Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ВОЗБУДИТЕЛЯ СТЕБЛЕВОЙ РЖАВЧИНЫ ЗЛАКОВ PUCCINIA GXAMINIS PETS. В ЭКТОФИТНОЙ УРЕДОСТАДИИ

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ВОЗБУДИТЕЛЯ СТЕБЛЕВОЙ РЖАВЧИНЫ ЗЛАКОВ PUCCINIA GXAMINIS PETS. В ЭКТОФИТНОЙ УРЕДОСТАДИИ"

у/-г ¿г

Биологический факультет

На правах рукописи

ЗАЙЦЕВА Людмила Григорьевна

МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ВОЗБУДИТЕЛЯ СТЕБЛЕВОЙ РЖАВЧИНЫ ЗЛАКОВ РиссШа ¿гатШй Р*чв. В ЗСТОФЙТНОЙ

УРЕДОСТАДЩ

(03.00.05 - ботаника^

^А = ВТОРЕ»ЕРАТ .диссертации на соискание ученой степепи кандидата биологических наук

ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА * 1979

Работа выполнена в Комплексной, лаборатории по изучению средств и способов борьбы с вредными животными и болезнями растении Bioлогического факультета Московского государственного университета им. М.В,Ломоносова.

Научные руководители: ,

член-корреспондент АН СССР, доктор биологических наук,

профессор М.В.Горленко,

кандидат биологических наук Ю.М.Влотникова.

Сфнвдалыше оппоненты:

доктор биологичеоких наук, профессор К.В.Попкова, кандидат биологических наук К.В.Суздальская.

Ведущее учреждение: Ботанический институт им. В.Л.Комарова АН СССР , г. Ленинград.

Защита диссертации состоится 1979 г.

в_часов на заседании специализированного биологического Совета Кг 5 в Московском государственном университете (117234, Москва, Ленинские горы, МГУ, биологический факультет) .

J9

Автореферат разослал 7 ' чv-ee-f* * м 1979 г.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке биологического факультета.

Ученый секретарь Совета

Ю.Т.Дьяков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕНЮТКА РАБОТЫ

Актуальность тепы. Известно, что ржавчинные бодевни хлебных злаков наносят существенный ущерб с ель скохо зяйс твенвону производств* впаивая потери зерна и снижая его качество. До настоящего времени самым эффективный.способом борьбы остается селекция устойчивых сортов. История селекции свидетельствует о непостоянстве устойчивости чистолинеИных сортов, которая скоро утрачивается сортами вследствие преимущественного накопления на них адаптированных вирулентных клонов патогена, в связи с этим имеют особое значение сведения, касащнеся популяадонной изменчивости возбудителя*

Во всех применяемых в настоящее время способах дифференциации патогена "анализатором" специализированных форм, рас и биотипов служит растение, что вносит элемент условности в процесс распознавания внутривидовых форм гриба (Стэкмен, Харрар, 1959). Сведений только по физиологической специализации гриба на культурных и диких злаках недостаточно: они не да»т исчерпывающего представления о статике я динамике его естественных популяций.

Поиск дополнительных надежных морфологических, биохимических или иных критериев оценки гетерогенности природных популяций возбудителя имеет большое практическое и теоретическое значение.

Цель и задачи ус^дованиц. Цель работы состояла в отыскании существенного морфологического признака, пригодного для микросясгаа-тического анализа природных популяций гриба, в онигенезеРиссШа¿га~ mtn(s Pets. на протяжении начальных фа а инфекционного процесса в медиальной стадии. В соответствии с этим поставлены следупре.задачи:

1. Исследовать.развитие триба на поверхности-растений, различавшихся устойчивостью к стеблевой ржавчине.

2. Изучить in vitio процесс дифференциации ростковых трубок гриба на первичные инфекционные структуры.

4-/Ш

3. Исследовать морфологии инфекционных структур из уредоспор, полученных с различных растений-хозяев.

Научная новизна и практическая ценность работы« Исследованы начальные фазы инфекционного процесса уредиальной стадии возбудителя стеблевой ржавчины злаков в искусственных условиях и на поверхности растений. Впервые показана способность гриба образовывать все первичные инфекционные структуры, включая материнские клетки гаусторий с проннкапцики выростами, на голодном агаре• без внесения питательных веществ в среду. Впервые выявлено и описано широкое внутривидовое фенотипическое разнообразие возбудителя стеблевой ржавчины по морфология первичных инфекционных структур - полиморфизм по форме лодустьичного вздутия. Выделены основные типы инфекционных структур. Составлена схема■их возможной морфологической классификации. Дискретно изменяющаяся форма подустьичного вздутия впервые использована в качестве маркирующего признака для исследования гетерогенности уредоспор гриба. Обнаружено, что уредоспоры гриба, выделенные аэ единичных пустул при моноспоровом заражении растений, гетероген-бы по морфологаи инфекционных структур, а уредоспоры с различных растений-хозяев формируют разнообразные комплексы морфологических типов инфекционных структур. Показана возможность использования формы подустьичного вздутия, наряду с физиологической спепиалива-цией гриба на дикорастущих и культурных -злаках, в качестве маркирующего признака при проведении сравнительного анализа природных популяций гриба. ■ 1

Закономерности:в проявлении внутривидового полиморфизма возбудителя по морфологии первичных инфекционных структур могут изучаться в учреждениях,. занимаодихоя исследованием популяций ржавчинных грибов (ШР, ШЗР).

Апробация работы; Результаты исследований доложены на 12 Международном ботаническом конгрессе (Ленинград, 1975 г.); на совмест-

ион заседании кафедры гагатах растений к комплексной лаборатории по научению средств и способов* борьбы с гредньши животными и Соле знаки растений Шологмческого факультета Московского Го суниверсит ет а.

Объем работы. Диссертация изложена на 145 страницах наш носи с-ного текста, включает 32 таблицы, иллюстрирована 118 рисунками, состоит из 5 разделов, выводов и 7 приложений. Список использованной литературы включает 285 наименований, в т.ч. 205 иностранных авторов.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В обзоре литературы приводятся сведения об особенностях уредо-стадии возбудителя стеблевой ржавчины злаков при прорастании и про-провикновении гриба в ткани растения. Анализируются имеющиеся сведения о получении первичных инфекционных: структур из уредоспор ржавчинных грибов ¡п \ritio , а также данные о влиянии факторов среды на прорастание спор н дифференциацию ростковых трубок гриба. Приводятся сведения о стимуляторах и ингибиторах прорастания уредоспор и известные немногочисленные сведения о морфологических различиях иекду внутривидовыми формами гриба,

МАТЕИШ И ИЕТОДЫ

Объектом исследований служил гриб Риес1п1а £чат1п1& Ре, возбудитель стеблевой рхавчины злаков,в уредиально Йстадии. Использовались уредоспоры специализированных форм гриба, паразитирующих на хлебных злаках, Р.дютШ* - расы II, 15, 21, 34, 40;

Р ,£1ат1п1з $есаШ ; гр. агелае ;уредоспоры с

дикорастущих злаковых трав (А^поручоп ъереп$ (1.) Р. Вщ>йа&уШ ¡(отечна , РМеит рю&епве ¿.). размножение уредоспорового материала производили на сортах гшеницн, ржи, ячменя, овса отечественной селекции и 4 ноногеаншс линиях сорта пшеницы Маркиз.

Выделение специализированных форм гриба,,идентификация физиоло-

гических.рас и.биотипов P.giaminls fity.titttct. проводились по об-*

непринятой методике ■ с использованием 12: стандартных и 5 дополнительных сортов (КираЙ и др., 1974).

Ионоспоровые изоляты.получали путем переноса единичных свор нод бинокудяром при 7-кратному вели чении на изолированные листья растений (X спора на X лис?)* помещенные в чашки Петри - с 0»00<$ расгво-" ром бензишдазола. Перед вскрытием пустул листья стерилизовали в растворе марганцовокислого калия.

При изучении прорастания и проникновения гриба в ткани растений, различающихся устойчивость», растения в фагу первого листа заражали смесью уредоспор с тальком (1;Ю)..Препарат готовили по методу Фокема (ЯоМюна, 1968). Просмотрено 350 препаратов.. Результаты обработаны статистически методом большой выборки (Рокицкий, 1961).

Изучение влияния факторов среды на развитие ростковых трубок гриба на 7$, агаре Дифко проводили при температурах от I до 33°С, а такхе в условиях температуры 20-21°С и 28-30°С в сочетании с двумя режимами освещенности (5000 и 2300 люкс), Проведено 9 вариантов опыта в трех повторностях.

При анализе уредоспор с различных растений-хозяев инфекционные структуры получали по методу, описанному Алленом и Вильямсоы (Atten, 1955, I965;Wittfams, 1971). Проведено II вариантов опытов..Достоверность встречаемости доли отдельных типов инфекционных структур в пределах изучаемой совокупности,.а такхе достоверность долей отдельных типов при сравнении разных совокупностей определяли, метода-юГгйЕьтернативной изменчивости.(Ивантер, 1971)..

При:просмотре материала морфологические типы фиксировались на; фотопленку, с отпечатков через кальку снимались копни. Последние использовались для составления^таблиц встречаемости отдельных форм-в разных вариантам опытов.. . -

С паям» определения площади продольного сечения и - объема под-устья чаого вздутия оно разбивадосьна правильные геометрические фигуры. При подсчете площади продольного сечения пользовались формулам площади- прямоугольника, трапеция; при расчете объема - формулами объема цилиндра, усеченного конуса, вара.

Попарное ориентировочное сравнение комплексов типов инфекционных структур из уредоспор с различных растений проводили по методу ВаЯЕвтеВна (1567).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

I. Развитие ростковых трубок зр. ¿«ЖсГ аа

поверхности листа я проникновение их в ткани различных по устойчивости растения.

Вачальяыефава ввфекщонного процесса уредаодьной стадии Р.дпа-тШв важны для успеха существования гриба, т.к. здесь идет последовательное формирование ряда морфологических структур (аппрессо-рий, инфекционный вырост, подустьичиое вздутие о инфекционными гифами; рис. I)* необходимых для внедрения в ткана растения, а также

#

обязательных для осуществления заражения растения {Шсктаоп , 1949;Лов«Ш , 195а).

Рис. I. Схема инфеяшокных структур: ! - уредоспора, 2 - рост новея трубка, 3 - аппрессорий, 4 - инфекционныйвырост, 5 - водуствичиое вздутие,,б - инфекционная гифе.

¿-//гаг

В наших опытах на поверхности листа уредоспоры прорастали ростковой трубкой, которая росла,.как правило, перпендикулярно к продольный жилкам листа и располагающийся вдоль них устьицам. Аппрес-сории образовывались нал устьичной целью или в непосредствешой близости от.нее, значительно реже - над антиклинальными стенками эпадериальных клеток. На поверхности растений, различающихся устойчивость» к Р.£гат1п1&ь обнаружилась определенная рас о специфичность в поведении гриба на стадии образования аппрессориев и их проникновения. Уредоспоры расы 17 Р.£ъатШз на сортах

пиениин (табл. I) образовывали больше аппрессориев и лучше проникали, чем уредоспоры расы 40. То же наблюдалось и для биотипов расы 40 (табл. 2) на поверхности листьев линий сорта Карниз, тождественных по морфологическим признакам.

Хотя на сортах пшеницы (табл. I) намечалась некоторая связь иезду устойчивостью и восприимчивость» сорта и развитием гриба на стадии.прорастания и проникновения, однако расы на восприимчивом сорте Харьковская 46 и биотипы на устойчивых линиях сорта пшеницы Маркиз (табл. 2) по абсолютному числу проникших аппрессориев не различались.

Таким образом, при рассмотрении вопроса о связи между проникновением патогена в ткани растения и устойчивостью последнего имеет существенное значение подбор конкретных партнеров и условия среды, в которых они взаимодействуют..

На поверхности тканей растений на каждом этапе инфекционного процесса (прорастание, образование аппрессориев, проникновение) происходило интенсивное снижение инфекционного начала патогена (табл. I). При.достаточно высоком проценте прорастания (65,9-83,050 в лучшем случае половина ростковых трубок формировала аплрессорюг и около 1/10 от количества последних проникало внутрь листа (при 3-часовом содержании растений во.влажной камере).

Прорастание уредоспор, образование и проникновение аппрессориев рас 17 и 40 РиссШа ¿гатШг *д ХИШ1 на поверхности листьев растений, различающихся устойчивостью к патоген;

1-

[Степень 1устой-

1ЧИВ0СГВ !

Растение-хозяин

Раса 17

г

Раса 40

общее проросло образова- прокик- общее,'проросло образова- лроник-число спор, % той ал- }ло ап- ¡число! спор, % ,лось ая- |ло ан-споо • ¡пгаово- !псессо-:слоо ! . .поел с о- ¡поепсо-

спор ] I

преосо |РДев, %

прессо-;спор }р»ев, Ц ;

¡прессо-

¡прессо-(Риев, %

Пшеница Харьковская 46

Кавказ

Аврора

Безостая I

Рожь Саратовская крупнозерная

Ячмень Опсий 13709

ВосйрИ- 2767 81,3+2,1 49,4+2,1 иичива ■■■■•■

Устой- 5653 71,3+1,9 28,9+1,3 чива

То хе 3351 74,^1,2 30,0+1,3

2902 74,1+1,9 25,912,9

Средне- ' восприимчив

4,2 5771 81,7+1,7 29,511,4 2,7

1,4 2304 80,0+2,1 20,^Х,7 1,3

2,0 4216 15,5+1,1 Г,3

0,8 4137 69,9 15,6+0,8 1,3

4226 70,711,6 7,810,7 0,5 ,

3177 65,911,9 20,010,8 1,2

Прорастание уредоспор, образование о проникновение апярессориев двух биотипов расы 40 Puccinla giamLnlt ер. tiiiici на поверх-яоси искав сеянцев ыовогешшх линий сорта ншешш Парик з, различаадихея устойчивость» к латогеяу

Т

1ЖН1Я

сорта

Йюяш I

Биотип 2

сто- {обчее{проросло!образовалось ап-!про-{сте-пеаь jчисло спор, % jnpewojneB, $ jauc-jnera

'общее проросло число спор, % спор j

1

jcioa-icnop чивос-i т» |

1

I-ГЩ-ШЙ52. g!Il:

всего 1юшваль-1"-

стенками |™„] !от обще-}Р|ев1 1го числа) * 1 Iаппрес- I 1 (copies {

!_L

образовалось ап~!про-прессориев, % ¡ввело

над ^шй знойна ль-! £Р!0

стешиши!11!"* от общв-1 го числа 1 аппрес- 1 сориев

Л-6 Устой- ISOI *7,2+?,0 I9,9±I,7 25,7 4,6 Устой- 1427 56,7+2,5 29,4+2,3 29,8 3,1 чнва чива

й-9а То хв 2049 *9,0±2,0 23,3+1,7 28,2 3,6 Вое- 3514 64,0+2,2 27,3+1,4 31,3 2,3 * прайм- ~

чнва

Л-Ю Вое- г 121 *2,4±2,0 28,9il,8 27,9 5,1 То se 3367 64,3+2,1 34,6+2,4 30,7 3,7

приям- ~ .

чива

Ît-II То « 2090 49,5+1,6 23,4+0,9 21,8 4,4 Устой- 2961 64,7+1,9 30,7+1,6 24,6 2,9

тава ~ ~ *

2. Дифференциация роатковых трубок уредоспор Р.£1ат1ла и> *аю.

Свежесобранные уредоопоры грибе летней генерации прорастали в темноте в условиях температуры; от 1до ЗО°С;. В интервале от 20 до 25°С тцйси достигали I- 1,5 диаметра споры тереэ 30-50 мин.; при понижении температуры продолжительность прорастания растягивалась до 2 часов, а при.повышении - до 3 часов. Температура от-10 до 23°С была максимально благоприятной для роста трубок в длину при почти полном отсутствии ветвления. В этом случае содержимое трубок было равномерно распределено по всей шс:длине. При развитии гриба в условиях температуры 24-гб°С наблюдалось начало ветвления трубок. ДальнеЯиее по-выиение температуры на каждый градус существенный.образом сказывалось на морфологии последних* вызывая усиление ветвления и искривление направления роста. Перемещение прорастающих уредос&ор в условия температуры 27-28°С способствовало быстрой (в течение получаса) вакуолизация:цитоплазмы с одновременным ограничением линейного роста трубок..При 30°С рост трубок полностью прекращался.

Видимые признаки формирования аппрессориев - обособление верхушек интенсивно ветвящихся ростковых трубок и уплотнение их содержимого с приобретением более интенсивного желтого окрашивания -можно было наблвдать в течение первого часа воздействия температуры 27-28°С. Формирование основной:массы их заканчивалось в течение 4 часов. Под воздействием температуры 30°С уже в первые 20-30 мин., если до этого момента трубки развивались,в условиях температуры от I до 25°С ¿-происходило расширение кончиков трубок, что свидетельствовало о начале образования аппрессориев.-Созревание последних в этомслучае заканчивалось в течение 2 часов. Каксималвно: благоприятной для послеаллрессориального развития была-температура 23-25°С. В этих условиях аппрессории образовывали инфекционные выросты (и. в.)

о подустьичшми вздутиями (п.в.) в течедае 6 часов, а на протяжении 3

следущих б часов - п.в. с инфекционными гифами.'На пятые сутки в условиях температуры Ю°С и 15°С и иа четвертые сутки при 23°С наблюдалось образование вздутий на концах инфекционных гиф, иногда с просматриваемой перегородкой. Из таких гьусториеподобных образова-. ний формировались выросты по диаметру в 2 раза меньшему, чем у инфекционных гиф.. Способность гриба формировать все инфекционные структуры (и.с.) in vitio , включая гаусториеподобные клетки с вторичными и.в. дает основание предполагать, что на поверхности растения патоген может обходиться без дополнительного питания.

Воздействие температуры ?2-33°С в течение 25-30 мин. на прорастающие уредоспоры в стадий растворения поровых пробок (когда ростковые трубки практически отсутствовали, а цитоплазма, в т.ч. и ядра , находились под прикрытием плотной оболочки спора.) приводило к последующему массовому образованию и.с. с редукцией еппрессория. Основывясь па свидетельствах ряда авторов (Mahtshwaii ét at. ,1967; HeathfHeath, 1978) о сущесвовании стадийной зависимости между формированием и.с. и течением ядерных процессов в них, мы не считаем стадию аппрессория несущественной в процессе дифференциации, кок ото* полагает Вильянс {Wlttlams, 1971), а пройденной патогеном в данном случае внутри споры вследствие интенсивного течения формообразовательных процессов.

При одновременном 3-часовом воздействии света интенсивностью 5000 и 2300 люкс и температуры 30-3ΰC и последующем выдерживании прорастающих спор гриба при температуре 28°С наблюдалась дифференциация ростковых трубок (табл.3). При этом, не выявлено различий по выбранным показателям между взятыми режимами освещения и контролем. ■Таким образом, в наших наблюдениях свет интенсивностью 5000 и 2300 ¡люкс с большой долей в спектре инфракрасного излучения (до 87%) не оказывал влияния на развитие гриба m vitro .

: Дифференциация ростковых трубок уредослор РассШа £гат1пи 5рЛгта при двух режимах освещения, температуре 30°С и 3-часовой продолжительности действия этих факторов

Освещенность . в люкс

Т

% от общего количества проросших спор*

недиффе- ) дифференцированных ростковых 1 разрушивших-

ренциро- !_

ванных I всего ростковых) всего

ТРТбОК_1__

тот бок _!сн РОСТКОВЫХ

I в том числе ¡трубок и Iаппрессо* подустьичных!структур 1 риев 1 взрытий ;_;

5000 23,9

2300 22,6

Без освещения (контроль) 20,7

54,3 • 12,4 41,9

56,2 22,8 33,4

59,5 17,7 41,8

21,8 21,2

19,8

3. Фенотипическое разнообразие инфекционных структур Р. £тат1г>1$ Речв.

Поль-Эвано {Ро(е-£уап$, 1907) предполагал, что мелкие различия в способе прорастания уредоспор и, главное, в характере образования п.в. в тканях растения могут служить дифференцирующим признаком ржавчинных грибов. Херд-Каррер и Роденхайзер (Нта-кспих^о -4елЫ«ег, 1947) определили морфологическое строение п.в. для 6 видов ржавчинных грибов, В аксеничной культуре Р.£тагп(п1з (Яач<?еу , Ш11Нат& , 1971) были выявлены 4 расоспецифичные формы п.в., различающиеся но углу наклона симметричных частей вздутия и месту прикрепления инфекционных гиф.

При исследовании способности к дифференциации уредоспор специализированных форм Р.^гатШб нами было выявлено широкое внутривидовое фенотипическое разнообразие и.о. по форме аппрессорля, размерам и.в., форме п.в. Инфекционные структуры имели аппрессорик шаровидной, овальной, в разной степени вытянутой, иногда неопределенной формы. Диаметр и.в. был равен 5-7,5 мкм,что составляло

1-1,5 диаметра вторичной инфекционной гифы; длина и.в. была на уровне 5 или ХО мкм, иногда он отсутствовал вовсе. Инфекцион-

ные структуры имели-п.в. шаровидной, овальной, цилиндрической и более сложной в разной степени вытянутой в том или ином направлении формы (табл. 4). П.в. различались: по наличию или отсутствию перегородок или мест сужения и их расположению, по углу наклона симметричных частей п.в., по соотношению длин взаимно перпендикулярных осей п.в., по месту прикрепления инфекционных гиф или по наличия дихотомически разветвляадихся концов п.в., а также наличию трехлучевой симметрии п.в. На основании перечисленных признаков в строении п.в. морфологически сходные формы были сгруппированы в тины, которые явились основой для составления схемы возможной морфологической классификации внутривидовых форм Р .giamlnisТакая систематизация типов п.в. упорядочивала и облегчала работу с ними. Все типы п.в. нами разделены на три большие группы (табл. 4): I - однокамерные п.в. без сужений или изменений его диаметра; П - п.в.. с'перегородкой или сужении в центре; Ш - п.в. с двумя сужениями на равном расстоянии от центра, иногда с перегородкой в этих местах. Каждая из групп (1,П,Ш) разделена по величине угла между симметрично расположенными частями п.в. на подгруппы: 180°, 150°, 120°, 90°, 60°, 30°, 0°.

Внутри подгрупп выделены более мелкие разряды "а", "4", "с"» <•<*» - в зависимости от"характера симметрии и но соотношению длин взаимно перпендикулярных осей п.в.:

"а" - соотношение длин осей от 0,17 до 0,33; "в" - от 0,33 до 1,5 при условии неравномерного разрастания п.в. за счет вытягивания верхней стенки, обращенной к аппрес-сорию;

"с" - от 0*33 до 1,0 при условии равномерного разрастания п.в.

ила только центральной его части; - появление трехлучевой симметрии п. в.

Вавилов (1967) писал« что пря детальной изучении видов растений обнаруживается сложная система их состава,скгадьш&щаяся из множества норфологачески и физиологически различающихся форм. Так, для ТтШсит им насчитывалось до 400 наследственных признаков, способных создавать миллионы сочетаний. Вавилов считал, что только путем выяснения "закономерностей в проявлении внутривидового полиморфизма" и его систематизации "можно подойти к действительному пониманию вида".

В нагей работе сделана первая попытка классификации дискретно изменяющейся формы п.в. из уредоспор Р,£чат1пи. Классификация не претендует на полноту и нуждается в совершенствовании. Необходимо дальнейшее выявление системы внутривидовой изменчивости гриба, возможно, - эколого-географическкх кошшексов фор».

4. Типы инфекционных структур Р*£гатШ* из уредоспор с различных растений-хозяев

При анализе уредоспор наш учитывалась только форма п.в,, т.к. Андреевым с сотрудниками (1976) показано, что ва форму аплрессчжя влияют условия формирования (агер, суспензия спор, поверхность листа), в то, время как форма п.в. постоянна и не зависит от эдафических факторов. Наши исслэдования показали, что уредоспоры из пустул, полученных при мовоспоровом заражении растений, гетерогеняы, т.к. формировали до 17 типов и.с., различающихся по форме'п.в. (табл. 5).

Известно, что сильно поражает пшеницу,

в меньшей степени - ячмень, плохо - рожь (Горленко, 1968). В наших опытах (табл. 6) при использовании биотипа расы 15 на пшенице наблюдался тип реакции 4, ячмене - 3, ржи - I ( по 5-балльной шкале). Уредоспоры со ржи брались не из отдельных пустул, а со всей поверхности листа. Уредоспоры с каждой культуры формировали комплексы

Схема возможной морфологической классификации -швов подумьичшх вздутий из уредоспор Puccínia gwmtnts Peis.

f(0* teo» 19 0«

а ■ Ь e а ' t с а « с «

I ¿¡g у ® А*

п Jtf Ж А® К Л9 zjj^Za

ж Xe lÄiCs Й X X 0 it S ■ЯГ Y*

(продолжение таблицы 4)

во*

во*

30»

о*

I

с©

ж

ш

1

к

Ж

у®

ir

»

ytf®

Л

»лжшт

Встречаевоеть различных типов подуотьичишсвздугиЯ в комплексе из зредослор Расс1п1а ¿гатш* {(бмогяп раси 15) , полученных из однойпустулы при моноспоровом заражении (12 ловторностей, пшеница сорта Саратовская 29).

типов лодуогаичных вздутий по схеме классификации (табл. 4) (Средний % от общего колкчест-1 •!ва подустьичиых.вздутий из I $12 повторноства.(х+/п ) | ^х

^ уТ» - • 17,5 1 1,0 17,5

3 . 4,2 + 0,7 6,0

9 18,8 ± 1,2 15,7

II. 2,0 ± 0,4 5,0

12 22,4 + 1,3 17,2

гг 1,4 + 0.4 3.5

30 1.3 ± 0,3 4.3

38 4,6 + 0,9 5.1

39 1,7+0,4 4.3

. 43 0,6 + 0,2 4,0

50 0,6 + 0,2 3,0

55 2,0 + 0,3 6,7

59 3,4 + 0,4 8,5

66 8,5 х 0.6 14,2

72 5,5 ¿1,0 5.5

73 5,0 ± 0,7 7Д

60 0,5 + 0,2- 2,5

типов и.о., состоящие из морфологически сходных форм и.различается до процентному соотиояеншо однотипнцх п.в. Расчеты показали, что комплексын.с.иэ уредоспор с пшешш и рхи достоверно различались по встречаемости тлловп.в. ВД 3,9,12, кошшексы яэ уредоспор со ржи и ячиеня - по встречаемости типов п.в. Иё 9 и 30.

Встречаемость различных типов подустьичных вздутий в комплексе из уредоспор РиссШа ¿ъатШя /. &р. (биотип расы 15)»

полученных с пшеницы (Саратовская 29), ячменя (Омский 13709), ржи (Саратовская крупнозерная) при одновременном заражении.

№К» типов подаяьич— ныг вздутий но схеме классификации (табл. 4) Средний % от общего количества подустьичных вздутий из 10 повторностей Средний % от общего количества подустьичных вздутий из 3 повторностей

пшеница . 1 ! ячмень рожь

I +/п | I х±л> { х + т 1 и

I 43,9+2,5 17,8 47,9+1,5 32,4 47,5+3,6 13,1

3 2,7+0,3 8,7 27,5+1,7 16,2 28,3^5,0 9,5

9 15,7±р,9 18,9 5,1+р,5 ид 2,2+0,8 2,6

II 2,1+0,4 5,4 0,7+0,3 2,3 0,9*0,5 1,7

12 16,1±1,3 12,3 2,?1р,7 9,3 3,1+0,2 18,2

22 2,4*0,6 4,2 2,8 - -

30 г,з±о,б 4,0 8,0;$ ,9 9,4 2,1*0 ,7 3,0

35 ' - - - «и 9,0+1,2 7,6

38 5,2+1,3 4,0 2,1±0,б 5,6 1,6*0,3 5,3

39 1,5+р,2 9,4 1,4+0,5 3,0 - -

43 2,2*0,4 6,1 0,1^,06 1.7 5,3

50 1,5+0,3 5,6 - - - -

55 2,2+0,5 4,9 2,2±Р»8 2,6 2,2*0,4 5,0

66 - - 1,4+р »5 3,0 1,6*0,3 5,3

73 2,2+0,3 7,9 1,4+0,5 3,0 _ -

Таким образом, уредоспоры с пшеницы* ржи,'ячменя при заражении общим ияонулюыом формировали комплексуя.с., сходные по морфологии п.в., но различающиеся по их соотношению. Так, комплексы типов п.в. из уредоспор с пшеницы, с одной стороны, и комплексы из уредоспор

с ячменя н ржи, с другой» достоверно различались по встречаемости типа с односторонней дихотомией л.г. (£ 3).По сумме содержания всех типов с дихотомией п. в. ()Вй 3, 11, 30» 39) эти комплексы различались еще более. Ив уредоспор со ржи таких типов было 31,3%» о ячменя - 37,6Ç6, с пшенавд - (табл. б).

Комплексы типов и.о. из уредоспор монопустульных изолятов II, 34, 40 рас fi.giaminia f. sp. tUticl имели no 2-3 доминирующих no процентному содержанию типа п.в. Некоторые типы в составах комплексов разных рас повторялись. Каждый комплекс содержал также свои, присущие только ему типы п.в. Состав комплексов п.в. изменялся г зависимости от предшествующего растешз,колгаествэ генераций патогена. При ориентировочно)! попарном;сравнении комплексов п.в. из уредоспор II, 34, 4о рас по методу Вайнштейна (1967) степень сходства их была на уровне 7,1-12,^8.

Известно, что Л ^aminls sp, ave пае но заражает пшеницу, рожь, а овес, как правило поражается уредоспорами гриба с перечисленных злаков (Стэкиен, Харрар, 1959). Б наших экспериментах уредоспо-ры с овса (сорт Орел) формировала комплексы и.е., которые характеризовались вытянутостью п.в. в направлении, параллельном направлению роста ростковой трубки (табл.4; № 23, 40, 63, 68, 69, 72, 82, 85). Этим они существенно отличались от типов п.в. из уредоспор со ржи, поеницц, ячменя.

Исследовались уредоспоры с A, icpens , D, gíomeiata^Ph. piatense. В литературе для каждого из названных видов описаны специализированные формы гриба: P.giaminU Guyot(Guyct et at., 1957), P.g^arninis f.sp. daetyfidls Guyot et Mo ssénat( Guyot et at.,. 1957), P.giamlnis f. sp .phtei ~p7atensie ( Stakman et Píeme (se ¿,1917). В нашх опытах уредоспор« с перечисленных злаков формировали значительно более узкие комплексы ш составу п;в.» чем уредоспоры с культурных растений. Каждый комплекс содержал два доминирующих

типа и.о., доля которых в сумме составляла более половины от общего количества п.в. Комплексы очень резко различались по трем основным параметрам п.в.: соотношению взаимно перпендикулярных ооей, площади .продольного сечения и объему.

Вероятно, в целом популяция Р.£1атШ& в природе разделена на группы морфологических форы по видам питающих растений, которые отбирают формы,наиболее соответствующие их генотипу. Взаимодействие локально ограниченной группы генов в многочисленных коПбинациях (инкубационный период уредостадии - 7-10 дней) н отбор на селектирующем фоне,, в первую очередь, растения-хозяина.обеспечивают определенную степень их интеграции. Генотипнческий состав любой группировки представляет собой не механическую, а хороню сбалансированную смесь форм. При этом, в генотипе, невидимому, оказывается закрепленным-определенный уровень генетической гетерогенности данной группы. При переносе инфекции на новое питащее растение происходит, вероятно, "сбой" этого уровня, что проявляется в трудности заражения, т.к. влечет за собой формирование качественно иного сообщества форм гриба.

Обнаруженный нами факт морфологической неоднородности физиоло-

-- ■

гнческих рас гриба согласуется"с существу пцими представлениями о генетической и физиологической гетерогенности рас, состоящих из нескольких клонов, различающихся по вирулентности (Коновалова я др., 1966;-Смирнова, 1968; Суздальская, Суханова, 1969; Берлннд-Кохевников, Михайлова, 1972).

Морфологические формы гриба, выявленные на посевах хлебных злаков, не всегда следует принимать за популяцию патогена, т.к. на посевах чистолинейных сортов временно увеличивается обьем популяции в части клонов, наиболее соответствующих питеотеиу растению (Бертявд-Кожевников, 1974). в связи с этим необходимо выявление морфологических форм Р.$гат1пи на видах дикорастущих многолетних злаковых

трап, ва которых гриб способен зимовать и колонизоваться в вегетационный периода в пределах эколого-географических районов выращивания хлебных злаков, это, наряду о физиологической специализацией гриба,.позволит выявить роль дикорастущих злаковых трав в формировании популяций возбудителя, даст материал для-составления карты размещения форм гриба, что в целом может явиться основой для проведения систематического анализа популяций патогена в природе.

вывода

I. В зктофитной стадии развития Pucctnla giamtnl* Ремна поверхности тканей растения-хозяина происходило последовательно снижение инфекционного начала патогена. При высоком проценте прорастания уредоспор (65,9-83,С£&) около 30% ростковых трубок формировало аопрессории и не более 5% от числа последних проникало внутрь листа-при 3-часовом содержании растений во влажной камере..

2..Возбудитель стеблевой ржавчины способен формировать in vitio все инфекционные структуры; аппрессорий, инфекционный вырост, под-устьичное вздутие, инфекционные гифы, материнские клетки гаусторий о вторичными инфеквдоннымя выростами.

3. Свет интенсивностью в 5000 и 2300 лмо с большой долейв спектре (до 87%) инфракрасного излучения не оказывал влияния на процесс дифференциации tn vttto . Формирование инфекционных структур возможно под воздействием температурного "шока" (30°С) и при полном отсутствии освещения..При температуре 32~33°С возможно массовое получение инфекционных структур о редукдаей аппрессория.

4.гВыявлено широкое февотишческое разнообразие возбудителя

■ стеблевой ржавчины по форме подустьичного вздутия,.выделеш основные типы инфекционных структур и составлена схема их возможной морфологической классификации; Инфекционные структуры с дискретно изменяющейся формой подустьичного вздутия разделены ¡. / группы по

расположению на ней мест сужения. В каждой из трупп выделены подгруппы по величине угла между симметрично расположенными частями: подустьичного вздутия, а в подгруппах - разряды по соотношению длин взаимно перпендикулярных осей подустьичного вздутия.-

5. Использование в качестве альтернативного морфологического признака особенностей формы подустьичного вздутия дало возможность показать, что:

в) уредоспоры.из изолированных пустул, полученных при моноспоровом заражении растений, были гетерогенными и образовывали несколько типов инфекционных:структур, различающихся по форме под-устьичного вздутия;

б) уредоспоры отдельных физиологических рас Р.^ат1пи / ЪШа формировали комплексы различных типов'инфекционных структур; соотношение форм в составе комплексов изменялось в зависимости от вида растения, источника инфекции, числа генераций патогена на растении;

в) комплексы типов инфекционных структур из уредослор со ржи, пшеницы, ячменя состояли из морфологически сходных форм и различались по процентному соотношению составлявших их типов;

I1) уредоспоры с овса давали.особые морфологические типы инфекционных структур, отличающиеся от типов из уредоспор с пшеницы'и ржи:значительной вытянутостьга подустьичного вздутия в направлении, параллельном направлению роста ростковой трубки;-.

Д) уредоспоры с дикорастущих злаков (Л^торуюп черепа ^ОасГ/ -Л«.£Сотета*а,РЛ£«ит/>та*епзв) формировали комплексы инфекционных, структур, значительно различающиеся друг от друга как по форме подустьичного вздутия,.так и по их относительному содержанию в комплексе. .

На.основании подученных результатов можно заключить, что выбранный морфологический признак (форма подустьичного вздутия) при-

годен для ыикросистематического анализа популяций P.giaminlt Peis. в природе.

Во тепе диссертации опубликованы сведущие работы:-

1. Образование аппрессориев Pucclnla gtamlnU tiitici на растениях различной степени устойчивости. Тезисы докладов ЗЩ Международного ботанического конгресса, Ленинград, 1975 (в соавторстве с Декомцевой С.Н.).

2. Прорастание уредоспор и проникновение ростковых трубок Pucclnla gtamtnls /*sp*t4ttici в листья сеянцев устойчивых и восприимчивых растений, дологические науки, 1976, fe 8 (в соавторстве с Лекомцевой С.Н.).

3. Влияние температуры и света на дифференциацию ростковых трубок уредоспор Pucclnla giamlnis ^ .sp.tiltici £тiks. et Непп. In vitw . Микология и фитопатология, 1976, т. 10, вып.Л (в соавторстве с Лекомцевой С.Н.).

4. Образование инфекционных структур Pucclnla gxamlnls f. $р. tïitici in vit то , Микология и фитопатология, 1977, т. II, вып. 3 (в соавторстве с Плотниковой Ю.М.).

5. Условия формирования инфекционных структур Pucclnla gtaml -nia -f. sp. tilt tel in vlin о, Известия AH СССР, 1977, серия биологическая, k I (в соавторстве с Плотниковой D.U., Андреевым Л.Н., Сережкиной Г.В.).

Подо, к печ*гм

Фя».п. Jt-^á" Уч. «Д. * /,0

31Ш //£>5~ 1яр»ж /SÛ

Ии-Ki Московского университета. Москва, К-9. yJL Героев!, 5/7, Типография Иэд-bí МГУ. Москва, Л сигары