Encapsulation of Trichoderma harzianum with sodium alginate and evaluation of efficacy against fungal plant pathogens

Abstract

Plant pathogenic fungi pose significant agricultural challenges, potentially as the cause of crop damage and reduced yields. This study evaluated the efficacy of Trichoderma harzianum spore-based bioproduct which were encapsulated in sodium alginate in both wet and dry granular forms. The study examined their characteristics, spore survival, and biocontrol effectiveness against plant pathogenic fungi under in vitro conditions and during the seedling stage of tomato plants. Wet granules stored at 4 and 28±2°C had significantly different characteristics from the other conditions, with an average size of 3.32 and 3.23 mm in width, 3.88 and 3.66 mm in length, weight at 0.0234 and 0.0239 g, pH at 6.80 and 6.82, and water activity (aw) at 0.987 and 0.994, respectively. Dry granules that were store at 4 and 28±2°C were measured with average size at 0.94 and 0.92 mm in width, 1.20 and 1.21 mm in length, weight at 0.0015 g, pH at 6.33 and 6.31, and aw at 0.448 and 0.446, respectively. Both were green and spherical, but scanning electron microscopy showed that the wet granules had a slightly rough surface, while the dry granules were wrinkled and porous. Spore survival tests showed that wet granules stored at 4°C and 28±2°C increased in spore count during the first month and then started to decline gradually, with the final survival rates of 6.56 and 6.57 Log10 conidia g-¹ after 5 months of storage. Dry granules stored at 4°C declined to 1.33 Log10 conidia g-¹ after five months, while those kept at 28±2°C survived only in the first month (6.80 and 4.00 Log10 conidia g-¹). Biocontrol tests against Fusarium sp., Curvularia sp., and Alternaria sp. showed that the wet granules stored at 4°C and 28±2°C had inhibition rates at 64.10 to 86.86% and 65.38 to 87.12%, respectively. Dry granules stored at 4°C were shown to have inhibition rates at 64.74 to 83.73%, while those kept at 28±2°C were found to be effective only in the first month (66.66-86.27%).

In tomato seedling trials, the plants treated with bioproduct were shown to have higher germination rates (93.50 to 94.00%) and faster germination speeds (3.35 to 3.37 plants/day) than the control plants which received only water (90.50 to 92.50%; 3.22 to 3.32 plants/day), and such rates were comparable to those received fungicide treatment (94.00 to 97.50%; 3.35 to 3.52 plants/day). Disease incidences in plants were found to be moderate when treating with bioproducts (56.00 to 60.00%) which were lower than the group receiving sterile water (72.00 to 73.00%) but slightly higher than that treated with fungicide (46.00 to 58.00%). There were no significant differences in stem length, root length, fresh weight, or dry weight among the treatments. Overall, this research showed that the wet granular bioproduct of T. harzianum encapsulated in sodium alginate was the most effective approach for controlling the plant pathogenic fungi. This formulation can be applied at the field level and has the potential to be further developed into high-efficiency agricultural bioproducts for commercial-scale fungal disease control. It represents an environmentally friendly alternative that benefits farmers.

เชื้อราก่อโรคพืชเป็นปัจจัยสำคัญที่ก่อให้เกิดปัญหาในภาคการเกษตร โดยอาจส่งผลให้เกิดความเสียหายต่อพืชและผลผลิตที่ลดลง งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาประสิทธิภาพของชีวภัณฑ์สปอร์ของเชื้อรา Trichoderma harzianum ที่ห่อหุ้มด้วยโซเดียมอัลจิเนต ในรูปแบบชีวภัณฑ์เม็ดเปียกและแห้ง โดยศึกษาลักษณะกายภาพ การรอดชีวิตของสปอร์ และประสิทธิภาพ ในการควบคุมเชื้อราก่อโรคพืชภายใต้สภาวะ in vitro และการประยุกต์ใช้สำหรับการเพาะเมล็ดของมะเขือเทศ ชีวภัณฑ์เม็ดเปียกที่เก็บอุณหภูมิ 4 และ 28±2 องศาเซลเซียส มีลักษณะกายภาพแตกต่างจาก ชีวภัณฑ์เม็ดแห้งอย่างมีนัยสำคัญ โดยมีขนาดความกว้างเฉลี่ย 3.32 และ 3.23 มิลลิเมตร ความยาว 3.88 และ 3.66 มิลลิเมตร น้ำหนัก 0.0234 และ 0.0239 กรัม ค่า pH 6.80 และ 6.82 และค่าปริมาณน้ำอิสระ (aw) 0.987 และ 0.994 ตามลำดับ ขณะที่เม็ดแห้งมีขนาดกว้างเฉลี่ย 0.94 และ 0.92 มิลลิเมตร ความยาว 1.20 และ 1.21 มิลลิเมตร น้ำหนัก 0.0015 กรัม ค่า pH 6.33 และ 6.31 และค่าปริมาณน้ำอิสระ (aw) 0.448 และ 0.446 ตามลำดับ ชีวภัณฑ์ทั้งสองชนิดมีสีเขียวและมีลักษณะเป็นทรงกลม ผิวเรียบ แต่เมื่อศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด พบว่า เม็ดเปียกมีพื้นผิวขรุขระเล็กน้อย ขณะที่เม็ดแห้งมีพื้นผิวที่เหี่ยวย่นหรือแตกและมีรูพรุน ผลการทดสอบการรอดชีวิตของสปอร์ พบว่ามีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p