Experimental infection of small-diameter trees with chaga (Inonotus obliquus) in a postagrogenous birch forest

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In Plyussky district of the Pskov region, an experiment was carried out to infect birch trees with the Chaga pathogen Inonotus obliquus in an 18-year-old postagrogenic birch forest. After 10 years of the experiment, sterile bodies of Chaga were found on six out of ten trees, swelling of the bark was found in one tree, and one tree died from Phellinus nigricans. Infected trees continued to grow at a rate no different from the rest of the forest. Sterile growths were mainly located above the inoculation site. The study showed that the production of Chaga raw materials can be considered as an additional form of forest management in the Non-Black Earth Region of Russia.

Full Text

Inonotus obliquus (Fr.) Pilát (Basidiomycota, Hymenochaetales) — вид, имеющий широкую известность как возбудитель чаги. В народной медицине стерильные наросты на стволах живых деревьев лиственных пород, вызванные деятельностью I. obliquus и именуемые чагой, используются в качестве биоактивного ингредиента (Shikov et al., 2014) и являются перспективным лекарственным сырьем (Zmitrovich et al., 2020a, 2020b). Чага была включена в Государственную фармакопею СССР в начале 1960-х гг. как общеукрепляющее и профилактическое средство, рекомендованное к применению при заболеваниях желудочно-кишечного тракта (State, 2018). Интерес потребителей к использованию недревесных лесных продуктов в качестве пищевых добавок продолжает расти (Vidale et al., 2015), что в некоторых странах Северной Европы, в частности в Финляндии, нашло отражение в практике т. н. многоцелевого лесопользования (концепция управления лесами с целью производства как древесных, так и недревесных продуктов) (Vanhanen et al., 2014; Verkasalo et al., 2017).

Промышленное культивирование грибов имеет давнюю историю, и в настоящее время грибоводство представляет собой масштабную глобальную отрасль. Такие роды, как Agaricus, Pleurotus, Lentinula, Auricularia и Flammulina составляют около 85% мирового производства грибной биомассы (Royse, 2014). Инокуляция грибным мицелием живых деревьев используется реже (Bednarz, 2013; Abrego et al., 2016), но для I. obliquus это единственный способ получения сырья, поскольку чага образуется только на живых деревьях (Blanchette, 1982; Piętka, Grzywacz, 2006; Park et al., 2010; Vanhanen et al., 2014; Silvan, Sarjala, 2017).

Ранее в исследованиях по культивированию I. obliquus сообщалось о неудачном опыте искусственного заражения дерева, связанном с конкуренцией мицелиев (Piętka, Grzywacz, 2006), а также удавшихся опытов по инокуляции древесины мицелием гриба (Silvan, Sarjala, 2017).

Согласно данным Сельскохозяйственной переписи 2016 г., в Российской Федерации насчитывается 12% заброшенных сельскохозяйственных земель, а в Северо-Западном Федеральном округе эта проблема особенно актуальна, поскольку 33% сельскохозяйственных земель региона являются заброшенными. В этой связи опыт финских коллег в области “многоцелевого лесопользования” и, в частности, получения сырья чаги с древостоев, развивающихся в постагрогенных сообществах, может быть востребован в отечественном лесоводстве.

Цель данного исследования заключалась в изучении возможности заражения грибом I. obliquus молодых березовых древостоев на 10 модельных деревьях 18-летнего возраста. Аналогичные эксперименты, проведенные в Финляндии на более широком объеме деревьев различных возрастов и диаметров, показали положительные результаты уже через 4–5 лет (Miina et al., 2021). Наши наблюдения продолжались 10 лет.

Исследование было проведено на участке с кадастровым номером 60: 16: 061401: 21, расположенном в Плюсском р-не Псковской обл. В северной части участка выделен лесной фрагмент с формулой древостоя 10Б + С + Ив, полнота 0.7. Почва в этом месте характеризуется песчаной и рыхлой структурой, а пахотный горизонт имеет толщину около 20 см. До 1995 г. данный участок использовался для выращивания картофеля. На момент начала эксперимента возраст древостоя составлял 18 лет. Высота древостоя ~20 м. Материал для инокуляции (кубические кусочки древесины, инфицированной I. obliquus) собран на территории, прилегающей к объекту лесного фонда в 203 кв. Житковицкого л-ва. В июле 2013 г. была произведена инокуляция 10 деревьев березы (Betula pubescens) диаметром 12 см путем надрубания топором на высоте 160–170 см и помещения около 10 г светлой части мицелия в расщеп. Процесс искусственного инфицирования проводили вдоль границы выделенного участка, начиная с опушки и продвигаясь в глубь древостоя с востока на запад.

В 2023 г. живые и инокулированные березы были подвергнуты перечету. Для сортировки использовали два признака: наличие вздутия ствола и видимые наросты. Березы с вздутием ствола (рис. 1) или видимыми наростами (рис. 2) рассматривали в качестве успешно инокулированных.

 

Рис. 1. Вздутие ствола березы с вскрывающейся корой и истекающим экссудатом чаги.

 

Рис. 2. Видимые стерильные наросты чаги.

 

Большинство (семь из десяти) зараженных деревьев проявляли признаки прогрессирующего поражения I. obliquus (желваки на коре, растрескивание коры с выделением бурого экссудата, появление наростов чаги) (табл. 1). Наросты чаги появились преимущественно над местом инокуляции (на дереве № 7 часть стерильных наростов появилась ниже места инокуляции), с восточной (а также северо-восточной или юго-восточной) сторон. Одно из деревьев отмерло, а на сломанном стволе было обнаружено плодовое тело Phellinus nigricans. Остальные деревья продолжали расти со скоростью, не отличающейся от скорости роста насаждения.

 

Таблица 1. Результаты эксперимента по заражению Inonotus obliquus 10 модельных деревьев березы

№ дерева

Диаметр дерева на высоте груди, см (2013/2023 гг.)

Размеры стерильных наростов, см

Высота расположения стерильных наростов, см

Дополнительно

1

12/14

6 × 4

180

 

2

12/16

6 × 8

170

 

3

12/14

6 × 6

350

 

4

12/14

–

 

вздутие коры

5

12/17

20 × 8

180

 

6

12/17

8 × 10

240

 

7

12/17

8 × 10;

8 × 10;

4 × 4;

4 × 4;

5 × 4

170

Phellinus nigricans

8

12/12

–

 

сухостой, Ph. nigricans

9

12/14

–

  

10

12/14

–

  

 

Некоторые деревья, помимо видимого поражения Inonotus obliquus, как оказалось, были естественным образом инфицированы ложным трутовиком (Phellinus nigricans) (рис. 3). Интересно отметить, что береза, ствол которой несет наибольшее количество наростов чаги, также поражена Ph. nigricans.

 

Рис. 3. Дерево, пораженное Inonotus obliquus и Phellinus nigricans.

 

Помимо симптомов, наблюдавшихся на экспериментальной площадке, отек и экссудация также отмечены на не заражавшихся специально деревьях в непосредственной близости от площадки. Возможно, речь идет о вторичном естественном заражении Inonotus obliquus от ранее искусственно зараженных деревьев.

Инокуляция I. оbliquus берез небольшого диаметра (12 см) на ранней стадии формирования древостоя привела к инфицированию грибом 70% растений, что вполне проявилось в течение 10 лет наблюдений. Отметим, что в естественных условиях поражение древостоев этим патогеном происходит на более поздних стадиях — преимущественно начиная с 40-летнего возраста (Сhertov et al., 2011; Kuzmichev, 2013). Согласно таблицам хода роста нормальных березовых насаждений (по Н.Я. Саликову) исследуемый период роста березового насаждения соответствует с 20 до 30 лет с изреживанием с 2065 до 1120 стволов на гектар, при 1а классе бонитета (Goroshev, 1980). Наш эксперимент закончился по достижении деревьями 28-летнего возраста, но по достижении 40-летнего возраста многие из привитых деревьев могут погибнуть, что является решающим фактором при расчете продуктивности I. obliquus. Однако в целом можно констатировать, что искусственное заражение постагрогенных березняков Нечерноземья возбудителем чаги может быть успешным и рентабельным с ресурсоведческой точки зрения.

×

About the authors

S. G. Paramonov

St. Petersburg Chemical and Pharmaceutical University of the Ministry of Health of Russia

Author for correspondence.
Email: sergei.paramonov@pharminnotech.com
Russian Federation, St. Petersburg

V. V. Perelygin

St. Petersburg Chemical and Pharmaceutical University of the Ministry of Health of Russia

Email: vladimir.pereligin@pharminnotech.com
Russian Federation, St. Petersburg

M. V. Zharikov

St. Petersburg Chemical and Pharmaceutical University of the Ministry of Health of Russia

Email: zharikov.mihail@pharminnotech.com
Russian Federation, St. Petersburg

References

  1. Abrego N., Oivanen P., Viner I. et al. Reintroduction of threatened fungal species via inoculation. Biol. Conserv. 2016. V. 203. P. 120–124.
  2. Bednarz J.C., Huss M.J., Benson T.J. et al. The efficacy of fungal inoculation of live trees to create wood decay and wildlife-use trees in managed forests of western Washington, USA. Forest Ecol. Manag. 2013. V. 307. P. 186–195.
  3. Blanchette R.A. Progressive stages of discoloration and decay associated with the canker-rot fungus, Inonotus obliquus, in birch. Phytopathology. 1982. V. 72 (10). P. 1272–1277.
  4. Chertov O.G., Gryazkin A.V., Komarov A.S. et al. Dynamic modeling in forestry. SPb., 2011 (in Russ.).
  5. Goroshev B.I., Sinitsyn S.G., Moroz P.I. et al. Forest taxation guidebook. 2nd ed. Moscow, 1980 (in Russ.).
  6. Kantemirova D. Ch., Bazaev A.B., Gryazkin A.V. et al. Strategy for the use of abandoned agricultural lands. In: Current problems of ecology and conservation of biodiversity. Vladikavkaz, 2008, pp. 219–222 (in Russ.).
  7. Kuzmichev V.V. Patterns of forest stand dynamics: principles and models. Nauka, Novosibirsk, 2013 (in Russ.).
  8. Miina J., Peltola R., Veteli P. et al. Inoculation success of Inonotus obliquus in living birch (Betula spp.). Forest Ecol. Manag. 2021. V. 492. e119244. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2021.119244
  9. Park H., Ka K.-H., Lee B.-H. et al. Fruit-body production in Inonotus obliquus on living Betula platyphylla var. japonica. Korean J. Mycol. 2010. V. 38. P. 83–84.
  10. Piętka J., Grzywacz A. Attempts at active protection of Inonotus obliquus by inoculating birches with its mycelium. Acta Mycologica. 2006. V. 41. P. 305–312.
  11. Pilz D. Chaga and other fungal resources: Assessment of sustainable commercial harvesting in Khabarovsk and Primorsky Krai, Russia. In: Report prepared for Winrock International, Morrilton, Arkansas and the Foresr Project. Khabarovsk, 2004, pp. 1–54.
  12. Royse D.J. A global perspective on the high five: Agaricus, Pleurotus, Lentinula, Auricularia and Flammulina. In: Proceedings of the 8th International Conference on Mushroom Biology and Mushroom Products. New Deli, 2014, pp. 1–6.
  13. Shikov A.N., Pozharitskaya O.N., Makarov V.G. et al. Medicinal plants of the Russian Pharmacopoeia, their history and applications. J. Ethnopharmacol. 2014. V. 154 (3). P. 481–536. https://doi.org/10.1016/j.jep.2014.04.007
  14. Silvan N., Sarjala T. Cultivation and antioxidative properties of pakuri (Inonotus obliquus) on low-productive peatland forests. In: R. Peltola (ed.). Conference on non-timber forest products and bioeconomy. Rovaniemi, 2017, pp. 1–63.
  15. State Pharmacopoeia of the Russian Federation of the XIV edition was approved by order of the Ministry of Health of Russia dated October 31, 2018 N749 “On the approval of general pharmacopoeial monographs and pharmacopoeial monographs and the recognition as invalid of some orders of the Ministry of Health and Medical Industry of Russia, the Ministry of Health and Social Development of Russia and the Ministry of Health of Russia”. Moscow, 2018 (in Russ.).
  16. Vanhanen H., Peltola R., Ahtikoski A. et al. Cultivation of Pakuri (Inonotus obliquus) — potential for new income source for forest owners. In: 10th International Mycological Congress. Bangkok, 2014, p. 418.
  17. Verkasalo E., Heräjärvi H., Möttönen V. et al. Current and future products as the basis for value chains of birch in Finland. In: V. Möttönen, E. Heinonen (eds). Proceedings of the 6th International Scientific Conference on Hardwood Processing. Helsinki, 2017, pp. 81–96.
  18. Vidale E., Da Re R., Lovric M. et al. International trade of the NWFP: Any opportunity for the Italian forest sector? In: O. Ciancio, (ed.). Proceedings of the Second International Congress of Silviculture, Designing the Future of the Forestry Sector, Florence, 2015, pp. 734–753.
  19. Zmitrovich I.V., Denisova N.P., Balandaykin M.E. et al. Chaga and its bioactive complexes: history and prospects. Pharmacy Formulas. 2020a. V. 2 (2). P. 84–93 (in Russ.). https://doi.org/10.17816/phf34803
  20. Zmitrovich I.V., Vlasenko V.A., Perelygin V.V. et al. Prevention and treatment of cancer using raw materials of “medicinal mushrooms”: criticism, facts, promising problems. Pharmacy Formulas. 2020b. V. 2 (4). P. 118–127 (in Russ.). https://doi.org/10.17816/phf55224
  21. Горошев Б.И., Синицын С.Г., Мороз П.И. и др. (Goroshev et al.) Лесотаксационный справочник. 2-е изд. М.: 1980. 288 с.
  22. Государственная фармакопея Российской Федерации (The State) XIV изд-е, утв. приказом Минздрава России от 31 октября 2018 г. № 749 “Об утверждении общих фармакопейных статей и фармакопейных статей и признании утратившими силу некоторых приказов Минздравмедпрома России, Минздравсоцразвития России и Минздрава России”, действует с 01.12.2018. М., 2018.
  23. Змитрович И.В., Власенко В.А., Перелыгин В.В. и др. (Zmitrovich et al.) Профилактика и лечение рака с использованием сырья “лекарственных грибов”: критика, факты, перспективные проблемы // Формулы Фармации. 2020. Т. 2. № 4. C. 118–127.
  24. Змитрович И.В., Денисова Н.П., Баландайкин М.Э. и др. (Zmitrovich et al.) Чага и ее биоактивные комплексы: история и перспективы // Формулы Фармации. 2020. Т. 2. № 2. C. 84–93.
  25. Кантемирова Д.Ч., Базаев А.Б., Грязькин А.В. и др. (Kantemirova et al.) Стратегия использования заброшенных земель сельскохозяйственного назначения // Актуальные проблемы экологии: сб. статей Всероссийской научной конференции. Владикавказ: СОИГСИ, 2008. C. 219–222.
  26. Кузьмичев В.В. (Kuzmichev) Закономерности динамики древостоев: принципы и модели. Новосибирск: Наука, 2013. 208 с.
  27. Чертов О.Г., Грязькин А.В., Комаров А.С. и др. (Chertov et al.) Динамическое моделирование в лесном хозяйстве. СПб.: Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова, 2011. 64 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Swelling of a birch trunk with opening bark and expiring exudate of chaga.

Download (886KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Visible sterile growths of the fungus.

Download (940KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. A tree affected by Inonotus obliquus and Phellinus nigricans.

Download (2MB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».