Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Карликовость ("Ведьмина метла") люцерны в условиях Нижнего Поволжья (вредоносность, биологические особенности, некоторые агротехнические меры борьбы)

ВАК РФ 06.01.11, Защита растений

Автореферат диссертации по теме "Карликовость ("Ведьмина метла") люцерны в условиях Нижнего Поволжья (вредоносность, биологические особенности, некоторые агротехнические меры борьбы)"

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи ПАНИНА Елена Николаевна

УДК 632.931 : 633.31 : 631.53

КАРЛИКОВОСТЬ («ВЕДЬМИНА МЕТЛА») ЛЮЦЕРНЫ В УСЛОВИЯХ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ (ВРЕДОНОСНОСТЬ, БИОЛОГИЧЕСКИЕ

ОСОБЕННОСТИ, НЕКОТОРЫЕ АГРОТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРЫ БОРЬБЫ)

(06.01.11 — защита растений от вредителей и болезней)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1994

Работа выполнена на кафедре защиты растений орден Дружбы народов Российского Университета дружбы народо и Прикаспийском научно-исследовательском институте арид ного земледелия.

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственны: наук, профессор 10. И. Помазков.

Научный консультант — доктор сельскохозяйственны: наук, профессор В. П. Зболинскии.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, про фессор В. К.- Шильникова, кандидат биологических нау! 10. Н. Козицкий.

Ведущее учреждение—Всероссийский НИИ кормов.

Защита диссертации состоится «_»___ 1994 г

в <<_» часов ка заседании специализированного совет;

Д-120.35.09 в Московской сельскохозяйственной академш имени К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва И-550, Тимирязевская улица, д. 49 корп. 8. Ученый совет ТСХА.

Автореферат разослан «_» __ 1994 г.

Ученый секретарь

специализированного совета

В. А. Шкаликов

ОЩДЯ ХАИПИЕГИСШСА РАТЮТЦ

А¡ауалыюотъ работа. Проблема снижения дефицита растительного белка - одна из самых ватных в современном кормопроизводстве. Из многолетнимх трав, выращиваемых на кормовые, цели наиболее продуктивной является люцерна (Ковтун,1985). ■

Зона пустынь и полупустынь, к которой относится Нижнее Поволжье, является зоной наиболее давнего > возделывания люцерны (Каравянский, 1990), которая- на орошаемых землях в Нижнем Поволжье способна вегегировать в течение всего бозморозного. периода и за 4... 5 укосов формировать от 60-.. 70 до 60... 100 т/га зеленой массы (Иружилш и.др.',1989,1993; Каравянский, 1990).

В последние годы в хозяйствах Нижнего Поболжья резко сокращаются площади, занятые под этой кормовой культурой вследствие массового распространения заболевания карликовой кустистости, высокой вирулентности патогена, неэффективности применяемых методов профилактики и уничтожения инфекции.

Идентификация данного заболевания, изучение особенностей эго развития и распространения в Астраханской области не проводились. Нет и единого мнения о природе этого заболевания.

В связи с вышеизложенным, учитывая важность люцерны в создании прочной кормовой, базы для животноводства и значительное падение урожайности семян и' зеленой массы вследствии массового распространения карликовой кустистости и отсутствия» точных дан-1ых о природе заболевания .и мерах борьбы с ним послужило пред-тосылкой для постановки специальных опытов в конкретных почвен-га-климатических условиях Нижнего Поволжья.

Цель и задачи исследований. В своей работе мы поставили 1ель изучить природу этого заболевания, степень распространения { вредоносности, а также разработать конкретные рекомендации да снижения потерь.

В связи с этим в задачу исследований входило решение сле-5ующих вопросов:

- уточнение фитосанитарного состояние агроценозов люцерны, определение видового состава основных вредителей и болезней;

- проведение оценки сортов люцерны из различных почвен-ю-климатических . зон на устойчивость к возбудителю карлико-юсти;

- усовершенствовать методы диагностики заболевания;

- изучить влияние некоторых агротехнических мероприятий на >аспространение карликовости люцерны и обосновать технологи-

ческие решения, направленные на снижение ее вредоносности.

На основе фитосанитарного состояния посевов, идентификации патогена, с учетом особенностей его циркуляции и изучения влияния элементов агротехники на проявление этого заболевания программой предусматривалось разработать и дать рекомендации по предотвращению снижения потерь от заболевания карликовость люцерны в Астраханской области.

Научная иовизш рсаультиюв шследовашй. В результате проведенных исследований определен видовой состав энтомофауны-агроценозов люцерны в Нижнем Поволжье. . Проведена оценка устойчивости сортов люцерны из различных эколого-географических зон. Внесены модификации в диагностику карликовости люцерны.

Впервые изучена возможность использования электрофизиологического метода для_идентификации микоплазменных заболеваний. Апробирован метод выделения фитомикоплазм с помощью ультрацентрифугирования. Показана возможность синтеза физиологически активных веществ in' vitro возбудителем карликовости. Показано влияние элементов минерального питания, а также неко-

торых агротехнических приемов на проявление визуальных признаков заболевания.

Практическая ценность и реализация результатов nacjiDjpna-uijü. Апробированный электрофизиологический метод ускоренной оценки поражаемости люцерны фитомикоплазмами может применяться при оценке большого количества селекционного и коллекционного материала, как в лабораториях так и полевых условиях. 'Элементы агротехники и выявленные относительно устойчивые сорта, могут быть использованы при разработке системы защиты этой важной кормовой культуры от микоплазменного заболевания "ведьминой метлы".

Результаты исследований Используются на опорных пунктах и в опытно-производственных хозяйствах ПНИИАЗ, а также в научно-исследовательской работе и учебном процессе, кафедры защиты растений РУДН.

Апробация работы. Результаты исследований доложены в 1989 году на И конференции научно-учебного центра физико-химических методов исследований УДН; в 1990 году на III конференции научно-учебного центра УДН "Применение физико-химических методов исследований в науке и технике"; в 1991 году на конференции При-,каспийского НИИ аридного земледелия по агроэкологическим проблемам Северного Прикаспия и на ежегодных (1991-1992гг.) конфе-

ренциях профессорско-преподавательского состава сельскохозяйственного факультета РУДН.

■Диссертационная работа рассмотрена на расширенном заседании кафедры защиты растений РУДН (1994г. ).

Пубмптщ-л По теме диссертации опубликовано 5 научных статей; .отражающих основное содержание"исследований.

Обьсн работа - '> Диссертация изложена на страницах машинописного ,текста*состоит из введения, обзора литературы, эксперимей'Гааьйо'й';, части/ .-выводов и . практических рекомендаций. Список' литературы -вешает 75 отечественных и 47 иностранных авгорб^Вабота-содержит 'Iе] таблиц и /О рисунков.

; •; ;':, СОДЕРШШ® гработы

Введшие. Дана^/.краткая характеристика экономического значения культуры люцерны и обоснована актуальность работы.

, Обзор маерахури. Освещена состояние изученности микоп-лазменных, заболеваний сельскохозяйственных культур в различных экологических зонах. Излагаются современные сведения о путях их распространения и' вредоносности.

Иесто, условия, , материал и методика исследэвший. Экспериментальные полевые"исследования проводились в 1988-1992 гг. ■на базе-Прикаспийского,института аридного земледелия (ОПХ "Ленинское" Астраханской "области),. лабораторные опыты на кафедре защиты растений"' Российского^ Университета дружбы народов. Полевые обследования- посевов "на.пбражнность микоплазменным заболеваниям -проводились в' Че'рнйярском районе в ОПХ "Ленинское", совхозе "Черноярский", в-Еногаелском районе колхозе "Родина".

, Для изучения степени распространенности и динамики развития заболевания, определения циркуляции патогена,- установления фитосанитарного' состояния посевов люцерны на производственных участках.ОПХ "Ленинское" на люцерне первого года пользования (сорт Ленинская местная, Синкская, Вавиловка, ВНШ03-16, Зарница) в 1988 году на богарном и орошаемых участках были заложены учетные делянки размером 10x10м в четырехкратной повторности на которых'в течение 1988-1992гг. проводились наблюдения за состоянием . посевов.

. ~До раженноеть люцерны болезнью определяли осмотром растений на,учетных- площадях. Единицей выборки служили площадки размером 50х50-2500см2, .границы каторых омеделяли с помощью проволочной рамки. ' На каждой учетной делян!^-,размещали равномерно по 5 учетных плошадок. V'

Сборы насекомых при определении фауны проводили методом кошения стандартным энтомологическим сачком. Учеты проводили

- 4 - •

один раз в 10 дней в течение вегетационного периода.

Первичная идентификация заболевания была проведана ю тест-растениях. Возбудителя карликовости поддерживали на растениях в условиях лабораторных теплиц "Tulpex".. Для передачи инфекции с больных растений на здоровые использовали прививку О "расцеп" в пазуху листа).

Патогенез карликовости люцерны под действием возбудителя и его токсинов изучался путем измерения электропроводности тканей по критериям импеданса и биопотенциала. В качестве измерителя использовали прибор "Вносим-I". Повторность десятикратная.

Для проведения биотеста по изучению биологической активности гиббереллинов,' синтезируемых фитомикоплаэыами, был осуществлен лабораторный опыт, включающий следующие варианты:

1. обработка колеоптелей пшеницы жидкой средой F-lov Laboratories с культурой фитомикоплазм;

2. обработка колеоптелей пшеницы гиббереллиновой кислотоР (0,012);

3. обработка колеоптелей пшеницы дистиллированной вода?

(контроль);

4. обработка колеоптелей пшеницы жидкой среда? Flov Laboratories (контроль).

Для изучения морфологии микоплсйм в тканях пораженных 'растений применяли электронную микроскопию ультратонких срезоЕ тканей растений. Выделение и культивирование микроорганизмог проводили на искусственных., питательных средах С13ШВ-72, hhlieu-75, ФГМ-С, а также использовались среды и диагностические наборы фирмы Flow Laboratories (США).

Ультратонкие срезы толщиной не более 50-60 нм'были получены на ультрамикротоме LKB со стеклянным ножом. Контрастирование ультратонких срезов проводилось -последовательным окрашиванием уранилацетатом натрия и' цитратом свинца по Рейнольдсу (Reynolds, 1963). Полученные, срезы просматривались на микроско пе "Hitachi",

Основные исследования по изучению микробиологических свойств возбудителей проводили в Лаборатории кафедры защиты растений РУДН.

Математическую обработку данных проводили методом дисперсионного анализа (Доспехов, 1S85) с использованием ЭВМ.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ймтосашгхарнос состояние посовав лщэрш Биологические особенности люцерны, как многолетнего растения, во многом определяют популяционную динамику связ.шных с ней насекомых, кото-

рых мозяю разделить на три группы: фитофаги, эптомофаги и опылители.

Исходя из этого на первом этапе нами была проведена оценка фитосанитарного состояния посевов люцерны в ОПХ "Ленинское". В течение вегетационных периодов 1988-92гг. изучалась распространенность заболеваний, численность и вредоносность основнмх видов насекомых в условиях богары и орошения.

* Анализ собранных данных позволил установить, что энтомо$а-уна люцерны в ОГК "Ленинское" Астраханской области включает в себя представителей следующих отрядов: Orthoptera, Horroptera, Hemlptera, Thysanoptera, Col9opterá, Lepidoptera, Díptera, Hyrrenoptera

Условия орошения оказывали влияние не только на численность, но и на вредоносность тихиусов и люцерновой толстоножки, -питающихся формирующимися семенами в период, когда растение не в состоянии компенсировать потери. ПЬвреэденносгь семян личин-.ками тихиуса и Срахофагуса, как по годам 1989-1990гг.., так и по вариантам (богара, орошение) отличалась ъ 1,5-2 раза. Высокая повревденность семян была отмечена в 1990г. „ более благоприятной по складывающимся метеорологическим условиям., Такая же закономерность сохраняется и по вариантам,, когда в 1989г. количество поврежденных семян дичинками на богаре составило 1,6%, тогда как на оронении 5,3%. Вместе с тем, семенная продуктивность люцерны на орошении в 2-3 раза выше, чем в богарных условиях, что объясняется более благоприятными условиями для развития растений и формирования урожая.

В более благоприятных климатических условиях 1990 года, когда в мае-июне выпало около 200мм осадков, значительно увеличилось Количество сосущих насекомых; псилиды с 16,7 шт/м2 в 1989г. до 21,7 шт/м2 в 1990г. на богаре и соответственно 28,9 шт/м2 и 39,7 шт/м2 на орошении. Такая же закономерность сохранилась и для люцернового клопа и люцерновой толстоножки.

, Видовой состав и количество вредителей изменяется в зависимости от возраста люцерны. Так, если после первого укоса в период отрастания на посевах второго года пользования отмечали на 50 взмахов лугового мотылька - 59шт., тли - 141шт., долгоносиков - 20 шт. , трипсов - 35шт. , то на полях третьего года пользования в этот же период их численность увеличивалась более чем в два раза и составляла соответственно: 165шт., 384шт., 35шт. и 128шт,- Такая численность значительно превышает экономический порог вредоносности и требует проведения организационно-защитных мероприятий.

Найдено также, что численность вредителей коррелировала со

- 6 - •.

степенью проявления карликовости,

Среди полезных видов в посевах люцерны доминировали хищны« жужелицы: Colosoma auropunctatum, Poecilus cupreous, P. sericeus. Всего за период опыта на люцерне, второго года пользования ловчими банками было зафиксировано 587 жужелиц на богаре и 113 на орошении. Возделывание люцерны при орошении создает более благоприятные условия для развития хишдых насекомых.

Глей и фитофагов на посевах люцерны уничтожали Cocclnellí septempunctata, Adonia variegata, Propyleae 14-punctata. .1 большом количестве представлены пауки.' Меньше встречаются златоглазки Ghysopa carnea и Ch. perla, Ch. phyllochroma (златоглазка зеленая).

Соотношение хищник/фитофаг в целом на люцерне было приыер-но одинаково. Перед вторым укосом оно составило соответственнс 1,3:1, После второго укоса соотношение сместилось в сторону эк-томофагов 2:1.

Таким образом, анализируя фитосанигарное состояние посевов люцерны, можно сделать вывод, что на урожайность люцерны существенно влияю тихиус, люцерновая толстоножка. Численность сосувдх вредителей в значительной степени регулируется энтомо-фагами (жужелицы, божьи коровки, златоглазки и др.). Вместе с тем, исследования показали, что в течение вегетационного перио-'да на посевах обнаружены цикадки, псиллиды, которые кроме прямого воздействия на растения как растительноядные насекомые, оказывают отрицательное влияние как агенты переноса микопдаз-мэнного заболевания карликовости люцерны. Распространение ми-коплазменной болезни и степень проявления заболевания находятся в прямой зависимости от численности насекомых-переносчиков.

Оценка nopa&aúuocm жафриы карлш&юй чуспгюстыз

Проведенные обследования на пораженность карликовостью в двух хозяйствах Астраханской области - ОПХ "Ленинское" Черно-ярского района и колхозе "Родина" Енатаевского района показали, что на полях двух-четырех годов пользования заболевание имеет широкое распространение. Так, если на полях второго года,"Пользования степеиь распространения составила от 0.4 в начале года до 16.6% в конце года, то на полях третьего года она составила соответственно 1.2 и 48.8%, причем на последних отмечались очаги со 10QX поражением.

Вес зеленой массы люцерны, пораженной карликовостью, уменьшается приблизительно в 8 раз по сравнению со здоровыми растениями, а вес семян - в 4-5 раз.

О стасаа фкиюлогтссхн ачу/яш« яоерстя фаошштвютт

В настоящее время в области, изучения фитомикоплазм существует две точки зрения относительно их патогешюсти: либо они секретируют какие-то вещества, действующие на рост растений, либо они сами вмешиваются в систему регуляции роста.

Исходя из вышесказанного, ш предположили возможность синтеза гиббереллинов фитомикоплазмами в процессе их роста и нч-копления в растении о помощью биотестов по методике В. И. Кефели (табл. 1).

Таблица 1

Определение активнности гиббереллинов фитомикоплазм методом биопроб (средние данные из 5 опытов)

I , Длина проростков пшеницы, мм

Вариант !--------------------------'------------—

! 3-х дневных ! 5-и дневных I 7-и дневных

1. Контроль (дистилли-

рованная вода) 18-20 24-26 30-33

2. Чистая среда

.Flow Laboratories 18-20 23-26 29-32

3. Среда Flow Labora-

tories с культурой 18-20 21-24 23-27

фитомикоплазм .

4. Гиббереллшювая

кислота, 0,01Х 18-20 20-23 22- 25

, Измерения показали влияние среды с культурой возбудителя карликовости на длину колеоптелей пшеницы по сравнению с контролем. Разница в их размерах колебалась от 2 до 4 мм на 5-й день и соответственно от 3 до 8 на 7-й день, т.е. в изучаемых вариантах произошла задерэкка роста.

Проведенный нами опыт подтвержадает выдвинутую гипотезу, но для окончательного ответа на данный вопрос необходимо провести серию специальных опытов.

Идентификация возбудителя заболевания Проблемы диагностики микоплазм часто определяются трудностями связанными с их выделением и концентрированием, что необходимо для объективного тестирования заболеваний.

'Существует ряд общеизвестных методов выделения фитомикоплазм (Скрипаль, Малиновская, 1984; Самеонова и др. ,1984; Власов, Самсонова, Каверзнева,1987; Власов и др. ,1990). Широко расп-

- 8 - '

ространенный способ, прямого выделения фитомикоплазм путем растирания листьев пораженных растений после промывки »инфекционного материала в этиловом спирте имеет существенный недостаток - небольшой выход собственно фитомикоплазм, что сильно снижает объективность анализа и увеличивает длительность получения препарата' (около 8-10 дней). Кроме того, полученный материал непосредственно не может быть использован для других целей (электронная микроскопия, биохимические исследования и т. д.) из-за большого количества примесей. Влияние различных факторов, таких как неодинаковая обводненность тканей, различные пс обьёму образцы, также не позволяет обеспечить стабильность условий при получении препаратов и объективность анализа. Кроме того, выделение микоплазм таким способом • отличается случайностью (они могут не выделиться даже из зараженных тканей вследствие присутствия примесей:* бактерий, грибов и т.д.).

Видслунно фтушмюпдазм потоком ультрацентрифугироваиня

• Для устранения указанных недостатков, увеличения выхода фитомикоплазм мы использовали выделение их с помощью ультрацен; трифугирования. 1

Измельченную ткань растений суспендировали в 200мл НС1 буфера, содержащего 4% Поликлар АТ, 0.5Z бентонита, 17. тритона "Х-100, 0.2Z меркалтозтанола при 20-минутном встряхивании. Пере* тем как в состав вышеуказанного буфера вносили бентонит, егс предварительно .очишдли. С этой целью 100г бентонита суспендировали в 2л 0,03 М kfeS04+-0,2M'фосфатного буфера (РН 7,4) и помешали на 2ч на встряхиватель. Затем 1мин. центрифугировали npí 1.500 об/мин (40Qg). Полученную при центрифугировании жидкоси снова центрифугировали 15мин. при 17000 об/мин. Осадок добавляли к 1л 0.001М MgS04+0,001М фосфатного буфера и снова помещал! на встряхиватель, после чего центрифугировали. Сначала 1мин. при 400g, потом 15мин. при 17000об/мин. и полученный осадок oí высокоскоростного центрифугирования суспендировали в 0,5j 0..001М HjS04+0,01M фосфатного буфера. Конечный выход чистогс бентонита (по сухому весу) 25-37Z. Для работы бентонит разводили до 50 мг/мл. Полученную суспензию фильтровали через двойно* слой хлопчатобумажной ткани и осветляли фильтрат с помощы центрифугирования в течение ЗОмин. при 6000 об/мин. Затем проводили осаздение центрифугированием при 80. ОООоб/мин. 2 часг при БоС в зоне раствора 20% сахарозы в 0,2М трис-HCl буфере.

Все работы выполняли в холодной комнате, при температуре близкой к О С. Применение жидкого азота и сз*ашзной подуша позволило сохранить целостность и инфекционность их частиц. _

Показано, что после указанной операции их наружные мембраны ке разрушаются.

Одновременно проводили выделение путем фильтрации среды, в которой экстрагировались кусочки измельченных растений с симптомами заболевания, через миллипоровые фильтры с помощью фильтра Зельца и вакуумного насоса, а также микробиологическим методом, рекомендованным Скрипалем и Малиновской (1984).

Для идентификации микоплазм и оценки их инфекционности часть осадка после дифференциального центрифугирования и фильтрации через миллипорс^рые фильтры наносили в стерильных условиях на заранее приготовленные питательные .среды СМИМВ-72, Milieu-75, ФГМ-С, а также диагностические среды (жидкие и твердые с фенолротом) фирмы Flow Laboratories (табл.2 ).

Таблица 2

Частота встречаемости микоплазм в зависимости от • метода выделения (шт. /на чашку Петри)

! Сроки после выделения на питательную среду

Метод выделения !--------------------------------------------

ГЗ-й день I 7-й день ! 10-й день

1. Цетрифугирование 14 53 Многочисленные колонии

- • сросшиеся своими краями

2. Фильтрация через

миллипоровые фильтры 3 1.8 Отдельные колонии

3. Микробиологический метод 5 11

*

Результаты данного эксперимента свидетельствуют, что полученная путем центрифугирования суспензия содержала микоплазмен-нув инфекцию,' концентрация которой рыла в 2-3 раза выше, чем при фильтрации через миллипоровые Фильтра Бри анализе инкубированных чашек Петри с посевами суспензии, полученной, как методом центрифугирования, так и фильтрацией через миллипоровые фильтры, на 7-й день были отмечены типичные колонии типа "яичницы-глазуньи". Однако частота встречаемости в чашках с посевами суспензии,1 подученной методом центрифугирования, была в 3-4 раза выше. Так, если на 7-й день в чашках с фильтратами через миллипоровые фильтры и выделенных микробиологическим методом встречались единичные разбросанные по поверхности питательной среды колонии, то в изучаемом варианте наблюдался скученный рост колоний микоплазм, отдельные из которых срастались своими краями.

Учитывая полученные результаты выделения микоплазма-инфекции, можно предположить, что при небольшой концентрации инфекции или на начальных стадиях развития заболевания с помощью метода фильтрации через миллипоровые фильтры и микробиологического метода можно получить ошибочные результаты. Разработанный нами метод исключает такие ошибки.

Наличие микоплазма-инфекции в растительных образцах с.сип-томами карликовости подтверждено и методом окрашивания тканей по Динесу, характеризующим патологическое состояние тканей под воздействием микоплазм, методом тест-растений, анализом срезов в световом микроскопе и методом электронной микроскопии.

Иаюльзолашш метода элекгрощююмюсти для диагностики карлшювости

Известно, что в клетках флоэмы растений, пораженных микоп-лазма-инфекцией, отмечаются различные патологические изменения клеточных структур, в результате ткани растений подвергаются глубоким изменениям.

Учитывая, что вышеупомянутые и общепринятые методы диагностики довольно трудоёмкие, длительные и дорогостоящие, а визуальная картина проявления заболевания иногда бывает неспецифичной и не всегда мокко определить, имеем ли мы дело с • болезнью или симптомы имеют другую природу, мы решили изучить возможность использования для,диагностики биофизический метод . контроля, который позволяет сохранить структурную и.функциональную целостность объекта в процессе проведения исследований..

Один из таких методов, который находит широкое практическое применение в разнообразных целях, - метод электропровод-, ности.

Проведенные исследования по изучению характеристики возбудителя карликовости люцерны и вызываемого им патологического процесса - нарушение гормонального баланса, физиологических и биохимических процессов, присутствия микопдазменных организмов во флоэме больных растений (Власов и др. ,198^,1990; Паршин и др. ,1988; Горбунова и др. ,1989; Carl, 1971; Agrios,1975; Chark, Davles,1983; .Wang, Shi, Na,1983) и анализ .электрофизиологических характеристик в период вегетации здоровых и больных растений позволил нам предположить, что метод электропроводимости может быть использован для ранней диагностики заболевания и изучения морфофизиологических изменений в процессе. патогене-аа. ' "•.'•'' '

Сравнительная оценка жизнеспособности здоровой, нормально развивающейся и пораженной микоплазменным заболеванием люцерны

> - 11 -

с помощью коэффициента поляризации (КП) показала, что здоровые растения во все периоды вегетации имели высокую упорядоченность ультраструктуры цитоплазмы, внутриклеточных мембран, били активнее, чем инфицированные и имели большее значения Ж

Сравнительный анализ электрических параметров здорового и больного растения показал, что КП у здоровых растений выше, чем у больных. Это свидетельствует об активности физиологических процессов. В начале вегетации отмечалось, что состояние плазма-леммы, внутриклеточных мембран и, особенно, организации цитоплазмы у больных растений значительно хуже, чем у здоровых. Наибольшие различия характерны для цитоплазмы. В период интенсивного роста у больных растений отмечается стабилизация плазма-леммы, что связано с торможением роста. Эта зависимость перед I укосом нарушалась: все мембраны у больных растений дестабилизировались. После укоса, ответной реакции на срезание у больных растений не проявилось, хотя у нормально развитых растений она выражена очень сильно. Эта же тенденция сохранилась и через 1,5 месяца.

Установленная наш зависимость взаимодействия патогена ми-коплазменной природы о тканями растений согласуется с результатами, полученными Carle Р. (1965), который считает, что в результате поражения патогеном ткани растения подвергаются глубоким изменениям, затрагивающим внутреннюю структуру мембран и вызывающ™ необратимые изменения поражаемых структур путем формирования сложных химических соединений, близких суберину, т. е. ткани реагируют на инфекцию образованием "некробиотических поражений", являющихся, как видно по их названию, границами между функционирующими и некротическими участками..

Таким образом, проведенные исследования с использованием диагностических наборов фирмы Flow Laboratories подтверждают наличие МПО в растениях люцерны с 1 симптомами карликовости. Электрофизиологическая характеристик^ здоровых и больных растений, на основании проведенных измерений относительной проводимости, показывает, что микоплазменно^ заболевание прежде всего ингибирует способность растений реагировать на изменения внешних условий, ■ нарушает систему регулирования и снижает степень упорядоченности структуры цитоплазмы. Данный метод может быть использован для ранней диагностики заболевания и изучения мор-фофизиологических изменений в процессе патогенеза. •

- 12 -

Оцашш устойчивости сортов лоцерш к шаюллазиецдому заболевания карликовой кустистости

Сортоиспытание показало, что более высокой устойчивостью к карликовой кустистости обладают сорта Синкская, Ленинская местная, Вавиловка, на посевах которых процент поражаемости не превышал'20%; а такие как Зарница, ВНИИОЗ-16, характеризуются высокой степенью'поражаемосги (30-45%). На вариантах с оптимальной влажностью почвы (70-80%) при увеличении доз" вносимых азотных удобрений отмечалось увеличение поражаемости люцерны (по сорту Вавиловка с 12 до 18%, Синкская с Юдо 15%, Ленинская местная с 13 до 16 %) (табл.3).

Таблица.3

Урожайность (т/га) и поражаемость "карликовостью" (%) сортов люцерны по укосам и срокам использования (посев летом 1988г.) •

Сорта ................. Год ■ .........— ..£_.

1989 ____ . _ а_ _ 1990 1991

Первый укос

1* 15,0/0 11,3/14,9 7,6/23,5

2 15,5/0 10,1/27,1 ■ 9,7/30,6

3 16,4/0 10,8/21,0 ' 8,3/33,2

4 16,2/0 11,6/10,0 7,8/24,6 '

. 5 15,8/0 12,0/8,2 ... 11,8/13,5 .

' Второй укос

1 14,8/7,8 8,3/16,1 . 7,9/25,2

2 15,1/14,0 7,2/28,1 8,4/31,5

3 15,3/12,3 8,6/22,7 6,5/36,7 .

4 ' 15,6/2,7 6,9/1(?,7 6,3/25,8

. 5 ' 15,5/4,9 11,1/8,5 10,3/15,4

Третий укос

1 12,5/12,7 6,2/22,2 5,8/28,3

2 12,8/22,5 . 5,1/32,3 6,7/33,8

3 : 12,8/19,4 4,6/30., 6 . 5,4/38,3

.4 13,4/8,0 5,6/22,4 . 5,8/28,6

5 12,9/7,5 8,7/11,2 . 8,2/1:7,8

Примечание: * - сорта люцерны

1 - Зарница 3 - Синкская 5 - ВИИОЗ-16 ■

2 - Вавиловка 4 - Ленинская местная (контроль) '

В условиях Астраханской области при ссхранеии оптимальной влажности почвы (70-80%) и доз азотных' удобрений (N100-150) и исп ольвовании' устойчивых сортов можно значительно повысить урожайность люцерны за счет снижения ее поражаемости карликовой кустистостью.

Дтшшю шшвргиыюго тпаачз и других агроиравиов na проавлотю карликовости лвцррны

Несмотря на то, что опубликованные результаты и рекомендации отечественных авторов (Власов и др. ,1987; Власов и др. ,1989; Власов и др. ,1990) свидетельствуют о том, что карликовость люцерны ("ведьмина метла") имеет микоплазменную природу, тем не менее, существует мнение о том,- что израстание растений отмечается при поражении фузариозом, бактериозом, а тага» -моют Сыть вследствии нарушения баланса потребле-

ния элементов минерального питания.

Принимая во внимание, что проявление заболевания карликовой кустистости люцерны проявляется после второго-третьего укоса второго года'вегетации и гипотезу о влиянии несбалансированного минерального питания на проявления заболевания мы провели изучение динамики микроэлементов в зависимости от года возделывания люцерны и их содержание в начале и конце вегетации.

Учитывая- полученные результаты содержания микроэлементов и принимая во внимание увеличение степени распространенности заболевания в зависимости от года возделывания люцерны, можно предположить, что определенная зависимость между степенью пора-«ания и содержанием микроэлементов в почве наблюдается. Однако, для установления прямой зависимости необходима постановка специальных опытов.

Анализ полученных данных позволяет.предположить, что низкое содержание органического вещества1 и нитратного азота в поч-.ве, высокая щелочность почвенного раствора и повышенное содержание обменного поглощенного натрия и магния в светло-каштановой почве определяют неблагоприятные физические и физикохими-ческие ей свойства, которые стимулируют проявление признаков заболевания. '

вывода

1. Наиболее вредоносным и распространенным заболеванием люцерны в Нижнем Поволжье является "ведьмина метла" или карликовость, которая приводит к значительным не доборам урожая '(зеленой массы (до 30-402), семян (до 50%)) и снижению его качества.

2. Микоплазменная природа карликовости люцерны подтвервде-' на исследованиями с использованием специфических отечественных красителей и фирмы Flow Laboratories, путем выделения возбудителя на питательные среды, при анализе срезов, методом уест-растений и электронной микроскопии.

3. Для выделения фитомикоплазм из растительных тканей апробирован метод ультрацентрифугирования суспензии при 80000g- в течение 2 ч получаемой из тканей, фиксированных в жидком азоте. Это позволило увеличить выход инфекционного материала при посевах на среды (4-5 раз) по сравнению с обычным методом микрофильтрации. '

4. Сравнительное изучение электропроводности тканей стебля здоровых и пораженных растений в течение вегетационного периода выявило существенные различия между ними, особенно во второй' ■ половине вегетации. Коэффициент поляризации у больных растений превышал этот показатель у здоровых (1,5-2 раза). Использованный метод может быть использован для ранней диагностики карликовости. • -■-,.'■.

5. С помощью биотестов показано, что возбудитель карликовости люцерны способен продуцировать физиологически . активные, вещества типа гиббереллина, которые стимулируют патологические изменения в растениях, приводящие к карликовости. .-.■ '• .* ■ '

6. Идентифицированы основные вредители люцерны (листовой люцерновый долгоносик (Phytonomus viriabilis),, 'люцерновый клоп (Adephocoris lineolatus), люцерновая совка ( ), ^желтый люцерновый семеед (Tychyus • flavas), люцерновая толстоножка (Bruchophagus roddi), цикадки (Cicadella viridis, Aphrodes albifrons, Psammotettix sp., Macrosteies sp)., люцерновая псил-лида - возбудитель микоплазменной карликовости (Cyamphila medicaginis)). Всего на люцерне было выявлено 43 вида, из них 29 фитофагов и .15 энтомофагов. '

7. Производственные испытания ряда сортов люцерны в условиях Нижнего Поволжья выявили наиболее перспективные для возделывания и менее поражаемые, в частности Ленинская местная И СиЬкская.

8. Установлено, что при поддержании влажности почвы на уровне 70-80% ЕПВ, средних дозах азотного питания №100-150 к использование устойчивых сортов (Ленинская местная, Синкская) распространенность заболевания не достигает экономического порога вре-

доностности, а-урожайность поддерживается на уровне 60-80т/га.

9. Изучение влияния минерального питания на прояление карликовости позволяет предположить, что низкое содержание нитратного азота, а также недостаток органического вещества, высокая щелочность почвенного раствора и повышенное содержание обменного натрия и магния определяют неблагоприятные физкко- и физико-химические свойства светло-каштановой почвы, индуцирующие проявление микоплазменной инфекции.

Предложения к практическому использованию результатов

Для ускоренной диагностики заболевания "ведьмина метла" люцерны и изучения морфофизиологических изменений в процессе патогенеза можно рекомендовать экслресстметод электропроводности.

Апробированный метод выделения фитомикоплазм ультрацентрифугированием может. найти широкое применение при проведении исследований.

Выделенные устойчивые сорта люцерны могут быть использованы в селекционной практике для получения устойчивых сортов к "ведьминой метле".

Для снижения потерь от микоплазменного заболевания в условиях Нижнего Поволжья целесообразно поддерживать ППВ на уровне 70-802» и вносить азотные подкормки в дозе N10Ü-150.

С целью увеличения продуктивности люцерны в Нижнем Поволжье необходимо моделировать развитие энтомофауны в люцерновых агроценозах путем определенного состава и чередования культур с учетом активизации деятельности полезных насекомых; размещение полей, позволяющее локализовать различные группы насекомых на определенных местах; оптимальная агротехника, способствующая полной реализации продуктивности растений и снижению вредоносности фитофагов.

Список работ, олублгасованльи цо гена диссертации

1. Пшата Kit Выделение фктомидаплазм с помощью ультра-центрифугирования/7Материалы научной ! конференции молодых ученых. М. УДН,1988,с. 37. (

2. Пашша КII., Петрух Я R Карликовость люцерны в Астраханской области//Материалы научно-теоретической конференции "Вопросы итенсификации производства сельскохозяйственных продуктов". М., УДН, 1989, с. 55-56.

3. Пашша К Н., Летрук Я В., ЗеоликклЯ В. П. Вредители люцерны в Нижнем Поволжье//Материалы II конференции научно-учебного центра физико-химических методов исследований. М..УДН, 1989, с. 219.

4. Пашша Е. IL. Петру к Я В... ЗтлиискиА R 11.. Ншюлжв АН. Фитосанитарное состояние посевов люцерны//Материалы III

конференции научно-учебного центра физико-химических методов исследований. М., УДН, 1990, с. 201.

5. Яа/сида Е. IL, Потрук Я. К, ЗюшиекиД ЕЛ. К вопросу изучения природы карликовости люцерны//В сб. "Актуальные проблемы агроэкологии и земледелия Нижней Волги". М. ,РУДН, 1992, с. 174-185.

*