Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Биологические особенности возбудителя пероноспороза огурца, выявление доноров устойчивости и флуоресцентный метод ее определения

ВАК РФ 06.01.11, Защита растений

Автореферат диссертации по теме "Биологические особенности возбудителя пероноспороза огурца, выявление доноров устойчивости и флуоресцентный метод ее определения"

РГ6 Од

• • ' ' ■ •ВУЁАНСКИй ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ На права:: рукописи ЧАН ТХАй ХОА

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВОЗБУДИТЕЛЯ ПЕРОНОСПОР.ОЗА ОГУРЦА, ВЫЯВЛЕНИЕ ДОНОРОВ УСТОЙЧИВОСТИ И ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЙ МЕТОД'ЕЕ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Специальность 06.01.II - защита растоний отврадитадай а болезней

АВТОРЕФЕРАТ

ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА БИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК

Диссертационная работа выполнена на кафедре Фитопатологии Кубанского государственного аграрного университета и в Кубанском научно-исследовательском институте картофельного и овощного хозяйства в I99I-I993 гг

Научные руководители - кандидат биологически наук,

допент к Л. Бабич - доктор биологических наук, профессор В.II. Ланецкпи

Официальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных

наук, Г.Ф. Говорова - кандидат биологических наук, доцент B.C. Фролова

Ведущее учреждение - Всероссийский научно-

■ исследовательский институт биологических методов залщты растений

защита состоится " ^ " |\ j\r>A/l 1994 г. в ДЛ час. на заседании специализированного совета К 120.23.01 в Кубанском государственном аграрном университете по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Качкнина, 13. КГ4У.

С диссертацией ncrcio ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного аграрного Университета.

\вторе^ерат разослан "_" _ 19Э4 г.

Учимый секретарь специализированного совета, кандидат 6ИШ10ГИЧЗС1..ПХ наук, допент

A.M. Доеятккп

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теин. В Краснодарском крае наиболее распростра-неннш и вредоноснш заболеванием, резко снижающим уратайность огурца в открытом и закрытом грунта, является пероноспороз огурца. В связи с этим актуально изучение биологически! особенностей возбудителя болезни, выявление, доноров устойчивости и разработка физико-химического экспресс метода определения устойчивости сорта в стадии проростков, не нарушая их целостности.

гтель и задачи исследований. Целью настоящего исследования явилось изучение действия экологических факторов на образование генеративные органов гриба на различных по_ устойчивости сортах, изыскание новых устойчивых сортов к перонсспорозу огурца и разработка экспресс метода определения устойчивости. В связи с этим ставились, следующие задачи:

- изучить морфологические и биологические особенности возбудителя лахной мучнистой росы в условиях центральной зоны Краснодарского края;

- выявить устойчивые сорта и гибриды огурца к пер он ос порозу;

- осуществить визуализацию аллолопатическюс веществ (бит онцидно-го действия в различных тканях растений - хозяев и нэ хозяев пероноспороза;

- разработать экспресс метод определения устойчивости сорта в стадии проростков.

Научная новизна. Получены новые сведения о влиянии экологичас ких и физиологических факторов на образование генеративных органов гриба. Изысканы новые сорта огурца устойчивые к возбудителю болезни. Впервые осуществлена визуализация аллалопатичвеного вещества фунгицидыого действия в различных тканях растений огурца,

на основе которой разработан флуоресцентный метод определение устойчивости сорта в стадии проростков не разрушая целостности организма.

Практическая ценность. Обоснована целесообразность применения новых устойчивых сортов огурца в селекционной работе и для практического использования. Разработан экспресс метод определения устойчивости сорта в стадии проростков не повревдая иг, который рекомендуется для селекционных учреждений и цроизводству, осуществляющему посадку огурпа рассадой.

Способ визуализации аллалопатических веществ мелет быть использован в области 'здраЕОХранения.

Апробация работы. Основные полокения диссертационной работы дслсивны и обсуждены на научно-практической конференции Кубанского государстванного универсстзта Драснодар, 1994 г./.

Цублигаття результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 2 работы.

Структура и объем дкссертапиг. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, практических рекомендаций, приложения, списка литературы из 194 наименовании, в тш.числе 60 иностранных авторов. Работа изложена на 143 страницах машинописного текста, иллюстрирована 9 таблицами и 40 рисунками.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. ЛИТЕРАТУРНО ОБЗСР

Сбзор литературы состоит из четырех разделов, в которых излагаются: распространенность и вредоносность локнои мучнистой росц огурца, биоэкологические особенности патогена, перезимовка и пути запасания, совоемеш:оо состояние мер борьбы с пероноспо-

ё

рсзом, устойчивость сортов, резистентность, природа «глуоресттен-Ш1И и значение лоеышзнного соцрр^аки" шуоресгщруюиих веществ в пораженных растениях.

2. УСЛОВИЯ, МЕТОДИКА И ОБЪЕКТ ИССЛБДОИШИЙ

Работа проведена на кафедре фитопатологии Кубанского госагро-университета в 1991-1993 гг. Полевые эксперименты закладывали на опытном поле Кубанского НИИ карт Цельного и овощного хозяйства.

В годы проведения экспериментов вегетационные сезоны различались по метеорологическим условиям. В 1991 году распределение . осадков было неравномерно. В начальный период года не хватало тепла для роста и развития растений огурца. С повышением температур во второй декаде июня условия улучшились, и в конце июня -начале июля тепла было достаточно, но требовались учащенные поливы.

В 1992 году климатические условия неблагоприятны большую, часть вегетационного периода. Обильные осадки в третьей декаде июня обеспечили повышенную влааность воздуха и способствовали массовому развитию заболеваний.

1ЭЭЗ год - умеренно теплый. Средняя температура была в пределах средних многолетних данных;. Количество осадков было близко к норме.

Палевые опыты проведены на выщелоченном малогумусном сверхмощном тяяалосуглинистсм чернозема.

В опыте по изучению устойчивости участвовали 30 сортов

о

огурца русской солекпии. Площадь каждого участка 10 м . Опыты ставили в четырехкратной повторности. Оценка устойчивости проводилась по пятибальной шкале ВК2Р. Учеты проводили ежедневно, начинал с фазы всходов до конца вегетации. На кахдем сорте учеты-

вали урожай зеленца.

Наличие мицелия, гаусторий и ооспор возбудителя выявляли путей микроскопирования осветленныхлактофенолоылкстьев и чореш-ков огурца. Учет интенсивности образования конидиального спороно-шеняя проводили на высечках /10 мм в диаметре/ по три р каждого листа. В течение суток они инкубировались в чайках Петри при 100 % влазшости и температуре 20 'Ь - 22 °С. Зооспорангиеносда к зооспоры подсчитывали в 10 полях зрения микроскопа при увеличении 15X40. Растения инфицировали под пленкой по методу В.И. Цин-гера. Прорастание зосспорангиев и ооспор гриба изучали в кольцах Ван-Тигема. Предметные стекла с кольцами инкубировали во влажной камере при разных температурах в течение 1-10 суток. Висячая капля со спороношенийм гриба просматривалась при увеличении 15x20.

Методика Флуоресцентного анализа заключалась в регистрация наличия Флуоресценции на устойчивых и восприимчивых сортах. Флуоресцентно-микроскопический анализ поверхности листьев, проростков растений огурца на наличие и место расположения Ллуорисци-рующих аллалопатических веществ осуществляли на люминесцентном микроскопе ШД-1. Для возбуждения Флуоресценции объекта использовали сине-Лиолетовый светофильтр íC-I-2. Заиирапшл светофильтром был H5-I8, пропускающий зеленые, залтые и красные световые лучи Флуоресценции объекта. Наблюдения проводили при увеличении ICxIO в шестикратной повторности.

' 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПВРЙМНТШЙЬК ЖСЛЕЦ0ВАНИГ1

3.1. Особенности биологи гриба Pseudoperonoepora cubenbí в на различия по устойчивости сортах огурца

В результате проведенных исследований выявлены особенности ( прорастания конидий гриба, которые прорастают как в росток ми-

цалкя, так и с образованием зооспор. Во вторую половину лета

/

впервые в Краснодарском крае в листьях были обнаружены ооспоры -ясалтовато-серые, с двойной оболочкой, чаще образующееся в клетках, рас поясненных вблизи сосудистых пучков. В листьях неустойчивых сортов ооспоры формировались раньше.

3.2. Сравнительная пора-каем ость сортов огурца грибом Рвеи<1орвгоповрога сиЪепа1я

В последние годы ложная мучнистая роса стала основным заболеванием этой культуры, оттеснив бактериоз, антракноз и мучнистую росу. Применяющаяся система защитных мероприятий не обеспечивает предупреждение эптоитотии пероноспороза и получение устойчивых урсгеаев огурца.

Наиболее элективным и экологически чистил методом защиты этой культуры от лепной мучнистой росы является возделывание устойчивых и толералтнис сортов огурца к этому патогену.

Данные проведенных наблюдений по устойчивости сортов представлены в таблицах I и 2.

В 1991 году первцо признаки лотшой мучнистой росы на огурцах были отмечены 15 июня на единичных листьях сильно поражающихся сортов. 20 июня довольно высокий процент развития и распространения наблюдался на раннеспелых сортах Бригадный, Кустовой, Капелька и на среднеспелых - Зеленоплодный 47, Дружба 60 /табл. I/.

В дальнейшем шло интенсивное развитие заболевания на всех сортах и с II июля у отдельных ссртов происходило полное отмирание листьев.

Повышенная устойчивость к этому заболевание) была отмечена

Таблица I

Сравнительная поражаеиость сортов огурца ложной мучнистой росой (1391 г.)| г. Краснодар

Дата- учета 'Урожайность, ц/га

Сорт : 20. УI 4.УН ' 18.УП ' 21.УН 'ере; вняя, ' /га + к контролю

: Р, % : В, % : Р, Ъ : В, % : Р, Ч> : К, % : Р, %\ Ц'

Раннеспелые сорта

Бригадный /стандарт/ 22,02 6,19 49,64 34,75 77,87 60,16 75,64 50,77 •104,3 -

Кустовой 22,06 5,66 80,23 60,93 засуй. - " - » _ 39,5 -64,8

Капельчэ 20,25 6,13 58,00 31,73 78,17 59,44 59,4« 79,07 79,5 -24,8

Эле кхрон 13,07 3,42 51,14 27,70 74,32 57,49 70,25 46,28 ' 'III,5 +7,2

Водолей 12,78 3,16 52,00 31,70 72,67 55,53 79,29 5?,71 67,6 -^6,7

Среднеспелые сорта

Конкурент /стандарт/ 14,37 4,07 54,71 32,00 71,03 54,58 68,42 46,32 74,5 -

Декан 16,97 4,12 51,18 28,35 70,59 47,76 87,67 57,53 42,9 +38,4

Феникс 640 9,62 2,40 41,56 18,31 55,61 24,79 68,38 30,77 178,5 +104,0

Ц иг ■ 13,16 3,58 51,83 28,79 83,53 46,35 76,77 45,45 ?29,9 +155,4

Онич 16,00 4,62 65,00 40,11 80,00 58,00 73,76 55,18 170,2 +95,7

Каскад 11,79 3,69 60,36 36,45 77,38 48,51 74,40 50,72 219,8 +145,3

Дальневосточный 13,57 4,02 56,91 37,12 86,90 62,50 81,08 59,46 164,1 +89,6

у сортов Миг, Оник, Приморский 23, Владивостокский 155, Феникс 640.

В 1992 году первые признаки пероноспороза были выявлены 16 июня. До 23 июня шло очень медленное нарастание поражения на

I

всех сортах. Однако с III декады июня заболевание приняло эпифи-тотииный характер - на неустойчивых сортах в течение 10-12 дней процент развития болезни поднялся с 3-5 % до 75-80 %.

На сортах средне- и слаб опорам апщкхс я нарастание заболевания шло значительно медленнее и самый высокий процент развития мы наблюдали только в 3^'i декаде июня и в 1-й декаде августа. К концу вегетации даяе на сортах среднеустойчивых развитие достигало 60-70 %. Наиболее урояайнши в условиях 1992 года были Ка- ■ пелька, Авангард и Оник /ранние сорта/ и Приморский 23, Каскад, Миг, Дальневосточный 6, сорта среднего срока созревания /табл. 2/.

По нашил наблюдениям, в годы,когда этйитстия пероноспороза вспыхивает во вторую половину лета, ранние сорта успевают дать хороший урскай зеленца при м'инпмальном количестве химических обработок /2-3 опрыскивания I % бордоской жидкостью/.

Сорта средних сроков созревания, дающие устойчивый урскай зеленца, при довольно высоком проценте развития болезни, как правило, отличаются быстрые наращиванием листового аппарата, компенсирующим отмирающие листья. :

3.3. Флуоресцентно-микроскопические исследования аллелопатических веществ фунптддного действия в зависимости от устойчивости сорта

Исследование природы ишунитета, включая растения - не хозяина, дает возможность проследить путь -эволюции, увидеть как отклонились культурные растения ст своих сородичей по механизму

Сравнительная порэ;.;аеиосгь сортоз сца ло;..к происхождения сорта (I9S? г.)> г> Краснодар

Сорт

. Раннеспелые сорта Бригадный Tj /стандарт/ Крымская on.ci. ВИР Кустовой КНИЙСКХ

Капелька -"-

Оник _ Приморский НИЙСХ

Среднеспэлыа сорта Конкурент /стандарт/ Капелька Приморский 23 Владивостокский 155 Феникс 640 Миг Каскад

Дальневосточный 27

Крымская оп.ст. ВИР КНИИОЮС

Приморский НИИ ОС

Крымская оп.ст. ВИР . ДальНИИ ОС

Тэбтцща 2 у„'чкисгой росой в зазксааости от

¡nopasaeuocib •.Урожайность ц/га

: Р, У : к, 'средняя '+ к копт 'j 0 Л 1С

100,00 100,00 336,8

100,on 100,00 248,2 -88,6

100,00 100,00 402,9 +66,1

92,26 . 66,69 ' 526,5 +189,7

85,15 64,52 223,4 -

100,00 100,00 402,9 +179,5

89,84 54,25 59,04 +367,0

91,19 62,61 449,8 +??6,4

79,28 48,09 398,8 +175,4

88,60 62,90 531,4 +308,0

91,22 72,61 587,7 +364,3

86,55 63,76 со +260,3

иммунитета и наметить пути возврата чепез селекцию к истокам иммунитета.

Фитонцидные растения, на которых но паразитирует возбудитель пероноспороза нами подобраны по Б.П. Токяну, основоположнику фитонцидной теории иммунитета. В результате наших наблюдений с помощью (Флуоресцентного микроскопа показано, что отобранные на анализ растения могло разделить на три группы:

- содержание фитонциды в различных железистых трихомах: клен, тополь, береза, томаты, хризантема крупноцветная, дуб, орех грецкий;

- сог^ргташэ ^ито!!Ш*ды в группе теток тролхимы под эпидермисом л в!Пол.1шая их тпроз зщояиг'иьнш устытга: лавоовишя, соска обыкновенная, черемуха, луге, "еснок;

- содержание *отонпядн в трихомах к под эпидермисом в группе клеток паренхимы: тыква, перец горький, хмаль.

Эти исследования показали, что у оптонцтдних растений есть три типа локализации аллелопатичоских веществ на поверхности в трихомах, внутри ткани в группах клеток, насыщенных фитонцидами, и смешанный тип содержания поверхностный и шутрцтканевый.

Вначале нами проведены исследования месторасположения ¡йлуоресцирушцаго вещества в тканях растений огурца. Показано,, что плуоресцирующао вещество желто-зеленого цвета накапливаете" в пелезистнх трихомах ка стеблях и листьях взросля растений ь •на проростках.

3 железках огурца "аллалохемик" содержится в верхупэчных :слетках 3-4 клеточного пйкообразного волоска, в центральной •тас-ти волос, "д, в верхней и сродней клатке трихомы и в нижней клетке вал ос гл. часто "аллалахомик" выделяется из^трихомы и располагается на его поверхности на верхней части волоскя или у его

основания, цричем, флуоресцирующее вещество имеет бесформенную кассу, иногда по размерам цревышающуто размеры волоска.

К£ше этого,' оно накапливается в нескольких клетках эпидермиса, в группе клеток паренхимы листа и в клетках верхней части семядольных листьев.. При механическш повреждении семадольнщ:,

I

настоящих листьев и стебля флуоресцирующее вещество накапливается в местах повреждения растительные тканей. Необходимо отметить, что флуоресцирующее вещество накапливается в железках 3-4 дневных проростков огурца. Больше это вещество локализуется в железках на верхней части семядольного колена, флуоресцентно - микроскопические наблюдения на взрослых растениях показали, что устойчивый сорт Феникс имел под эпидермисом, группы клеток, содержащие флуоресцирующее вещество. Они выглядели в виде пятен, неравномерно разбросанных по всей поверхности, листа, как сверху листовой пластинки, так и снизу. На. листьях восприимчивого сорта Бригадный ц, такие флуоресцирующие шестилшца отсутствует, или .встречаются единично. Флуоресцирующий "адлелохеыик" находился в нелезистых . волосках да листьях и килках листа как у устойчивого, так и, у восприимчивого сорта. Однако, у устойчивого с орт а кл етки, окружающие волоски,у /основания так хе флуоресцировали, чего не наблюдали у основания волосков восприимчивого сорта.

, Следующее наблюдения мы провели на 3-5 дневных, проростках огу] 1 да. Исследования показали, что железки на семядольном колене содержат флуоресцирующее вещество, а на восприимчивом сорте их нет, или встречается мало. Наблюдения показали различия между устойчивыми и восприимчивыми сортами по флуоресценции верхушечной части семядольных листьев проростков. На устойчивом сорте верхушка . сильно флуоресцирует, а на восприимчивая не флуоресцирует. Часто встречается свечение кль-гок под кутикулой листа устойчивого сор-

• • 13

та. Креме этого мц изучали накопление "алЛалохвмика" вокруг механического повреждения иглой в зависимости от устойчивости сорта. Установлено, что иа устойчивом сорте, образуется дв» зоны накопления. Одна непосредственно возле повреждения, а друга* болыпач зейа, окружающая первую зону. На восприимчивой сорте образуется только первая зона, окружающая повреждение, а вторая большая зона, как правило, отсутствует.

Таким образом, усточчивга сорт огурца имеет повышенное содержание аллелопатического вещества .юлто-зслепого цвета неизвестной химической природы, которое мы назвали "огурцин" по аналогии с растениями тсыатов, имещим фитонцид с аа^анисм "томатш". Вещество "огурпдн" содержится в жслэзках, под эпидер-шеом в груше клеток и на устойчивом сорте ого встречается значительно больше.

Поэтому нами использован этот полезный оптический признак .для разработки ускоренного фязпко-химическогог.экс пресс метода определения устойчивости сорта в стадии проростков.

Существующий метод определения устойчивости заключается в прямом испытании сортообразцов в полевых условиях или в условиях теплицы, на что затрачивается длительное время С 2-3 месяца) и необходима земельная площадь. Экспресс метод необходим, как для селекционных учреждений, так и для производственных целей при оценке, например, проростков на устойчивость к •болезни до посадки рассады не повреадая ее.

Метод заключается в следующем. Семена огурца замачивают в течение 10 часов. Затем раскладывают в растильни на увлажненную фильтровальную, бумагу и проращивают при температуре 18 - 20 3-5 дневные проростки укпадивггг тз сажальное предметное стекло и просматривают семядольные листья и семядольное колено в '

лимшесцентнсм микроскопе в сине-фиолетовых лучах при увеличении ЮхЮ. Запирающим светофильтром служит светофильтр ВС-18. При анализе учитывают три оптических показателя. Первый - наличие на наружной стороне семядольного колена флуоресцирующих трихом в количестве больше 3-10 штук. Второй - наличие флуоресценции верхушки семядольных листьев. Третий - перед просмотром за сутки прокалываются в трех местах иглой семддольнно листья и по наличию двух зон лтлуоресценции ближней и дальней обширной судят об устойчивости сорта или особи данного сорта.

Метод позволяет за 3-5 суток после начала прорашиваншг семян за I минуту определить устойчивость 10 проростков. После флуоресцентного анализа проростки поступают для высадки в теплицу или в поле.

Этот метод позволяет повысить производительность труда иммунологов, селекционеров и производственников, примерно, в 10 раз. Выращивание устойчивых особей любого сорта позволит исключить химические методы борьбы. Метод требует дальнейших испытаний. в работе описана основа этого метода.

выводы

//

1. Микроскопические исследования показали, что мицелий возбудителя пероноспороза огурца обнаруживается в корнях, стеблях, черешках и листьях.

2. Бесполое размнскедаие гриба осуществляется зооспорангиями, образующимися на зооспорангиеносцах, выходящих иг устьица пучками через разорванную кутикулу.

3. Подовое размножение осуществляется ооспорами. Они образуются в пораженных тканях растения в конце лета в большом количестве,

которое зависит от устойчивости сортов огурца. Ооспорн сохраняет жизнеспособность в растительна остатках в зимнее врем*.

4. Ооспоры rpiida прорастают, либо в нить мицелия, либо в зооспору. После перезшовки их ггзкгепособность резко снижается. При температуре днем 18 - 21 Ъ прорастает только 3-7.6 % ооспор. Они заражают 85-100 % растений огурца, независимо от устойчивости сорта.

5. Инкубационной период возбудеталя персноспсроза огурца варьирует с 3 до 20 дней в зависимости от устойчивости сортов

способа заражения.

5. Появление заболевания приходится на вторую декаду июня, юзависпмо от устойчивости сорта. Оптимальная температура возду-:а для проявления болезни вше 20 %.

7. Проведена сценка перспектишкх и ралснпровэнких сортов гурца на устойчивость к лсяной мучнистой росе. Установлено, что

эпиТитотийяыз годы все сорта и гибриды поражаются этим заболе-аяиам, однако, повышенной устойчивостью обладают Миг, Оник, рп.:орский 23, Владивостокски 155, Феникс 640. В годы, когда ŒKfETOTiM зспыхигает вр вторую половину лета, ранние ссрта-Ка-элька, Кустовой, успевают дать хороший урожай зеленца при миня-\льном количестве обработок.

8. Разработан метод визуализации аллолопатического вещсст-L, содерзащегося в тканях огурца. Оно накапливается в паренхи-

| листьев, в железистых трихомах, их основаниях и в верхушеч-'X тканях семядольных листьев. Эти вещества накапливаются в стах механического повреждения листьев.

9. Показало, что Флуоресцирующие вещества аллелопатическо-и ритонцвдного действия в большем количестве накапливается

тканях устойчивого сорта.

10. Разработан метод отбора растений огурца на Фитонцида ость по проросткам но нарушая их целостности, что позволяет их дальнейшее выращивание в селекционных и производственных цолях.

ПРЗЦЛСКШИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Рекомендуем выращивать в условиях хиной зоны Краснодарского края относительно устойчивые сорта Миг, Оник, Приморский 23, Владивостокский 155, Феникс 640. Кроме »того, ранние сорта Капелька и Кустовой успевают дать хороший урсасай зеленца до эпи-х:гг от mi при минимальном количестве обработок, что позволяет рекомендовать их производству.

2. Предлагается флуоресцентный экспресс метод определения устойчивости сорта в стадии проростков не повреждая их.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Черненко B.JI., Чад Тхай Хоа, Остроух Н.И., Смоляная Н.М.

Сравнительная поранашрость сортов огурца грибом Peeudopero-поврога сиЪеп si б . Труды Кубанского государственного аграрного университета, 1993. Выпуск 332 /360/. С.00-86,

2. Бабич Л.Д., Горьковенко B.C., Чан Тхай Хоа. Особенности биологии гриба Peeudoperonocpora cubensis

различных по устойчивости сортах огурца. Труды Кубапского государственного университета, 1993. Выпуск 332 /360/. С