: Zróżnicowanie uzdolnień patogenicznych grzyba Fusarium solani (Mart.) Sacc., promotor: prof. dr hab. Czesław Sadowski, em. prof. zw. UTP w Bydgoszczy. Rozprawa doktorska została wyróżniona. Przebieg pracy zawodowej zatrudnienie na stanowisku asystenta w Katedrze Fitopatologii, Wydział Rolniczy, Akademia Techniczno-Rolnicza w Bydgoszczy do chwili obecnej zatrudnienie na stanowisku adiunkta w Zakładzie Fitopatologii Molekularnej Katedry Entomologii i Fitopatologii Molekularnej, Wydział Rolnictwa i Biotechnologii, Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy. Od 1 stycznia 2013 r. funkcja kierownika Zakładu Fitopatologii Molekularnej Katedry Entomologii i Fitopatologii Molekularnej, Wydział Rolnictwa i Biotechnologii, Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy. -3-

4 2. Opis osiągnięcia naukowego będącego podstawą do złożenia wniosku o wszczęcie postępowania habilitacyjnego Zgodnie z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. nr 65, poz. 595 z późn. zm.) przedkładam osiągnięcie naukowe pt.: Studia nad endofitami z rodzajów Neotyphodium i Epichloë oraz możliwością ich wykorzystania do ochrony traw przed patogenami grzybowymi, udokumentowane jednotematycznym cyklem dziesięciu następujących publikacji naukowych: 1. Pańka D. 2005: Zasiedlenie kostrzewy trzcinowej (Festuca arundinacea Schreb.) przez Neotyphodium coenophialum oraz jego wpływ na rozwój wybranych mikroorganizmów in vitro. Acta Agrobotanica 58(2): (IF=0; 7 pkt MNiSW). 2. Pańka D Occurrence of Neotyphodium lolii and its antifungal properties. Phytopathologia Polonica 48: (IF=0; 2 pkt MNiSW). 3. Pańka D., Jeske M Occurrence and antagonistic properties of perennial ryegrass (Lolium perenne L.) and meadow fescue (Festuca pratensis Huds.) endophytic fungi. Phytopathologia 52: (IF=0; 2 pkt MNiSW, udział 80%). 4. Pańka D Grzyby endofityczne traw znaczenie i możliwości wykorzystania w ochronie roślin. Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 50(2): (IF=0; 5 pkt MNiSW). 5. Pańka D Neotyphodium/Epichloë endophytes of perennial ryegrass, meadow fescue and red fescue cultivars cultivated in Poland. Acta Scientiarum Polonorum, Hortorum Cultus 10(4): (IF=0,393; 20 pkt MNiSW). 6. Pańka D., Jeske M Grzyby endofityczne z rodzaju Neotyphodium a zdrowotność traw. Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 51(2): (IF=0; 5 pkt MNiSW, udział 80%). 7. Pańka D., Jeske M., Troczyński M Effect of Neotyphodium uncinatum endophyte on meadow fescue yielding, health status and ergovaline production in host-plants. Journal of Plant Protection Research 51(4): (IF=0; 9 pkt MNiSW, udział 80%). 8. Pańka D., Jeske M., Troczyński M Occurrence of Neotyphodium and Epichloë fungi in meadow fescue and red fescue in Poland and screening of endophyte isolates as potential biological control agents. Acta Scientiarum Polonorum, Hortorum Cultus 12(4): (IF=0,691; 20 pkt MNiSW, udział 80%). 9. Pańka D., Piesik D., Jeske M., Baturo-Cieśniewska A Production of phenolics and the emission of volatile organic compounds by perennial ryegrass (Lolium perenne L.)/ Neotyphodium lolii association as a response to infection by Fusarium poae. Journal of Plant Physiology 170: (IF=2,699; 35 pkt MNiSW, udział 60%). -4-

5 10. Pańka D., West C.P., Guerber C.A., Richardson M.D Susceptibility of tall fescue to Rhizoctonia zeae infection as affected by endophyte symbiosis. Annals of Applied Biology 163: (IF=2,147; 40 pkt MNiSW, udział 60%). Łączna wartość publikacji dokumentujących osiągnięcie naukowe według ostatniej dostępnej punktacji MNiSW wynosi: 145 punktów. Sumaryczny Impact Factor w/w publikacji wg listy Journal Citation Reports wynosi: 5,930, a sumaryczny 5-letni IF wynosi 6,600. Oświadczenia współautorów prac wraz z określeniem ich indywidualnego wkładu w powstanie pracy stanowi załącznik 6. Omówienie celu naukowego w/w prac oraz osiągniętych wyników Problem badawczy podjęty w pracach dokumentujących osiągnięcie naukowe dotyczy grzybów endofitycznych z rodzajów Neotyphodium i Epichloë zawiązujących wyspecjalizowane układy symbiotyczne z trawami. W momencie podejmowania badań nad tymi mikroorganizmami, w 1999 roku (pierwsze prace z tego zakresu zostały zaprezentowane w 2000 roku, zał. 3), w Polsce było opublikowanych tylko kilka prac dotyczących tych grzybów. Ograniczały się one głównie do zasygnalizowania problemu obecności tej grupy endofitów w trawach i ich wpływu na roślinę. Z tego względu podjęto szeroko zakrojone prace badawcze dla określenia skali występowania w/w endofitów w naszym kraju, mechanizmów ich antygrzybowej aktywności oraz możliwości wykorzystania w ochronie traw przed stresem biotycznym, szczególnie patogenami grzybowymi. Szczegółowe przesłanki, które skłoniły do podjęcia prezentowanych badań można scharakteryzować w następujący sposób: a) Grzyby z rodzajów Neotyphodium i Epichloë stanowią bardzo ciekawy, aczkolwiek wymagający obiekt badawczy, m.in. ze względu na bardzo wysoki stopień specjalizacji. Trudno izoluje się je na sztuczne podłoża, m.in. ze względu na powolne tempo wzrostu (po ok. 2-3 tyg. pojawia się strzępka na wyłożonych fragmentach pochew liściowych i po kolejnych 3-4 tyg. odszczepiona kolonia uzyskuje średnicę zaledwie 1-1,5 cm). Rozwijają się wyłącznie systemicznie, w żywych tkankach traw z podrodziny Pooideae, przerastając je międzykomórkowo, bez wywoływania jakichkolwiek symptomów wskazujących na ich obecność. Wyjątkiem są niektóre asocjacje Epichloë spp., które mogą w pewnych okolicznościach skutkować pojawieniem się stromy grzyba z zarodnikami na kwiatostanach rośliny żywicielskiej (Epichloë typhina pochewczak pałkowaty). Wymienione endofity zaliczane są do rodziny Clavicipitaceae (Sordariomycetes). Neotyphodium spp. są niedoskonałym, anamorficznym stadium rozwojowym Epichloë spp. Do najważniejszych gospodarczo endofitów zaliczane są: Neotyphodium lolii (Latch, Christensen, and Samuels) Glenn, Bacon and Hanlin występujący w życicy trwałej, N. uncinatum (Gams, Petrini and Schmidt) Glenn, Bacon -5-

6 and Hanlin zasiedlający kostrzewę łąkową oraz N. coenophialum (Morgan-Jones and Gams) Glenn, Bacon and Hanlin endofit kostrzewy trzcinowej. Obok wymienionych gatunków, duże znaczenie ma również E. festucae występujący głównie w kostrzewie czerwonej. Pod względem swojego rozwoju i wpływu na roślinę żywicielską jest on bardzo podobny do grzybów rodzaju Neotyphodium. Obok układów endo- jak i ektomikoryzowych, mutualistyczne asocjacje Neotyphodium spp. i Epichloë spp. z trawami uważane są za jedne z najważniejszych układów symbiotycznych. b) Duże zainteresowanie Neotyphodium spp. i Epichloë spp. wynika przede wszystkim z możliwości produkowania przez nie substancji toksycznych dla zwierząt gospodarskich w zasiedlonej roślinie. Do najlepiej poznanych toksyn zalicza się m.in. ergowalinę, ergowalininę, ergotaminę, lolitrem B, lolitriol. Mogą one być przyczyną chorób, np. ryegrass staggers, fescue toxicosis, fescue foot, które w sprzyjających warunkach doprowadzają nawet do śmierci zwierzęcia. Choroby te są bardzo dobrze rozpoznane szczególnie w Stanach Zjednoczonych, Australii i Nowej Zelandii, gdzie corocznie powodują duże straty w produkcji zwierzęcej, szacowane na blisko miliard dolarów rocznie. Głównie z tego powodu, już od wielu lat prowadzone są w tych krajach bardzo intensywne badania nad endofitami. W Europie, zgodnie z dotychczasowym stanem wiedzy, grzyby endofityczne nie powodują tak dużych strat, co jest związane ze zróżnicowanym sposobem żywienia zwierząt. Obok traw pod różną postacią, podaje się im także inne pasze. Ponadto, zagrożenie ze strony toksyn związane jest głównie z poziomem zasiedlenia roślin przez endofity na danym stanowisku, poziomem produkcji toksyn przez określone asocjacje oraz wpływem warunków zewnętrznych i nawożenia. c) Obok negatywnego oddziaływania Neotyphodium spp. i Epichloë spp. mogą również wpływać korzystnie na trawy. Stymulują wzrost i rozwój rośliny żywicielskiej, wpływają na rozkrzewienie, ciemnozielone zabarwienie, podwyższoną trwałość, większą konkurencyjność w stosunku do traw niezasiedlonych oraz większą odporność na stres abiotyczny i biotyczny (Fot. 1). Pozytywny wpływ endofita wynika głównie z obecności związków chemicznych produkowanych pod jego wpływem w roślinie. Najlepiej poznane to peramina, epoxy-janthitrems i związki lolinowe. To one właśnie uważane są za główne elementy warunkujące zwiększoną odporność na różne czynniki stresowe biotyczne i abiotyczne. Peramina i epoxy-janthitrems hamują przede wszystkim żerowanie szkodników na zasiedlonych roślinach. Związkom lolinowym przypisuje się natomiast wielokierunkowe działanie zmniejszające m.in. podatność roślin na zainfekowanie przez patogeny i żerowanie szkodników. Obecność endofitów zwiększa także odporność na stres suszy. Mechanizm odporności zasiedlonej rośliny na okresowe niedobory wody nie jest jednak do końca poznany. d) Ze względu na korzystny wpływ (w przypadku niektórych asocjacji bardzo wyraźny, połączony z brakiem lub bardzo niskim poziomem toksyczności dla zwierząt) zainteresowanie wykorzystaniem endofitów do poprawy wartości użytkowej oraz zwiększenia odporności traw na czynniki stresowe jest bardzo duże. Dotyczy to -6-

7 zarówno odmian paszowych jak i gazonowych. Dzięki temu pojawiły się na rynku nasiona traw z wyselekcjonowanymi izolatami endofitów (tzw. novel endophytes), dzięki którym użytkownik odnosi wiele korzyści. Do ostatnio wprowadzonych na rynek endofitów w trawach paszowych należą ENDO5, NEA2, AR37 ( com/understandingthescience/novelendophytetechnologies.aspx). W Europie odmiany z endofitem (gazonowe) oferuje np. hiszpańska firma SEMILLAS FITO ( e) Asocjacje Neotyphodium spp. i Epichloë spp. z trawami są również atrakcyjne badawczo ze względu na istnienie tylko fragmentarycznych opracowań dotyczących mechanizmów ich działania na roślinę żywicielską, szczególnie jeżeli chodzi o oddziaływanie warunkujące wyższą odporność na infekcję przez patogeny grzybowe i rozwój procesu chorobowego. Fot. 1. Zasiedlony (z lewej) i niezasiedlony (z prawej) przez Neotyphodium coenophialum ekotyp kostrzewy trzcinowej 10 dni po inokulacji materiałem infekcyjnym Rhizoctonia zeae (fot. D. Pańka). W związku z powyższym, a także ze względu na całkowity brak informacji o skali występowania Neotyphodium spp. i Epichloë spp. w materiale nasiennym traw dostępnym na polskim rynku oraz w naturalnych środowiskach trawiastych w naszym kraju, przeprowadzono badania, których wyniki dokumentują prace stanowiące podstawę prezentowanego osiągnięcia naukowego. Ich głównym celem było: Określenie zasiedlenia przez endofity z rodzajów Neotyphodium i Epichloë materiału siewnego odmian kostrzewy czerwonej, łąkowej, trzcinowej oraz życicy trwałej, dopuszczonych do obrotu w Polsce. -7-

8 Określenie zasiedlenia przez endofity z rodzajów Neotyphodium i Epichloë kostrzewy czerwonej, łąkowej oraz życicy trwałej, występujących w naturalnych zbiorowiskach trawiastych w Polsce. Zebranie kolekcji izolatów grzybów endofitycznych z rodzajów Neotyphodium i Epichloë. Zbadanie wpływu wyizolowanych endofitów na rozwój najgroźniejszych patogenów traw in vitro. Określenie poziomu korzystnego wpływu endofita in vivo. Określenie zawartości związków toksycznych w roślinach zasiedlonych przez endofita oraz ewentualnego zagrożenia z ich strony dla zwierząt gospodarskich. Analiza mechanizmów działania endofitów z rodzajów Neotyphodium i Epichloë na roślinę żywicielską warunkujących wyższą odporność na infekcję przez patogeny grzybowe i rozwój procesu chorobowego. Wyselekcjonowanie izolatów grzybów endofitycznych z rodzajów Neotyphodium i Epichloë zasiedlających życicę trwałą, kostrzewę łąkową oraz kostrzewę czerwoną, które produkowałyby mało toksycznych dla zwierząt gospodarskich alkaloidów i jednocześnie zapewniały wysoką odporność roślin na porażenie przez patogeny. Osiągnięcie postawionych celów było w dużej mierze możliwe dzięki dofinansowaniu badań przez MNiI w ramach projektu badawczego 2 P06 R : Badania nad grzybami endofitycznymi życicy trwałej (Lolium perenne L.), kostrzewy łąkowej (Festuca pratensis Huds.) i kostrzewy czerwonej (Festuca rubra L.) oraz możliwością ich wykorzystania w praktyce realizowanego w latach , którego byłem kierownikiem. Analiza zasiedlenia materiału siewnego odmian kostrzewy czerwonej, łąkowej i trzcinowej oraz życicy trwałej, dopuszczonych do obrotu w Polsce przez endofity z rodzajów Neotyphodium i Epichloë (publikacje 1, 5) Prowadzone badania pozwoliły na zebranie 259 prób nasion 61 odmian traw, w tym 124 próby 20 odmian życicy trwałej, 61 prób 10 odmian kostrzewy łąkowej, 57 prób 20 odmian kostrzewy czerwonej i 17 prób 11 odmian kostrzewy trzcinowej. Do wykrywania endofitów w nasionach życicy trwałej, kostrzewy łąkowej i kostrzewy czerwonej wykorzystano metodę barwienia i metodę PCR. Charakterystycznie poskręcaną, rozwijającą się międzykomórkowo, rzadko rozgałęzioną, strzępkę obserwowano w warstwie aleuronowej ziarniaków (Fot. 2). W przypadku kostrzewy trzcinowej wykonano analizy molekularne metodą PCR z wykorzystaniem specyficznych starterów w celu jednoznacznej identyfikacji N. coenophialum. (Fot. 3). Nie stwierdzono zasiedlenia badanych genotypów kostrzewy czerwonej przez endofity. Grzybnię Neotyphodium lolii zidentyfikowano w 33 próbach 5 odmian życicy trwałej: Argona, Gazon, Naki, Rela i Solen. Poziom zasiedlenia w/w prób był niski i nie przekraczał odpowiednio 6, 5, 6, 8 i 4%. W nieco większym stopniu były -8-

9 zasiedlone nasiona odmiany Rela średnio na poziomie 7,3%. W przypadku pozostałych odmian średni procent zasiedlenia nie był wyższy niż 3,4% ( Naki ). Żywą grzybnię endofita wyizolowano z trzech prób odmian Naki, Rela i Solen. Fot. 2. Wybarwiona różem bengalskim grzybnia Neotyphodium lolii w nasionach życicy trwałej (fot. D. Pańka). Fot. 3. Identyfikacja Neotyphodium coenophialum w kostrzewie trzcinowej metodą PCR. M-wzorzec masowy, 1-9 badane próby (1- Terros, 4- Barrocco ), KN-kontrola negatywna (fot. D. Pańka) Grzybnię N. uncinatum - endofita kostrzewy łąkowej, stwierdzono w 15 próbach 2 odmian: Pasji i Juście. Poziom zasiedlenia był wysoki i wahał się w zakresie od 24 do 52% dla pierwszej z nich i od 46 do 90% dla drugiej. Średni procent zasiedlenia wynosił dla odmiany Pasja 40,8, a odmiany Justa - 73,3. Izolacja endofita powiodła się w 4 przypadkach: -9-

10 2 dla odmiany Justa i 2 dla odmiany Pasja. Nie wykryto grzybni endofita w pozostałych 8 odmianach kostrzewy łąkowej. Endofita kostrzewy trzcinowej wykryto tylko w nasionach odmian Barrocco i Terros. Zasiedlenie próby nasion pierwszej odmiany było stosunkowo wysokie i wynosiło 42%. Ponadto, wykryto w nich żywą grzybnię N. coenophialum, która została wyizolowana. W odmianie Terros tylko 2% nasion zawierało grzybnię endofita. Nie stwierdzono żywej grzybni symbionta w roślinach wyrosłych z zasiedlonych nasion tej odmiany. Analiza zasiedlenia kostrzewy czerwonej i łąkowej oraz życicy trwałej występujących w naturalnych zbiorowiskach trawiastych przez endofity z rodzajów Neotyphodium i Epichloë (publikacje 2, 8) Liczne ekspedycje terenowe w różne regiony kraju umożliwiły zebranie kolekcji 397 genotypów badanych gatunków traw, w tym 22 życicy trwałej, 171 kostrzewy czerwonej i 204 kostrzewy łąkowej. Detekcję endofitów wykonywano metodą barwienia, molekularną PCR oraz serologiczną, za pomocą testów Phytoscreen Neotyphodium Immunoblot Kits (Agrinostics, Ltd. Co., Watkinsville, Ga, U.S.) (Fot. 4). Średnie zasiedlenie genotypów było wysokie i wynosiło odpowiednio 45,5%, 64,3% i 74,5%. W przypadku genotypów kostrzewy łąkowej i czerwonej przeprowadzono analizę występowania endofitów w regionach kraju, z których pochodziły zebrane próby roślin. Najniższe zasiedlenie kostrzewy łąkowej, na poziomie 50%, obserwowano w województwie kujawsko-pomorskim. Najwyższy poziom (85,7%) zanotowano natomiast w województwie podlaskim. W przypadku kostrzewy czerwonej najniższe zasiedlenie roślin obserwowano w województwie łódzkim (33,3%), a najwyższe w dolnośląskim (84,6%). Analiza zasiedlenia genotypów kostrzewy łąkowej i czerwonej wykazała, że wyższy poziom występowania Neotyphodium spp. i Epichloë spp. można zaobserwować w północnej części naszego kraju, odpowiednio 81% i 75%, niższy w regionach południowych, odpowiednio 74,2% i 62,7%, natomiast najniższy w centralnej części Polski, odpowiednio 62,1% i 50%. Fot. 4. Identyfikacja Neotyphodium spp. w źdźbłach traw za pomocą testów AGRINOSTICS Phytoscreen Neotyphodium Immunoblot. Czerwone przebarwienia membrany nitrocelulozowej wskazują na obecność endofita w roślinie (fot. D. Pańka) -10-

11 Wpływ wyizolowanych grzybów endofitycznych z rodzajów Neotyphodium i Epichloë na rozwój innych mikroorganizmów in vitro (publikacje 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10) Endofity z rodzajów Neotyphodium i Epichloë zgromadzone w kolekcji ekotypów poddano licznym testom laboratoryjnym celem określenia ich aktywności antagonistycznej w stosunku do różnych grzybów, zarówno patogenicznych jak i niepatogenicznych dla traw. Ze względu na dużą liczbę izolatów endofitów dokonano ich wstępnej selekcji do dalszych badań na podstawie siły asocjacji (zagęszczenia strzępek grzyba w tkance roślinnej określane metodą mikroskopową) oraz wpływu na wzrost i trwałość rośliny żywicielskiej (dane niepublikowane). Wyselekcjonowane izolaty endofitów testowano w ko-kulturach na płytkach Petriego z pożywką PDA, w kilku zakresach temperatur. Określano strefy zahamowania wzrostu grzybów testowych, indywidualny efekt biotyczny oraz inhibicyjny wpływ endofita, wyrażony różnicą w tempie wzrostu grzybów testowych w ko-kulturach i na płytkach kontrolnych. Testowano także toksyczność ekstraktów alkoholowych i wodnych z nasion zawierających endofita. Wyselekcjonowane izolaty N. coenophialum z kostrzewy trzcinowej wykazały niski stopień antagonizmu w stosunku do innych mikroorganizmów. Zaobserwowano wzrost aktywności wraz ze wzrostem temperatury, w której prowadzono doświadczenie. Najwięcej grzybów było hamowanych w temp. 30 o C. Strefy zahamowania wzrostu notowano najczęściej w stosunku do Bipolaris sorokiniana, Curvularia lunata, Drechslera sp., Fusarium avenaceum, F. equiseti, Gaeumannomyces graminis, Microdochium nivale i Rhizoctonia solani. Gatunki: Fusarium culmorum, F. graminearum, F. poae, Gliocladium catenulatum, G. roseum, R. solani i T. viride nie tylko nie były hamowane przez endofita, lecz wręcz odwrotnie, w różnym stopniu uniemożliwiały jego dalszy wzrost, a ich grzybnia swobodnie wrastała na grzybnię N. coenophialum, szczególnie w temperaturze 10 i 20 o C. Izolaty Epichloë festucae z kostrzewy czerwonej wykazały szeroki zakres inhibicyjnych właściwości w stosunku do grzybów testowych. Ich wzrost był hamowany przez 7 badanych izolatów endofita. Najczęściej E. festucae ograniczał wzrost B. sorokiniana, Drechslera dictyoides, Fusarium poae i R. solani. Największe strefy zahamowania wzrostu notowano natomiast dla B. sorokiniana, Drechslera siccans, D. dictyoides, F. avenaceum i R. solani. Izolaty Neotyphodium lolii z życicy trwałej charakteryzowały się stosunkowo szerokim zakresem aktywności antagonistycznej w stosunku do badanych mikroorganizmów in vitro. W wyższej temperaturze ich aktywność wzrastała. Tylko jeden spośród 37 testowanych izolatów N. lolii nie wykazał inhibicyjnego działania w stosunku do żadnego z grzybów testowych. Większość pozostałych izolatów hamowała wzrost co najmniej jednego grzyba testowego. Najczęściej, N. lolii ograniczał wzrost B. sorokiniana, Fusarium spp. (szczególnie F. avenaceum, F. culmorum i F. equiseti), G. graminis, Phialophora-like sp. oraz R. solani. Największe strefy zahamowania wzrostu notowano natomiast dla B. sorokiniana, F. equiseti, R. cerealis i R. solani. Izolaty Neotyphodium uncinatum z kostrzewy łąkowej wykazały szeroki zakres -11-

12 inhibicyjnych właściwości w stosunku do badanych grzybów testowych. Wszystkie z 45 badanych izolatów hamowały rozwój co najmniej jednego grzyba testowego. Większą aktywność N. uncinatum wykazywał w wyższej temperaturze. Najczęściej N. uncinatum ograniczał wzrost B. sorokiniana, D. dictyoides, Fusarium spp., M. nivale, Phialophora-like sp. oraz R. solani i R. cerealis. Największe strefy zahamowania wzrostu notowano natomiast dla B. sorokiniana, D. dictyoides, F. avenaceum, F. equiseti, R. cerealis i R. solani. Należy podkreślić, że tylko nieliczne izolaty endofitów wykazywały inhibicyjny wpływ w stosunku do Trichoderma viride in vitro. Wskazuje to na brak lub bardzo słaby wzajemny antagonizm tych pożytecznych grzybów. Ponadto, otrzymane rezultaty wskazują na duże zróżnicowanie antagonistycznych właściwości endofitów in vitro. Większość badanych izolatów produkowała na płytkach toksyczne metabolity, które w różnym stopniu hamowały wzrost grzybów testowych. Określenie pozytywnego wpływu grzybów endofitycznych z rodzajów Neotyphodium i Epichloë in vivo (publikacje 4, 6, 7, 8, 9, 10) Odporność roślin z wyselekcjonowanymi endofitami na porażenie przez patogeny testowano w warunkach wazonowych. Rośliny inokulowano materiałem infekcyjnym poprzez podlewanie oraz opryskiwanie części nadziemnej aplikatorem ciśnieniowym. Założono także doświadczenie poletkowe, w którym badano poziom korzystnego wpływu endofita na plonowanie i zdrowotność kostrzewy łąkowej w użytkowaniu kośnym i pastwiskowym. W przypadku N. coenophialum ochronne działanie endofita in vitro potwierdziło się in vivo tylko w stosunku do B. sorokiniana. W przypadku innych patogenów: Drechslera spp., F. equiseti i F. avenaceum indeksy porażenia roślin z endofitem (E+) były niższe, jednakże analiza statystyczna nie potwierdziła istotnego wpływu endofita. Z kolei w stosunku do R. zeae zanotowano brak reakcji w warunkach laboratoryjnych, natomiast in vivo, wpływ ochronny endofita był zazwyczaj wyraźnie widoczny. Życica trwała zasiedlona przez N. lolii była w większości przypadków odporniejsza w warunkach wazonowych na porażenie przez R. solani, B. sorokiniana, Drechslera spp., F. poae i G. graminis. Część asocjacji wykazywała także odporność na F. graminearum oraz M. nivale. Nie zaobserwowano wpływu endofita na porażenie roślin przez F. equiseti. Asocjacje kostrzewy łąkowej zasiedlone przez N. uncinatum charakteryzowały się wyższą odpornością w warunkach wazonowych na porażenie przez B. sorokiniana, R. solani, F. poae, Drechslera spp., G. graminis i M. nivale. Część asocjacji wykazywała także odporność na F. graminearum. W warunkach polowych zanotowano istotny wpływ endofita na wzrost plonu zielonej masy, zarówno w użytkowaniu kośnym jak i pastwiskowym. Zaobserwowano jednakże niewielki wpływ na występowanie chorób. Istotne zmniejszenie porażenia roślin z endofitem wystąpiło tylko w stosunku do grzybów powodujących plamistości liści: B. sorokiniana i Drechslera sp. Podobne wyniki uzyskano w warunkach laboratoryjnych i wazonowych. Obecność endofita nie miała wpływu na porażenie roślin przez pasożyty obligatoryjne: grzyby rdzawnikowe i mączniaka prawdziwego. -12-

13 Kostrzewa czerwona zasiedlona przez endofita wykazała mniej objawów chorobowych w wyniku porażenia przez Drechslera sp., R. solani, F. poae i B. sorokiniana. Obserwowano jednak różnice w reakcji pomiędzy poszczególnymi asocjacjami. Rezultaty otrzymane in vivo wskazują na duże zróżnicowanie ochronnych właściwości endofitów z rodzajów Neotyphodium i Epichloë w roślinie żywicielskiej. Wyniki uzyskiwane in vitro nie zawsze potwierdzały się w warunkach wazonowych lub polowych. Obserwowano także duże zróżnicowanie w występowaniu objawów chorobowych pomiędzy asocjacjami tego samego gatunku. Wskazuje to na ogromny wpływ genotypu rośliny żywicielskiej i endofita, a także szeregu czynników środowiskowych na ostateczną reakcję asocjacji. Ekspresja pozytywnego działania symbionta jest więc charakterystyczna praktycznie wyłącznie dla konkretnej asocjacji. Oznacza to w praktyce duże utrudnienie w wykorzystaniu endofitów do ochrony traw przed stresem biotycznym, a także abiotycznym. Poziom produkowanych toksyn w roślinach zasiedlonych przez endofity z rodzajów Neotyphodium i Epichloë (publikacje 5, 7, 8) Badania nad występowaniem szkodliwych toksyn: lolitremu B i ergowaliny w wyselekcjonowanych asocjacjach wykazały duże wahania w ich zawartości. Potwierdza to ogromny wpływ genotypu rośliny oraz endofita na poziom produkowanych toksycznych metabolitów. Stwierdzono także wyższą zawartość toksyn w nasionach niż w roślinach. Wykazano wpływ sposobu użytkowania kostrzewy łąkowej na zawartość ergowaliny w roślinach, aczkolwiek tendencja nie była wyraźna i uzależniona od roku prowadzenia badań. Wskazuje to na duży wpływ warunków zewnętrznych na zawartość toksyny. Największe ilości ergowaliny notowano w zielonej masie trzeciego pokosu, w okresie najwyższych średnich temperatur powietrza. Badania mechanizmów antygrzybowej aktywności endofitów z rodzajów Neotyphodium i Epichloë w roślinie żywicielskiej (publikacje 9, 10) Przeprowadzone badania nad wpływem endofitów z rodzajów Neotyphodium i Epichloë na porażenie rośliny żywicielskiej przez patogeny, zarówno w warunkach laboratoryjnych jak i wazonowych, jednoznacznie potwierdziły duży potencjał ochronny endofita. W wielu przypadkach endofit warunkował bardzo wysoki stopień odporności rośliny żywicielskiej na infekcję i rozwój procesu chorobowego. Wyniki testów in vitro oraz in vivo wykluczyły jednak antybiozę jako główny mechanizm antygrzybowej aktywności symbionta w roślinie. Skłoniło to do przeprowadzenia bardziej szczegółowych badań nad prawdopodobnymi mechanizmami odpowiedzialnymi za takie oddziaływanie endofita na roślinę. Badania były również uzasadnione, ze względu na brak informacji w dostępnej literaturze światowej na ten temat. W pierwszej kolejności sprawdzono hipotezę, że antagonizm endofita w stosunku do patogenów jest wynikiem konkurencyjności o składniki pokarmowe i przestrzeń życiową w roślinie. Doświadczenie z podatnością -13-

14 wyselekcjonowanych asocjacji N. coenophialum z kostrzewą trzcinową na porażenie przez R. zeae wykazało jednak, że konkurencyjność nie jest mechanizmem odpowiedzialnym za ochronne oddziaływanie endofita. Wręcz odwrotnie, wraz ze wzrostem zagęszczenia strzępki symbionta w roślinie wzrastało również porażenie roślin przez patogena. Oznacza to, że endofit, podobnie jak patogen jest kosztem dla rośliny i w sytuacji ograniczonej dostępności składników pokarmowych dla żywiciela może być traktowany jak organizm szkodliwy. Dalsze badania wykazały jednak, że endofit może kompensować swój niekorzystny wpływ na roślinę uruchamiając szereg innych mechanizmów ograniczających rozwój patogenów. Jednym z nich okazało się produkowanie związków fenolowych w roślinie. Związki te są uważane za jeden z głównych czynników odpowiedzialnych za wyższą odporność rośliny na choroby. Eksperymentalnie udowodniono, że zarówno kostrzewa trzcinowa (E+) jak i życica trwała (E+) zawierały istotnie więcej związków fenolowych w porównaniu do roślin bez endofita, co wydaje się być jednym z głównych mechanizmów odpowiedzialnych za wyższą odporność roślin E+ na porażenie przez patogeny. Zaobserwowano wzrost produkcji fenoli przez rośliny w pierwszych dniach po infekcji przez patogena, a w kolejnych spadek (2.-3. dzień po inokulacji) i ponowny wzrost, w okolicach dnia po inokulacji. Spadek zawartości związków fenolowych był spowodowany najprawdopodobniej ich zużywaniem na reakcję obronną. Tempo zmian i poziom produkowanych fenoli był uzależniony od rodzaju asocjacji. Dalsze badania wykazały także duży wpływ endofita na emisję lotnych związków organicznych (LZO) przez rośliny E+. Wyselekcjonowane asocjacje życicy trwałej z N. lolii emitowały większe ilości LZO niż rośliny bez endofita (E ). Nie zaobserwowano różnic jakościowych w uwalnianych LZO pomiędzy roślinami E+ i E. Związkami uwalnianymi w największych ilościach były związki lotne zielonego liścia: (Z)-3-hexenal, octan (Z)-3-hexen-1-ylu, terpeny: linalool, (Z)-ocimen, β-kariofilen i pochodne szlaku kwasu szikimowego: octan benzylu, indol i salicylan metylu. Zaobserwowano, że emisja LZO była w wysokim stopniu uzależniona od obecności endofita oraz okresu wykonania analizy po inokulacji. Genotyp N. lolii miał mniejszy wpływ tylko na emisję salicylanu metylu i β-kariofilenu. Zanotowano wzrost emisji salicylanu metylu w roślinach E+, znanego elicitora procesów odpowiedzialnych za produkcję związków o charakterze antygrzybowym. Większość LZO była emitowana w najwyższych stężeniach w 6. dniu po inokulacji. Otrzymane wyniki potwierdzają także zjawisko szybszej aktywacji mechanizmów obronnych przez rośliny z symbiontem w porównaniu do roślin nie zasiedlonych przez endofita. Ze względu na dużą wrażliwość owadów na LZO uzasadnione wydaje się być również przypuszczenie, że ich obecność może mieć duży wpływ na odporność traw na żerowanie szkodników. Uzyskane wyniki podkreślają ogromną rolę Neotyphodium spp. w kształtowaniu wzajemnych interakcji, w często spotykanym w naturalnym środowisku układzie quadrotroficznym, pomiędzy rośliną, endofitem, patogenem i szkodnikiem. Ze względu na bardzo interesujące, uzyskane dotychczas wyniki, zagadnienia wpływu endofitów na mechanizmy warunkujące wyższą odporność traw na stres biotyczny są aktualnie intensywnie badane. -14-

15 Izolaty Neotyphodium spp. i Epichloë spp. o wysokiej wartości użytkowej jako czynniki biologicznej ochrony traw przed stresem biotycznym (publikacje 8, 9, 10) Badania prowadzone nad endofitami, zaprezentowane w cyklu jednotematycznych publikacji, stanowiących podstawę osiągnięcia naukowego, pozwoliły na wyselekcjonowanie kilku izolatów tych symbiotycznych grzybów o potencjalnie wysokiej wartości jako elementy biologicznej ochrony traw przed czynnikami stresowymi oraz poprawy ich wartości użytkowej. Izolaty te (TfA2, TfA9 z kostrzewy trzcinowej, NL22, Nl60 z życicy trwałej, FpII30, FpII67, FpII77, FpII168 z kostrzewy łąkowej, FrII82 z kostrzewy czerwonej) są aktualnie intensywnie badane pod kątem ich wykorzystania w ochronie traw użytkowanych w celach paszowych oraz traw w użytkowaniu gazonowym, a także ich późniejszej komercjalizacji. Omówienie możliwości wykorzystania uzyskanych wyników Ze względu na ewidentny, pozytywny wpływ wyselekcjonowanych izolatów grzybów endofitycznych z rodzajów Neotyphodium i Epichloë na trawy, czego dowodem są uzyskane wyniki własne, a także liczne opatentowane na świecie novel endophytes, celem realizowanych badań było późniejsze wykorzystanie ich rezultatów w praktyce rolniczej. Jak wspomniano, prowadzone prace doprowadziły do wyselekcjonowania kilku, pozytywnie wpływających na roślinę izolatów grzybów endofitycznych. Dalsze badania i ewentualny proces komercjalizacji wymagają jednak zaangażowania podmiotów gospodarczych zainteresowanych w/w wynikami, a także pozyskania dodatkowych funduszy, niezbędnych do kontynuowania kosztownych na tym etapie prac. W związku z tym zawarto wstępne porozumienia z Górnośląskim Towarzystwem Lotniczym S.A. z siedzibą w Katowicach oraz Przedsiębiorstwem Nasiennym Sowul & Sowul Sp. z o.o. z siedzibą w Biskupcu. Ponadto, w składzie konsorcjum jest także Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin PIB w Radzikowie oraz Pracownia Łąkarstwa w Katedrze Melioracji i Agrometeorologii WRiB UTP w Bydgoszczy. Pierwszym zadaniem realizowanym aktualnie przez konsorcjum jest opracowanie nowej technologii zakładania i pielęgnacji terenów trawiastych występujących na terenie lotnisk z wykorzystaniem w/w, wyselekcjonowanych izolatów grzybów endofitycznych. Podsumowanie najważniejszych wyników dokumentujących osiągnięcie naukowe 1. Po raz pierwszy w Polsce zbadano zasiedlenie dostępnego na polskim rynku materiału nasiennego kostrzewy czerwonej, łąkowej, trzcinowej oraz życicy trwałej, przez endofity z rodzajów Neotyphodium i Epichloë, co umożliwiło określenie znaczenia w/w grzybów symbiotycznych dla obrotu materiałem nasiennym traw w naszym kraju. 2. Po raz pierwszy w Polsce (wg dostępnej literatury) zbadano w tak szerokim zakresie zasiedlenie kostrzewy czerwonej i łąkowej, występujących w naturalnych -15-

16 zbiorowiskach trawiastych (nie użytkowanych rolniczo) przez endofity z rodzajów Neotyphodium i Epichloë, co umożliwiło określenie występowania w/w grzybów symbiotycznych w trawach rosnących w naturalnych warunkach, w naszym kraju. 3. Zebrano liczną kolekcję genotypów grzybów endofitycznych z rodzajów Neotyphodium i Epichloë. 4. Określono antybiotyczne oddziaływanie endofitów z rodzajów Neotyphodium i Epichloë zasiedlających kostrzewę czerwoną, łąkową, trzcinową i życicę trwałą w stosunku do szerokiego zakresu grzybów (w warunkach laboratoryjnych). 5. Określono w warunkach wazonowych antygrzybowe właściwości endofitów z rodzajów Neotyphodium i Epichloë w wyselekcjonowanych asocjacjach, w stosunku do szerokiego zakresu grzybów patogenicznych dla traw. 6. Określono wpływ obecności endofita w kostrzewie łąkowej na plonowanie roślin, zawartość toksycznej ergowaliny i odporność na porażenie przez patogeny w warunkach doświadczenia poletkowego. 7. Określono poziomy produkowanych przez endofity związków toksycznych (lolitremu B i ergowaliny) w wyselekcjonowanych asocjacjach traw. 8. Udowodniono po raz pierwszy w skali światowej, że konkurencyjność o składniki pokarmowe i przestrzeń życiową pomiędzy endofitem i patogenem w roślinie żywicielskiej nie jest mechanizmem odpowiedzialnym za wyższą odporność kostrzewy trzcinowej na porażenie przez patogena Rhizoctonia zeae. 9. Po raz pierwszy w skali światowej udowodniono, że Neotyphodium lolii może istotnie podwyższać zawartość związków fenolowych w życicy trwałej, co najprawdopodobniej jest jednym z głównych mechanizmów wyższej odporności roślin E+ na infekcję i rozwój procesu chorobowego. 10. Po raz pierwszy w skali światowej udowodniono, że Neotyphodium lolii może istotnie podwyższać emisję organicznych związków lotnych w życicy trwałej, co może mieć wpływ na indukcję specyficznych mechanizmów odporności w roślinie E+ zaatakowanej przez patogena oraz może być odpowiedzialne za indukowanie reakcji obronnej w roślinach sąsiednich. 11. Wyselekcjonowano kilka izolatów grzybów endofitycznych z rodzajów Neotyphodium i Epichloë zasiedlających życicę trwałą, kostrzewę łąkową oraz kostrzewę czerwoną o potencjalnie wysokiej wartości w biologicznej ochronie traw przed czynnikami stresowymi oraz do poprawy ich wartości użytkowej. Izolaty są aktualnie intensywnie badane pod kątem wykorzystania w ochronie traw użytkowanych w celach paszowych i traw w użytkowaniu gazonowym oraz ich późniejszej komercjalizacji. -16-

17 3. Opis zainteresowań naukowo badawczych oraz pozostałych osiągnięć naukowych *) Jestem absolwentem Liceum Ogólnokształcącego w Strzelnie (1988 r.) oraz Wydziału Rolniczego ówczesnej Akademii Techniczno-Rolniczej w Bydgoszczy (1993r.). Studia realizowałem w systemie stacjonarnym na kierunku rolnictwo, specjalność ochrona roślin. Tytuł zawodowy magistra inżyniera rolnictwa uzyskałem w 1993 roku na podstawie egzaminu magisterskiego i pracy dyplomowej pt. Wpływ zaprawiania nasion nadpasożytami oraz wybranymi fungicydami na zdrowotność bobiku. Pracę wykonałem w ówczesnej Katedrze Fitopatologii pod kierunkiem promotora prof. dr hab. Stanisława Sadowskiego, któremu zawdzięczam solidne podstawy warsztatu naukowego oraz ukierunkowanie późniejszych zainteresowań badawczych. Dotyczyły one możliwości wykorzystania mikroorganizmów w biologicznej ochronie roślin przed patogenami. Zagadnienie to stanowi po dzień dzisiejszy główny element prowadzonej aktualnie pracy badawczej. Po zakończeniu studiów mogłem kontynuować realizację swoich pasji badawczych w w/w Katedrze, gdzie podjąłem pracę zawodową na stanowisku asystenta naukowo-dydaktycznego w kwietniu 1994 r., w zespole mojego wcześniejszego promotora prof. dr hab. Stanisława Sadowskiego. Początkowo doskonaliłem warsztat badawczy uczestnicząc w badaniach zespołu nad wpływem różnych czynników biotycznych i abiotycznych na zdrowotność roślin motylkowatych. Wyniki badań dały podstawę do opublikowania dwóch oryginalnych prac twórczych (2.1.1., ) i zostały zaprezentowane na krajowej konferencji naukowej oraz opublikowane w recenzowanych materiałach konferencyjnych (4.1.1.). Prowadzone prace zwróciły moją uwagę na problem ogromnego zróżnicowania patogeniczności i cech fenotypowych w obrębie gatunku Fusarium solani, groźnego patogena roślin motylkowatych. Na realizację wymienionych badań pozyskałem grant promotorski z MNiI, który zakończyłem w 1998 r. Część wyników badań nad F. solani została zaprezentowana na 3 konferencjach krajowych. Pozostałe wyniki stały się podstawą mojej rozprawy doktorskiej pt. Zróżnicowanie uzdolnień patogenicznych grzyba Fusarium solani (Mart.) Sacc., którą przedłożyłem ówczesnej Radzie Wydziału Rolniczego 5 marca 1999 r. Promotorem rozprawy był prof. dr hab. Czesław Sadowski, który ugruntował mój warsztat badawczy i zainteresował problematyką roślin trawiastych i organizmów endofitycznych. Rozprawa doktorska została wyróżniona. Rezultaty opublikowano jeszcze w dwóch oryginalnych pracach twórczych (2.2.1., ) oraz zaprezentowano na krajowej konferencji naukowej. Przeprowadzone badania pozwoliły udowodnić, że pomimo wyróżniania w literaturze przedmiotu kilku form F. solani, wyspecjalizowanych do porażania określonych grup roślin, w praktyce specjalizacja tego patogena nie występuje. Zebrano 286 izolatów F. solani pochodzących *) Pełne wykazy przytaczanych w niniejszym rozdziale projektów badawczych, konferencji i sympozjów naukowych, staży i szkoleń w których uczestniczyłem znajdują się odpowiednio w pkt. 4, pkt. 5 i pkt. 6 Autoreferatu. Wykaz publikacji, prac konferencyjnych oraz streszczeń znajduje się w załączniku

18 z różnych roślin, m.in. buraka cukrowego, jęczmienia, owsa, ziemniaka oraz z gleby. Określenie kręgu roślin żywicielskich dla zebranych izolatów wykazało, że niezależnie od pochodzenia, wszystkie izolaty porażały wszystkie testowane rośliny żywicielskie. Zróżnicowanie patogeniczności izolatów było bardzo duże jednak nie zależało od rośliny, z której pochodziła kultura. Dlatego sformułowano wniosek o braku specjalizacji F. solani do porażania roślin strączkowych. Z uwagi na możliwość infekowania tych roślin przez patogena, bez względu na jego pochodzenie, istnieje niebezpieczeństwo wystąpienia choroby niezależnie od gatunku rośliny przedplonowej, co z praktycznego punktu widzenia jest bardzo niekorzystne, ponieważ utrudnia dobór najkorzystniejszego przedplonu dla strączkowych, który mógłby ograniczyć populację F. solani. Już podczas prowadzenia prac nad zróżnicowaniem patogeniczności F. solani dla roślin motylkowych podjąłem, za sugestią prof. dr hab. Czesława Sadowskiego, pierwsze badania nad problematyką podatności traw na choroby grzybowe. Dotyczyły one trzech aspektów: - selekcji genotypów traw charakteryzujących się wysoką odpornością na choroby grzybowe (publikacje , , ), - doboru czynników agrotechnicznych ograniczających zagrożenie traw ze strony patogenów ( , , , ), - wpływu ochrony chemicznej na zdrowotność kostrzewy czerwonej ( , , ). Cennym osiągnięciem, będącym wynikiem prowadzenia prac nad podatnością Europejskiej Kolekcji Ekotypów Traw było wyselekcjonowanie genotypów życicy trwałej i kostrzewy czerwonej charakteryzujących się wysoką odpornością na najgroźniejsze patogeny, powodujące plamistości liści oraz rdze. Genotypy te zostały później wykorzystane przez Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin w Radzikowie w pracach nad genetycznymi uwarunkowaniami odporności życicy trwałej i kostrzewy czerwonej na grzyby rdzawnikowe. Z kolei, szereg doświadczeń przeprowadzonych nad wpływem sposobu siewu i długości okresu użytkowania oraz podatności odmian na występowanie chorób grzybowych pozwolił wskazać optymalne warianty uprawy życicy trwałej i tymotki łąkowej gwarantujące zdrowotność roślin na wysokim poziomie. Dowiedziono, że najsłabsze porażenie życicy trwałej występuje przy czystym siewie jesiennym oraz przy wsiewce trawy w jęczmień jary uprawiany na nasiona. Silniejsze porażenie obserwowano w przypadku czystego siewu wiosennego i wsiewki trawy w jęczmień jary uprawiany na zieloną masę. Rozstawa rzędów nie miała istotnego wpływu na porażenie życicy trwałej. Wyjątkiem były lata z wysoką presją plamistości w okresie przed zbiorami, kiedy wąska rozstawa sprzyjała efektywniejszemu rozprzestrzenianiu się grzybów z rodzajów Bipolaris i Drechslera. Wynikiem było wtedy istotnie wyższe porażenie roślin przez te patogeny. Obok plamistości liści, najczęściej obserwowano na życicy trwałej grzyby rdzawnikowe oraz mączniaka prawdziwego. Dla tymotki łąkowej najgroźniejsze okazały się natomiast brunatna plamistość liści (Drechslera phlei) oraz w mniejszym stopniu purpurowa plamistość liści (Cladosporium phlei) i grzyby -18-

19 rdzawnikowe. Najmniej objawów brunatnej plamistości liści obserwowano na odmianie Obra. W przypadku pozostałych chorób zróżnicowanie podatności odmian było bardzo małe lub nie występowało. Wartości indeksu porażenia były jednak najniższe dla odmiany Obra. Nie zaobserwowano natomiast wpływu rozstawy rzędów na występowanie chorób na tymotce łąkowej. Badania przeprowadzone w ramach ostatniego aspektu - wpływu ochrony chemicznej na zdrowotność kostrzewy czerwonej wykazały, że obydwie formy, kępowa i rozłogowa, były stosunkowo odporne na porażenie przez patogeny, z których najgroźniejsze okazały się grzyby powodujące plamistości liści, a następnie grzyby rdzawnikowe. Niemniej jednak, zastosowanie pełnej ochrony chemicznej istotnie obniżało porażenie roślin przez patogeny w okresie letnim i powodowało wzrost plonowania kostrzewy czerwonej. Ponadto, nasiona z kombinacji traktowanych środkami ochrony roślin były istotnie słabiej zasiedlone przez grzyby patogeniczne z rodzajów Fusarium i Drechslera oraz przez B. sorokiniana. Dzięki temu, zagrożenie młodych siewek ze strony tych patogenów na nowozakładanych plantacjach będzie znacznie niższe. Omówione wyżej badania były prowadzone we współpracy z Katedrą Agrotechnologii WRiB UTP w Bydgoszczy, Instytutem Hodowli i Aklimatyzacji Roślin Ogrodem Botanicznym w Bydgoszczy oraz Hodowlą Roślin Szelejewo Sp. z o.o. Wyniki zostały opublikowane w 10 pracach oraz zaprezentowane na kilku konferencjach naukowych, w tym 2 zagranicznych, w Soest oraz Kiel (Niemcy). Kolejnym zagadnieniem, którym zajmowałem się w swojej pracy badawczej była problematyka wpływu różnych czynników na zdrowotność ziemniaka. Analizowałem: - zagrożenie ze strony patogenów dla ziemniaka uprawianego w systemie organicznym (publikacje , ), - wpływ nawadniania i nawożenia ziemniaka na porażenie bulw (publikacje , , , ) Przeprowadzone badania wykazały, że zaniechanie stosowania nawozów mineralnych i pestycydów nie spowodowało wzrostu zagrożenia występowania patogenów w systemie organicznym w porównaniu do integrowanego. W systemie organicznym obserwowano większą liczebność i większe zróżnicowanie gatunkowe w izolowanych z gleby zbiorowiskach grzybów. Stwierdzono również duże zróżnicowanie w podatności odmian ziemniaka na występowanie parcha zwykłego oraz rizoktoniozy bulw i kiełków. Wskazuje to na możliwość doboru do uprawy w systemie organicznym odmian o mniejszej podatności na w/w choroby. Ponadto, w oparciu o uzyskane wyniki sformułowano wnioski o rozważeniu możliwości zastosowania w systemie organicznym biopreparatów do walki z patogenami ziemniaka oraz nawadniania plantacji w okresie tuberyzacji dla ograniczenia strat powodowanych przez parcha zwykłego. W konwencjonalnym systemie uprawy, nawadnianie ziemniaka na lekkich glebach wpływało w sposób zróżnicowany i niejednoznaczny na zdrowotność bulw. Przy nawadnianiu deszczownianym zaobserwowano większe porażenie bulw przez Streptomyces scabies -19-

20 sprawcę parcha zwykłego. Z kolei nawadnianie kroplowe i mikrozraszanie ograniczało rozwój parcha zwykłego ale sprzyjało rozwojowi rizoktoniozy. W niektórych przypadkach nie miało wpływu na rozwój wymienionych chorób. Wskazuje to na większy wpływ innych czynników na porażenie bulw, np. poziomu materiału infekcyjnego w glebie, rodzaju i zasobności gleby w składniki pokarmowe, warunków pogodowych. Zaobserwowano również większą odporność odmiany Barycz na rizoktoniozę i odmiany Triada na parcha zwykłego. Ponadto, na stopień porażenia tych odmian wpływał rodzaj nawożenia potasowego. Nawożenie formą KCl obniżało porażenie pierwszej z odmian przez parcha zwykłego i rizoktoniozę, nie miało natomiast wpływu na porażenie bulw odmiany Triada. Nie zaobserwowano również wpływu nawożenia azotowego na rozwój w/w patogenów. Badania nad zdrowotnością ziemniaka były prowadzone we współpracy z Katedrą Melioracji i Agrometeorologii, Zakładem Technologii Żywności WRiB UTP w Bydgoszczy oraz Instytutem Uprawy i Nawożenia Gleb w Puławach. Wyniki zostały opublikowane w 6 pracach oraz zaprezentowane na kilku konferencjach naukowych, w tym 1 zagranicznej w Bursa (Turcja). Prowadziłem także badania nad zdrowotnością szparaga (Asparagus officinalis L.) przy zróżnicowanym nawadnianiu oraz doborze odmian (publikacje , , ). Uzyskane wyniki pozwoliły na wskazanie odmian charakteryzujących się najwyższą odpornością na określone patogeny. Informacje te były cenne zarówno dla hodowców jak i dla plantatorów ze względu na możliwość doboru odpowiedniej odmiany do uprawy w danym regionie o określonej presji poszczególnych patogenów. Zaobserwowano również, że nawadnianie obniżało występowanie grzybów rodzaju Fusarium na pędach oraz plamistości powodowanej przez Stemphylium vesicarium. W przypadku niektórych odmian niemieckich, nawadnianie zwiększało porażenie przez Puccinia asparagi - sprawcę rdzy szparaga. Nawadnianie sprzyjało także żerowaniu poskrzypek na pędach szparaga, zarówno stadium larwalnego jak i osobników dorosłych. Badania nad zdrowotnością szparaga były prowadzone we współpracy z Katedrą Melioracji i Agrometeorologii WRiB UTP w Bydgoszczy. Wyniki zostały opublikowane w 3 pracach oraz zaprezentowane na kilku konferencjach naukowych, w tym 2 zagranicznych w Bursa (Turcja) oraz Horst (Holandia). Uczestniczyłem również w badaniach nad zdrowotnością odmian komosy ryżowej uprawianej w Polsce oraz wpływem nawożenia azotowego na rozwój chorób na tej roślinie (publikacje , ). Badania pozwoliły na określenie zagrożenia ze strony patogenów grzybowych dla komosy ryżowej uprawianej w naszym kraju. Okazało się, że najgroźniejszą chorobą dla tej rośliny jest mączniak rzekomy. Sporadycznie występowały objawy alternariozy oraz najprawdopodobniej zawirusowania, co wskazuje na niewielkie znaczenie tych chorób dla komosy ryżowej w warunkach Polski. Zaobserwowano duże zróżnicowanie w podatności odmian na porażenie przez mączniaka rzekomego. Stwierdzono także ograniczający wpływ -20-

21 nawożenia azotowego na występowanie tej choroby. Przebieg warunków pogodowych modyfikował jednak w dużym stopniu poziom zagrożenia ze strony mączniaka rzekomego. W warunkach wysokich opadów rozwój choroby był znacznie intensywniejszy. Wyniki badań zostały zaprezentowane na krajowej konferencji naukowej w Poznaniu. W latach brałem również udział w badaniach nad wpływem fungicydów, a także zróżnicowanych dawek siarki, magnezu i boru oraz sposobów ich aplikacji na zdrowotność rzepaku ozimego (publikacje , ). Zastosowane warianty nawożenia w niewielkim stopniu wpływały na porażenie rzepaku przez patogeny. Dolistna forma aplikacji siarki w pewnym stopniu zmniejszała występowanie mączniaka prawdziwego i zgnilizny twardzikowej. Zastosowane nawożenie borem i magnezem oraz zabiegi fungicydowe korzystnie wpłynęły na wielkość plonu. Badane czynniki nie różnicowały zasiedlenia nasion rzepaku przez grzyby, jednakże stwierdzono występowanie mikroorganizmów potencjalnie mikotoksynotwórczych, co może stwarzać niebezpieczeństwo zatruć u zwierząt żywionych paszami z dodatkiem resztek nasion. Wyniki badań zostały zaprezentowane na krajowej i międzynarodowych konferencjach naukowych w Poznaniu, Warszawie i Paryżu. Prowadziłem także z zespołem badania nad zagrożeniem zbóż ze strony patogenów grzybowych (publikacje , , , , ). W badaniach nad wpływem zróżnicowanych przedplonów na porażenie podstawy źdźbła i korzeni pszenicy ozimej stwierdzono że odpowiednio dobrany przedplon może ograniczyć występowanie chorób na korzeniach. Najniższe ich porażenie obserwowano po owsie, łubinie, oraz mieszankach łubinu z grochem, owsa z łubinem i owsa z grochem. Nie zaobserwowano natomiast wpływu przedplonu na porażenie podstawy źdźbła przez patogeny oraz na skład grzybów zasiedlających korzenie. Najczęściej, zarówno z korzeni jak i podstawy źdźbła, izolowano grzyby rodzaju Fusarium. Z kolei w badaniach nad wpływem ochrony fungicydowej na zdrowotność i plonowanie pszenicy ozimej stwierdzono, że stosowanie preparatów chemicznych istotnie zmniejszało porażenie korzeni, źdźbła oraz liści dzięki czemu wzrastało plonowanie pszenicy. Preparaty zawierające strobiluryny wydłużały dodatkowo okres gromadzenia asymilatów utrzymując dłużej zieloną powierzchnię górnych liści co również zwiększało plony. Pozytywny wpływ różnych programów ochrony fungicydowej przed fuzariozą kłosów pszenicy ozimej wykazano w warunkach sztucznej inokulacji izolatem F. culmorum zawierającym gen Tri7 (chemotyp produkujący DON-deoxyniwalenol i NIV-niwalenol). Zastosowane programy zmniejszyły istotnie stopień porażenia kłosów przez patogena i jednocześnie zawartość toksyn w ziarnie. Ziarniaki w kombinacji bez zabiegów były zasiedlone przez F. culmorum w wysokim stopniu. Najkorzystniejszym wariantem ochrony fungicydowej było zastosowanie w drugim zabiegu tebukonazolu z protiokonazolem. Wyniki badań zostały zaprezentowane na 1 międzynarodowej i 3 krajowych konferencjach naukowych. -21-