Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Микобиота сорных растений европейской части России и биологические особенности видов Septoria, паразитирующих на Convolvulus arvensis L.

ВАК РФ 03.00.24, Микология

Автореферат диссертации по теме "Микобиота сорных растений европейской части России и биологические особенности видов Septoria, паразитирующих на Convolvulus arvensis L."

Гасич Елена Леонидовна

МИКОБИОТА СОРНЫХ РАСТЕНИЙ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВИДОВ SEPTORIA, ПАРАЗИТИРУЮЩИХ НА CONVOLVULUS ARVENSISL.

Специальность: 03.00.24 - микология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Гасич Елена Леонидовна

МИКОБИОТА СОРНЫХ РАСТЕНИЙ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВИДОВ SEPTORIA, ПАРАЗИТИРУЮЩИХ НА CONVOLVULUS ARVENSIS L.

Специальность: 03.00.24 - микология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте защиты растений

Научные руководители: член-корреспондент РАСХН, доктор биологических наук, профессор М.М.Левитин, доктор биологических наук В.А.Мельник

Официальные оппоненты: доктор биологических наук О.С.Афанасенко, доктор биологических наук И.В.Каратыгин

Ведущее учреждение - Санкт-Петербургский государственный университет

Защита состоится " ОИ^Мм_1998 г.

в 10 часов на заседании Диссертационного совета, шифр Д.020.01.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте защиты растений

Адрес: 18 9620, Санкт-Петербург-Пушкин, шоссе Подбельского, д.З

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института защиты растений

Автореферат разослан 1998 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета кандидат биологических наук

Г.А.Наседкина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Грибы могут являться причиной болезней не только культурных, но и сорных растений. Однако, если состав грибных болезней культурных растений изучен достаточно полно, то сведения о видовом составе и распространении грибов на сорняках весьма фрагментарны. Отечественные работы по микобио-те отдельных видов сорных растений немногочисленны.

С практической точки зрения изучение видового состава микромицетов на сорняках весьма актуально в связи с возможностью их использования в биологической борьбе (Соколов и др., 1991). Первоначальным этапом в разработке мер борьбы с сорной растительностью при помощи фитопатогенных грибов является изучение мико-биоты сорняков (Wapshere et al., 1989).

Цель и задачи исследований. Цель наших исследований -определить видовой состав грибов, паразитирующих на сорных растениях Европейской части России, и выявить микромицеты, перспективные для биологической борьбы с широко распространенным и вредоносным сорняком - вьюнком полевым.

В соответствии с этой целью перед нами были поставлены следующие задачи:

- определить видовой состав микромицетов на сорных растениях в различных регионах Европейской части России, в том числе грибов, паразитирующих на вьюнке полевом,

- изучить биологические особенности видов грибов, наиболее вредоносных для вьюнка полевого.

Научная новизна работы. Впервые проведено исследование микобиоты сегетальных и рудеральных сорных растений на территории 15 областей Европейской части России, в том числе таких малоизученных в микофлористическом отношении районов как остров Валаам, Вологодская и Ростовская области. Идентифицировано 422 вида грибов, относящихся к 101 роду, 4 подотделам. Созданы микологический гербарий, включающий более 2000 образцов пораженных грибами сорных растений и коллекция чистых культур микромицетов, содержащая 209 изолятов 105 видов микромицетов, выделенных из пораженных органов 81 вида сорных растений.

Впервые на территории России обнаружены виды грибов: DendrocLochium rubéllum на вьюнке полевом, Chaetosticta perforata на галинсоге реснитчатой, Robillarda sessilis на синеголовнике полевом, Sarcopodium circinatum на васильке луговом.

Для некоторых грибов выявлены новые растения-хозяева: вьюнок полевой для Acremonium зр., Alternaría álternata, Botrytis cinerea, Cladosporium cladosporioides, Chaetopyrena sp., Colletotrichum gloeosporioides, Coniothyrium fucJcelii, Dendrodochium

rubellum, Ергсоссит purpurascens, Gilmaniella humicola, Fusarium culmorum, Fsambucinum, Microdiplodia sp„ Ophiöbolus vulgaris, Periconia cookei, Phoma exigua var.exigua, Phoma sp., Sclerotium durum, Torula herbarum и Vermicularia dematium; синеголовник полевой для Robillarda sessilis; галинсога реснитчатая для Chaetosticta perforata, Myrothecium roridum и Ulocladium botrytis] галинсога мелкоцветковая для Botrytis cinerea, Colletotrichum atramentarium, C.gloeosporioides, Curvularia lunata, Fusarium oocysporum, Phoma herbarum и Stemphylium botryosum; василек луговой для Sarcopodium circinatum.

Изучены морфолого-культуральные и физиолого-биохимические особенности грибов Septoria calystegiae, S.convolvuli и S.longispora, паразитирующих на вьюнке полевом; получены экспериментальные данные по специализации и вредоносности этих видов, подобраны среды для наработки инокулюма.

Практическое значение работы. Результаты исследований могут быть использованы для выявления потенциальных агентов биоконтроля сорной растительности и разработки методов их практического применения для борьбы с сорняками.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на Всероссийском съезде по защите растений (Санкт-Петербург, 1995 г.); на Всероссийском научно-производственном совещании "Состояние и пути совершенствования интегрированной защиты посевов сельскохозяйственных культур от сорной растительности" (Голицыно, Московская обл., 1995); на рабочем семинаре Валаамской экспедиции СПбОЕ "Исследования по биологическому разнообразию: формулировка проблем" (Санкт-Петербург, 1997 г.); на VI Молодежной конференции ботаников в Санкт-Петербурге (Санкт-Петербург, 1997 г.); на третьем совещании "Компьютерные базы данных в ботанических исследованиях" (Санкт-Петербург, 1997 г.); на 10 съезде Европейского гербологического общества (EWRS) (Познань, Польша, 1997 г.); на П (X) съезде Русского ботанического общества (Санкт-Петербург, 1998 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на Obv страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы (глава I), материалов и методов исследований (глава 2), трех глав, посвященных результатам экспериментальной работы, выводов, списка литературы, включающего 478 работ, в том числе 196 публикаций иностранных авторов и приложения. Работа иллюстрирована 33 таблицами и 23 фотографиями.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ВВЕДЕНИЕ

Обоснована актуальность темы и сформулированы основные задачи исследования.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Представлены обобщенные данные отечественной и зарубежной литературы по микобиоте сорных растений, в том числе вьюнка полевого и по микромицетам, перспективным как биоагенты борьбы с сорной растительностью. Приведены сведения о различных аспектах биологии видов Septoria.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Сборы сорных растений, пораженных грибами, проводились в 1994-1997 гг. в Ленинградской, Вологодской, Новгородской, Московской, Нижегородской, Орловской, Воронежской, Тамбовской, Липецкой, Курской, Белгородской, Саратовской, Ростовской областях, Краснодарском крае и в Карелии (о-в Валаам); отдельные образцы были получены из Сумской и Хмельницкой областей Украины

Определение растений производилось главным образом по "Определителю высших растений Европейской части СССР" С.С.Станкова и В.И.Талиева (1957), а также "Флоре СССР" (1934-1964). Латинские названия видов и их авторы приведены по С.КЧерепанову (1995).

Для идентификации грибов использовались определители по различным группам микромицетов- (Васильевский, Каракулин, 1950; Купревич, Ульяншцев, 1975; Мелышк, 1977, 1997; Ульяншцев, 1978; Sutton, 1980; Новотельнова, Пыстина, 1985; Ellis, Ellis, 1985; Тетерев-никова~Бабаян,1987; Nag Raj, 1993; Каратыгин, Азбукина, 1995; Braun, 1995; Braun, Melnik, 1997 и др.)

Обработка материала производилась при помощи разработанной совместно с лабораторией математического моделирования и электронизации ВИЗР информационной системы по патогенам растений с подсистемой Mycweed (Микобиота сорных растений), при посредстве регламентных запросов которой возможно создание как систематических списков видов грибов, так и списков грибов на питающих растениях для конкретного региона или их комплекса (Титова и др., 1995; Берестецкий и др., 1997).

Микологические исследования осуществляли по общепринятым методикам (Методы экспериментальной микологии, 1982). Основными объектами экспериментального изучения были виды рода Septoria, паразитирующие на вьюнке полевом. Морфолого-культуральные признаки грибов описывали на среде Чапека и

картофельно-сахарозном агаре на 14 сутки. Биохимические признаки изолятов Эг^отга сопьоктН, Б. \ongispora и caíysíegгac изучали методом электрофореза в полиакриламидном геле (Маурер, 1971) на приборе К.Ф. Трувеллера и Г.Н. Нефедова (1974). Гистохимическое окрашивание белков проводили по методикам Л.И.Карочкина и др. (1977). Для выявления физиологических особенностей изучали рост и спорообразование видов Бер^па на агаризованных и жидких средах с различными источниками углерода и азота на 21-24 сутки, при различных режимах освещения, температуры и кислотности, а также на ряде твердых растительных субстратов (Липли, Барнетт, 1953). Агрессивность патогенов определяли путем искусственного заражения проростков вьюнка полевого в тепличных и полевых условиях. Титр суспензии - 1-106 спор/мл. Учитывали степень поражения растений, снижение сухой биомассы, числа бутонов, цветков, семян и высоты растений по сравнению с контролем.

Выявление круга растений-хозяев видов Бгр^гга проводили в тепличных условиях методом искусственного заражения 2-х недельных проростков растений из различных семейств.

Фитотоксическую активность видов Эефопа определяли методом биопробы на проростках кукурузы и вьюнка (Берестецкий, 1982).

Выявление характера межвидовых взаимоотношений представителей рода Бер¿опа осуществляли методами лунок и блоков, а также методами совместного проращивания спор и смешанной инфекции.

Для изучения условий перезимовки видов Берега пораженные листья в начале декабря помещали в капроновые кассеты, которые размещали в почве на глубине 3-5 см, на поверхности почвы и на высоте 20 см над уровнем почвы. В конце мая биоматериал извлекался из кассет, его жизнеспособность проверялась путем реизоляции патогенов и проращивания пикноспор в капле воды.

Статистическую обработку экспериментального материала проводили по общепринятым методикам (Доспехов, 1973; Терентьев, Ростова, 1977).

ГЛАВА 3. МИКОБИОТА СОРНЫХ РАСТЕНИЙ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ

В течение 1994-1997 гг. на территории 15 областей Европейской части России было собрано более 2000 образцов пораженных грибами сорных растений. На них идентифицировано 422 вида грибов из 101 рода, относящихся к подотделам МавЫдотусоНпа, АасотусоЫпа, ВамсИотусоИпа и Оеи1егогпусоИпа (рис. 1).

56,60'

0,20% \э%

12,80%

21,40%

□ Mastigomycotina QAscomycotina □Basidiomycotina

□ Deuteromycotina Q Mycelia sterilia

Рис. 1. Распределение грибов по подотделам

Наиболее многочисленными по числу видов были целомицеты (34.4%) и гифомицеты (22.3%), а также ржавчинные (19.9%) и мучни-сторосяные (6.9%) грибы. Из них на долю родов Septoria, Puccinia, Ramularia, Phyllosticta, Erysiphe и Ascochyta приходится соответственно 15.4%, 13.5%, 6.9%, 6.2%, 4.5%, 4% видов микромицетов. Остальные роды представлены большей частью 1-2 видами.

Подотдел Mastigomycotina включает один порядок Регопо-sporales. Из 38 видов этого порядка 35 видов относятся к сем. Peronosporaceae и 3 к сем. Albuginaceae.

Из представителей сем. Peronosporaceae наибольшей частотой встречаемости характеризовались: Peronospora chenopodii на мари белой, Р.parasítica на пастушьей сумке обыкновенной, Р.alta на подорожнике большом, P.radii на ромашке непахучей. В Ленинградской обл. часто встречались Peronospora sisymbrii-officinalis на гулявнике лекарственном и Plasmopara aegopodii на сныти обыкновенной. В Вологодской обл. отмечено сильное развитие ложной мучнистой росы на осоте полевом.

Подавляющее большинство представителей сем. Peronosporaceae зарегистрировано в Ленинградской, Вологодской и Новгородской областях, климатические условия которых способствуют развитию данной группы грибов. Слабая представленность видов сем. Peronosporaceae в других регионах определялась как временем сбора, так и засушливыми погодными условиями.

Из видов сем. Albuginaceae следует отметить довольно высокую частоту встречаемости Albugo candida - возбудителя белой ржавчины различных представителей семейства крестоцветных, а в Саратовской, Ростовской областях и Центрально-Черноземном регионе - Albugo blitii, который представляет большой интерес, как возможный агент биоконтроля видов щирицы.

Выявленные грибы подотдела Ascomycotina относятся к 7 порядкам, из которых наиболее многочисленным по числу видов явля-

ется порядок Erysiphales. Среди мучнисторосяных грибов наиболее распространены виды родов Erysiphe, Sphaerotheca и Microsphaera. Leveillula taurica, приспособленная к ксерофитным условиям обитания, встречена только в Ростовской области на додартии восточной.

Во второй половине лета в большинстве обследованных регионов обычно наблюдалось массовое развитие мучнистой росы на одуванчике лекарственном (возбудитель - Sphaerotheca fusca), вьюнке полевом (возбудитель - Erysiphe convolvuli var. convolvuli) и подорожнике большом (возбудитель - Erysiphe sordida). На видах горца и щавеля часто отмечалась E.polygoni, на бобовых -Microsphaera trifolii, на злаках - Blumeria graminis.

Для северо-западного региона было характерным сильное развитие Sphaerotheca fusca на ромашке пахучей и череде трехраз-дельной, S.aphanis на видах манжетки, Erysiphe heraclei на борщевике сибирском, E.artemisiae на Польши обыкновенной и E.galeopsidis на видах пикульника.

Пиреномицеты включают как еапротрофные (виды родов Didymella, Leptosphaeria, Ophiobolus, Pleospora, Chaetomium, Strickeria), так и паразитные виды. Довольно высокая частота встречаемости в северо-западном регионе была отмечена у Claviceps purpurea на злаках и PhyUachora graminis на пырее ползучем.

Большое разнообразие паразитных сумчатых грибов обнаружено на острове Валаам: Mycosphaerella carinthiaca и M.depazeae-for mis, соответственно, на видах клевера и кислицы; Venturia geranii и V.maculiformis на видах герани и кипрейника; Stigmatea robertiani на герани лесной; даскомицеты из порядка Helotiales - Fdbraea ranunculi на лютике ползучем и Pseudopeziza trifolii на клевере ползучем.

Подотдел Basidiomycotina представлен 2 порядками и 4 семействами. Из порядка Uredinales наиболее широко распространены виды рода Puccinia, вызывающие ржавчину на одуванчике лекарственном (Puccinia tar ахает), бодяке полевом (P.suaveolens), полыни обыкновенной (P.absinthii), купыре лесном (P.aerophylli), васильке луговом (P.jaeeae), горце земноводном (P.polygoni-amphybii), подмареннике мягком (P.punctata), пижме обыкновенной (P.tanaceti). Во многих областях наблюдалось эпифитотийное развитие стеблевой ржавчины на пырее ползучем (возбудитель - Puccinia graminis). Из рода Uromyces часто встречались возбудители ржавчины видов чины и горошка (Uromyces fabae), видов герани {U.geranii), клевера (U.trifolii-repentis) и горда (U.polygcmi).

Среди видов семейства Melampsoraceae нужно отметить широкую распространенность Coleosporium sonchi-arvensis на осоте полевом и C.tussilaginis на мать-и-мачехе. Осенью 1996 года на острове

Валаам зарегистрировано сильное развитие ржавчины на марьяннике дубравном (возбудитель - Coleosporium melampyri). В Центрально-Черноземном регионе и Нижнем Поволжье на видах молочая довольно обычна Melampsora euphorbiae.

Головневые грибы (порядок Ustilaginales) представлены б видами из родов Ustilago, Entyloma и Thecaphora. В северо-западном регионе сравнительно часто встречалась головня горца щавелелист-ного (возбудитель - Ustilago reticulata). В Сумской обл. обнаружена пузырчатая головня куриного проса (возбудитель - U.trichophora); в Саратовской и Сумской областях в посевах зерновых культур выявлены очаги головни щетинника (возбудитель - U.neglecta). В Санкт-Петербурге обнаружены Entyloma ranunculi-repentis, вызывающая листовую пятнистость лютика ядовитого и Thecaphora seminis-convolvuli, поражающая завязи вьюнка полевого.

На долю грибов подотдела Deuteromycotina приходится более половины выявленных видов, они представлены 2 классами, 3 порядками, 8 семействами (рис. 2). Среди паразитных гифомицетов высокая частота встречаемости и интенсивность развития отмечены для Passalora dubia на мари белой, Ramularia taraxaci на одуванчике лекарственном, Rbuniadis на свербиге восточной, R.cirsii на бодяке полевом, R.urticae на крапиве двудомной и Ramularia spp. на видах щавеля. В северо-западном регионе относительно часто встречались Ovularia sckroeteri на видах манжетки и Ramularia plantaginis на подорожнике большом.

54,40

5,40% 4,60%

QMoniiiaceae ELMelanconiaceae

□ Dematiaceae О Sphaeropsidaceae

□ Tubercirtariaceae □другие

Рис. 2. Распределение дейтеромицетов по семействам

Деломицеты - самая многочисленная среди дейтеромицетов группа грибов. Большим разнообразием видов из целомицетов характеризовались роды Septoria и Phyllosticta. Следует указать на широкую распространенность септориоза на вьюнке полевом (возбудитель -Sept or га convolvuli), бодяке полевом (возбудитель - S. cirsii) и видах пикульника (возбудитель - S. galeopsidis).

На северо-западе отмечена высокая частота встречаемости Ascochyta chenopodiicola на мари белой, Phyllosticta plantaginis на подорожнике большом, Septoria podagrariae на сныти обыкновенной, S.polygonicola на горце щавелелистном, S.lamii на видах яснотки, S.stellariae на звездчатке средней. На листьях ромашки пахучей и ромашки непахучей нередко встречалась Septoria matricariae, часто совместно с Phomopsis albicans, поражающим цветоносы.

Распространение грибов в различных ботанико-географичес-ких регионах России тесно связано с распространением соответствующих растений-хозяев, а также с климатическими условиями. Сравнение структуры ведущих семейств грибов выявило некоторые особенности приуроченности видов того или иного семейства к конкретным регионам. Доминирующее положение по числу видов (1-2 места) в большинстве обследованных регионов занимают семейства Sphaeropsidaceae и Рисстшсеаг. В Вологодской обл. и на острове Валаам на втором месте находится сем. Moniliaceae. В Ростовской обл. на первом месте располагаются мучнисторосяные грибы. В ЦЧО и Саратовской обл. сравнительно высокую (пятую) позицию занимает сем. Albuginaceae, а на Валааме представители сем. Pseudo-sphaeriaceae.

Проанализировано распределение видов грибов по питающим растениям. Выявленные микромицеты зарегистрированы на 266 видах сорных растений из 40 семейств, классов Eqisetopsida, Polypodiopsida, Liliopsida и Magnóliopsida. Вьюнок полевой выявлен в качестве нового питающего растения для 20 видов, галинсога реснитчатая для 3, галинсога мелкоцветковая для 7, синеголовник полевой для 1, василек луговой для 1 вида микромицетов. Наибольшее количество видов обнаружено на растениях семейств, включающих большое число родов и видов (Asteraceae и Роасеае). Большинство пероноспоровых грибов выявлено на представителях семейств Asteraceae и Brassicaceae, на остальных семействах число видов этого порядка составило от 1 до 3. Виды Albugo были встречены на растениях семейств Amaranthaceae, Asteraceae и Brassicaceae; Bremia зарегистрирована только на сем. Asteraceae; Plasmopara - на Аргасеае и Geraniaceae; Peronospora - на представителях 9 семейств, чаще всего виды этого рода поражали растения семейств Brassicaceae, Lamiaceae, Fabaceае и Caryophyllaceae. На видах сем.

Asteraceae также выявлено самое большое число аскомицетов, на растениях семейств Роасеае, Fabaceae и Geraniaceae зарегистрировано по 5 видов аскомицетов. Грибы рода Erysiphe поражали растения 14 семейств, главным образом сем. Asteraceae] Sphaerotheca - 6 семейств; виды Mycrosphaera чаще встречались на растениях сем. Fabaceae; род Leveillula представлен всего одним видом L.taurica. на Dodartia orientalis (сем. Scrophulariaceae). Большинство представителей порядка Pseudosphaeriales являлись сапротрофами, развивающимися на сухих стеблях и листьях растений различных семейств; паразитные виды вызывали пятнистости на видах клевера, кислицы, терани и кипрейника. Порядок Clavicipitales включал возбудителей спорыньи и чехловидной болезни злаков. На злаках, а также на сныти обыкновенной часто встречались виды Phyllachora. (пор. Sphaeriáles). Пор. Helotiales включал виды, паразитирующие на растениях различных семейств. Количество базидиомицетов было наибольшим на растениях семейств Asteraceae (28 видов) и Роасеае (15 видов). 2-я и 3-я стадии видов Coleosporium отмечены на растениях семейств Campanulaceae, Scrophulariaceae и Asteraceae. На видах Euphorbia широкое распространите имел вид Melampsora euphorbiae. Виды Pucciniastrum во 2-й и 3-й стадиях развития зафиксированы на Agrimonia и Chamaenerium. Представители рода Puccinía выявлены на растениях 17 семейств, причем подавляющее большинство их обнаружено на Asteraceae (27 видов) и Роасеае (11 видов). Виды Phragmidium, Trachyspora и Triphragmium были приурочены к сем. Rosaceae. Виды Uromyces поражали растения б семейств, но большинство их обнаружено на представителях сем. Fabaceae. На растениях сем. Asteraceae выявлено 58 видов дейтеро-мицетов, сем. Convolvulaceae - 27 видов, сем. Роасеае - 19 видов, сем. Polygonaceae и сем. Rosaceae по 16 видов. 3 дейтеромицета обнаружены на Equisetum arvense и 1 вид на Pteridium aquilinum. Виды одного из наиболее обширных среди паразитных гифомицетов рода Ramularia зарегистрированы на растениях 17 семейств. Наиболее многочисленные по числу видов роды целомицетов Septoria, Phyllosticta и Ascochyta были представлены, соответственно, на 28, 14 и 8 семействах. Виды рода Septoria преобладали на растениях семейств Asteraceae, Lamiaceae, Polygonaceae и Rosaceae; Phyllosticta - на Asteraceae, Lamiaceae, Caryophyllaceae и Chenopodiaceae, Ascochyta -на Fabaceae и Asteraceae.

Европейской программой "COST Action 816" вьюнок полевой включен в список приоритетных объектов биоконтроля в Европе (Muller-Scharer, 1995). Контроль его при помощи обычных агротехнических и химических мер борьбы малоэффективен, а поддержание популяции на допороговом уровне требует дополнительных

затрат средств и времени. Этим определяется повышенный интерес к разработке методов биологической борьбы (главным образом при помощи фитопатогенных грибов) с вьюнком полевым. В обследованных регионах на вьюнке полевом нами было обнаружено 27 видов грибов из 22 родов, 6 порядков, 3 подотделов, причем для 20 видов вьюнок полевой впервые выявлен в качестве питающего растения.

ГЛАВА 4. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВИДОВ SEPTORIA, ПАРАЗИТИРУЮЩИХ НА ВЬЮНКЕ ПОЛЕВОМ

Виды рода Septoria являются факультативными сапротрофа-ми, вызывающими заболевания культурных и дикорастущих растений. В зарубежной литературе имеются сведения о применении видов Septoria в биологической борьбе с сорными растениями (Trujillo, Norman, 1994, 1995; Norman, Trujffio, 1995).

В Европейской части России на вьюнке полевом нами идентифицировано 3 вида из рода Septoria: S. calystegiae. Septoria convolvuli и longispora. Подтверждено различие данных видов не только по морфолого-культуральным, но и по биохимическим (элек-трофоретическим спектрам изоферментов) признакам. Высокая активность и хорошая разделяемость фракций, выявленная у а- и ß-эстераз и супероксидисмутазы, позволяет использовать данные изоферменты для идентификаций видов Septoria.

Изучение особенностей перезимовки в условиях Ленинградской обл. показало, что у видов Septoria, поражающих вьюнок полевой зимующими структурами являются пикниды и склероции. При проращивании в капле воды процент жизнеспособных спор после перезимовки у S.longispora колебался от 42.7 до 80.1, а у S.caly-stegiae от 35.1 до 84.7. У обоих видов наибольшая степень прорастания спор отмечена в варианте с размещением кассет у поверхности почвы. Обнаруженные на перезимовавшем материале пикниды S.convolvuli содержали очень незначительное количество макроспор и имели склероциальное строение. В кассетах, помещенных в почву, листья вьюнка полевого практически разложились, но склероции и пикниды на растительных остатках сохранили свою жизнеспособность.

В жизненном цикле Septoria convolvuli обнаружены микроконидии, по своей морфологии и размерам аналогичные видам рода Phyllosticta, и спермации. Образование пикнид с микроконидиями отмечалось на растительных остатках вьюнка полевого после перезимовки. Формирование спермациев, развивавшихся как в отдельных пикнидах, так и совместно с макроконидиями в одной пикниде, наблюдалось на зерновых субстратах, инокулированных споровой суспензией.

Виды рода |?ер<огга различались по продуктивности на питательных средах (табл. 1). При поверхностном культивировании на жидких средах интенсивность спороношения у 3.1опд{зрога была наибольшей на картофельно-сахарозном отваре (КСО), у Б.сопуоЪиИ на КСО и отваре гороха. КСО (для всех видов) и гороховый отвар (для 3.са1узЬед{ае и 3.сопьоЪиИ) были также наиболее благоприятны для мицелиального роста.

Таблица 1

Интенсивность спороношения 5ср{огга ярр. ___на различных субстратах_

Среды и субстраты Споровая продуктивность, 1-10вспор/на сосуд

£>ер ¡опа сопьоЪиИ Згфогга 1<тд1щ>ога 5ер*ома са1у&едше

Отвар гороха 7.59 ±2.20 2.32+ 0.31 0

Отвар сои 0.69 ±0.14 0.36 ±0.14 0

Картофельно- сахарозный отвар 2.66+ 0.35 15.28+ 0.33 0

Ячмень 4.38 ±0.44 16.25± 1.12 2.25 +0.33

Пшеница 1.19± 0.09 17.62+ 1.10 1.00 ±0.38

Овес 9.06± 1.14 82.31+ 12.04 46.12 +1.12

Горох 18.25± 2.89 23.25+ 3.59 0.44+ 0.19

Картофельный агар 55.38 ± 5.62 11.88 +1.75 0

Картофельно-сахарозный агар 2.25 ± 0.50 25 .00 +2.75 0

Свекольный агар 41.12 ±3.00 34.50+ 4.75 0

Вьюнковый агар 16.75 ±2.00 14^5± 1.50 0

Вьюнково-сахарозный агар 41.12 +4.50 91.25+ 5.25 0

В результате оценки развития трех видов вер^гга на твердых растительных субстратах наибольшая интенсивность спороношения у Б .са\узЬед1ае и ЗЛопдгзрота отмечена на овсе, а у Б.сопуоЫиИ на горохе.

Изучение развития видов БерЬопа, на полусинтетических ага-ризованных средах показало, что колонии 5ер£огга сожоЪиМ достигали наибольшего диаметра на морковном агаре, а также на сахарозных агаризованных отварах овса, ячменя, пшеницы, картофеля, моркови и капусты; минимального - на вьюнковом агаре. Наибольшая споровая продуктивность у данного вида отмечена на картофельном, свекольном и вьюнково-сахарозном агарах. У £ер^г'а 1опд{$рога и S.calystegiaг максимальный рост наблюдался на овсяно-еахарозном агаре. Колонии наименьшего диаметра у БЛопдгврога

развивались на агаризованном отваре вьюнка, а у Б .са1у$1ед1ае на агаризованных отварах ячменя, свеклы и картофеля. Наибольшая споровая продуктивность у ¿'.¿опдгзрога была на вьюнково-сахарозном агаре.

Оценка источников углерода показала, что для ЗерЬоНа сопьоЫгйг из дисахаридов на первом месте по усвояемости стоит мальтоза, на втором - сахароза, на третьем - лактоза; из гексоз лучше усваивается глюкоза, из пентоз - арабиноза. Рамноза усваивается несколько хуже, чем арабиноза, но лучше чем ксилоза. Максимальный рост наблюдался на среде с мальтозой, минимальный на средах с ксилозой и галактозой. К моменту учета спороношение развивалось на средах с арабинозой и мальтозой, причем интенсивность спороношения была довольно низкой. У £ер£оп'а 1опдгзрога максимальный рост отмечался на среде с мальтозой. Споровая продуктивность была наибольшей на среде с арабинозой и ксилозой. Интенсивность спороношения на средах с остальными источниками углерода была примерно одинаковой. Колонии Septoria са1у$1едгае наибольшего диаметра достигали на среде с сахарозой, мальтозой и ксилозой, наименьшего на среде с лактозой. Из гексоз -галактоза усваивалась лучше чем глюкоза, а из пентоз - ксилоза лучше, чем арабиноза. Данный гриб также хорошо усваивал рамнозу и галактозу, менее подходящими источниками углерода для 8.са\уз1ед1ае являлись арабиноза и маннит (рис. 3).

50

45

□глюкоза

□галактоза □арабиноза □ ксилоза В рамноза В мальтоза

□ сахароза □лактоза Шманнит

Эер1опа сопуо№иГ>

ЭерЬпа 1опд'15рога

Эерки-щ са1уьЬд1ае

Рис. 3. Диаметр колоний 5'eptorгa ярр. на 21-е сутки на средах с различными источниками углерода

Виды Эе-р^па из органических источников азота лучше всего усваивали аспарагин и пептон, из неорганических - нитратный азот (рис. 4). Наибольший диаметр колоний у Э.сопьоЫиИ и ¿¡Лопдгзрога отмечен на среде с аспарагином, наименьший - на среде с мочевиной, а у 8.са1ув1ед{ае, соответственно, на среде с пептоном и нитритом натрия. На всех испытанных средах БерЫпа сотюоЬтИ и Б .саЗу&едше зрелых пикнид не формировали. У Бер£опа \ongispora спороношение развивалось на средах с пептоном, аспарагином, нитратом натрия и нитратом аммония. Наибольшая споровая продуктивность отмечена на среде с ^ЫОз.

60 i 50 40 30 20 10

Septo ría convolvuü

Septoria longispora

¡ I

i

J

I 1

□ мочевина и пептон

□ аспарагин

О нитрат натрия О нитрит натрия 0 сульфат аммония

□ нитрат аммония

Septena calystegiae

Рис. 4. Диаметр колоний Бер^гга ярр. на 24-е сутки на средах с различными источниками азота

Оптимальной температурой для мицелиального роста анализируемых видов является температура 24°С. Наибольшая интенсивность спороношения 6". \ongispora наблюдалась при 20 и 28°С, а у 5.сожоЪиИ - при 20°С.

Свет оказывал стимулирующее воздействие как на рост, так и на спорообразование видов БерЬопа. Реакция на различные виды излучения была видоспецифична. У БерЬоНа сопьаЬтИ и 5.са2г/«£едгае колонии максимального диаметра развивались при непрерывном люминесцентном освещении, а у саХувЬедше также ъ условиях непрерывной экспозиции под эритемными лампами; наибольшая интенсивность спороношения БерЮпа convolvulг наблюда-

лась при эритемном освещении, а Б Лопд1зрога при освещении люминесцентными лампами.

Реакцию видов ¿>ер£оп'а на уровень кислотности среды определяли при значениях рН от 2.4 до 8.3 по сухой биомассе мицелия. Нижний предел рН питательной среды для S.convolvuli находится между 3 и 2.4, т.е. выше, чем для двух других видов. Значения рН, оптимальные для развития 5.сопиоЪиИ, Б ,1опдгзрога и S.calystegгae> находятся в пределах 5, 3-4, 3-5.9, соответственно.

ГЛАВА 5. ПАТОГЕННОСТЬ ВИДОВ БЕРТОША

Наблюдения в природных условиях показали высокую степень распространения септориоза в популяциях вьюнка полевого при сравнительно невысокой интенсивности его развития. Из трех видов БерЬопа наиболее широко распространенным, встречающимся в различных местообитаниях, является На сопиоХпиИ.

В условиях вегетационного опыта 5ер{огга сопиоНг>иИ приводила к снижению сухой биомассы побегов вьюнка полевого на 34.1 %, сухой биомассы корней на 36.3%, длины побегов на 26.8%; БерЬопа \ongispora вызывала снижение высоты побегов на 25.4%; БерЬопа еа2у5гедгае уменьшала сухую биомассу проростков вьюнка 30.4%; сухую биомассу надземной части на 28.3%; сухую биомассу побегов иа 48.9%; сухую биомассу корней на 40.1%; длину побегов на 32.3% по сравнению с контролем (при Р=0.05) (табл. 2).

Таблица 2.

Агрессивность БерЬотга. зрр. для проростков вьюнка полевого _ ( вегетационный опыт)_

Параметры Контроль БефоНа сопьо1ьиЫ ЗерЬопа 1апдЫрота 5ер{огга еа^г^едгае

Балл поражения 0 0.7±0.17 0.81+0.18 2.82±0.31

Сухая биомасса растения, г, 1-Ю-2 18.10+ 1.58 15.60± 1.89 18.80± 2.47 12.60+ 0.84

Сухая биомасса надземной части, г,МО"2 13.20± 1.35 12.20+ 1.53 15.00+ 1.95 9.46 +0.73

Сухая биомасса побега, г, 1-Ю"2 6.34+ 0.54 4.18+ 0.57 5.62± 0.62 3.24 ±0.31

Сухая биомасса корней, т, МО"2 5.29+ 0.65 3.37+ 0.52 4.83+ 0.56 3.17+0.28

Длина побега, см 40.60+ 2.59 29.70± 3.14 30.30± 2.63 27.50+ 1.83

Суммарная длина побегов растения, см 84.50± 7.45 86.50± 10-10 80.90 ±8.01 84.20± 6.07

В мелкоделяночных опытах только Septoria calystegiae вызывала статистически достоверное снижение параметров развития вьюнка полевого: сухой биомассы растений на 35.1%, сухой биомассы побегов на 37.1%, высоты побегов на 23.2%, числа цветков на 84.6% по сравнению с контролем.

Установлено, что в естественных условиях виды Septoria, паразитирующие на вьюнке полевом, довольно часто образуют мико-синузии. При одновременном культивировании на питательных средах, совместном проращивания спор, определении антибиотической активности культуральных жидкостей и инокуляции растений вьюнка полевого споровой суспензией с различной комбинацией видов не выявлено антагонистических отношений между анализируемыми видами Septoria. Более того, отмечено некоторое стимулирующее действие выделений спор на прорастание спор других видов. Совместная инфекция не приводила к большему снижению параметров развития вьюнка полевого, по сравнению с индивидуальной. Полученные данные очевидно могут свидетельствовать о сложившейся в процессе длительной коэволюции приспособленности друг к другу видов Septoria, использующих в качестве источника питания одно и то же растение вьюнок полевой.

При оценке специализации видов Septoria искусственному заражению подвергалось 48 видов растений, относящихся к 46 родам из 16 семейств 2-х классов Magnoliopsida и Liliopsida. Septoria convolvuli, S.longispora и S.calystegiae были патогенны только для Convolvulus arvensis, последний вид проявлял слабую патогенность к Convolvulus tricolor и Calystegia, septum.

ВЫВОДЫ

1. В 1994-1997 гг. на территории 15 областей Европейской части России было собрано более 2000 образцов пораженных грибами сорных растений, относящихся к 266 видам из 40 семейств, классов Eqisetopsida, Polypodiopsida, Liliopsida и Magnoliopsida. На них идентифицировано 422 вида грибов из 101 рода, 4 подотделов Mastigomycotina, Ascomycotina, Basidiomycotina и Deuteromycotina. На вьюнке полевом обнаружено 27 видов грибов из 22 родов, 6 порядков, 3 подотделов.

2. Впервые на территории России обнаружены виды грибов: Dendrodochium rubellum на вьюнке полевом, Chaetosticta perforata на галинсоге реснитчатой, Robillarda sessilis на синеголовнике полевом, Sarcopodium circinatum на васильке луговом.

3. Выявлены новые растения-хозяева для следующих патогенов: вьюнок полевой для Acremonium sp., Alternaria, alternate, Botrytis cinerea, Cladosporium cladosporioides, Chaetopyrena sp., Colletotrichum gloeosporioides, Coniothyrium fuckelii, Dendrodochium

rubellum, Epicoccurn purpurascens, Gilmaniella humicola, Fusarium culmorum, F.sambucinum, Microdiplodia sp., Ophiobolus vulgaris, Periconia cookei, Phoma exigua var. exigua, Phoma sp., Sclerotium durum, Torula herbarum и Vermicularia dematium; синеголовник полевой для Robillarda sessilis] галинсога реснитчатая для Chaetosticta perforata, Myrothecium roridum u Ulocladium botrytis\ галинсога мелкоцветковая для Botrytis cinerea, Colletotrichum atramentarium, C.gloeosporioides, Curvülaria lunata, Fusarium, oxysporum, Phoma herbarum и Stemphylium botryosum; василек полевой для Sarcopodium circinatum.

4. Установлены морфолого-культуральные и биохимические показатели для разграничения видов Septoria, паразитирующих на вьюнке полевом. Выявлено, что хорошая выживаемость видов Septoria на растительных остатках в зимний период определяется наличием склероциелодобных структур, развивающихся из пикнид в конце осени. В жизненном цикле S.convolvuli обнаружено микроко-нидиальное спороношение, по своей морфологии аналогичное видам рода Phyllosticta, и спермации.

5. Для мицелиального роста видов Septoria оптимальными источниками углеродного питания является мальтоза и сахароза, азотного - аспарагин, пептон и нитратный азот. Для наработки инокулюма можно рекомендовать культивирование данных видов Septoria на следующих питательных средах: S.convolvuli - на зернах гороха и агаризованных отварах картофеля, свеклы и вьюнка с сахарозой; S.calystegiae - на обдирном овсе; S.lcmgispora - на вьюн-ково-сахарозном агаре и зерне обдирного овса.

6. Оптимальная температура для мицелиального роста видов Septoria - 24°С, для спороношения - 20°С (S.longispora и S.convolvuli) и 28°С (S.longispora). Свет оказывает стимулирующее воздействие как на рост, так и на спорообразование S.convolvuli, S.calystegiae и S.longispora. Реакция на различные виды освещения видоспеци-фична.

7. При инокуляции вьюнка полевого штаммами трех видов Septoria наибольшая агрессивность выявлена у S .calystegiae, которая в мелкоделяночных тестах приводила к снижению сухой биомассы растений на 35.1%, сухой биомассы побегов на 37.1%, высоты побегов на 23.2%, числа цветков на 84.6% по сравнению с контролем.

8. При изучении специализации видов Septoria экспериментально подтверждена специфичность S.convolvuli и S.longispora для Convolvulus arvensis, а S.calystegiae для видов родов Convolvulus и Calystegia (триба Convolvuleae).

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Гасич ЕЛ. Robillarda sessilis (Sacc.) Sacc. - первая находка в России // Микология и фитопатология. - 1995. - Т.29. - N 5-6,-С. 16-18.

2. Гасич E.JL, Берестецкий А.О., Титова Ю.А. Изучение ми-кофлоры некоторых сорных растений и оценка эффективности потенциальных агентов биоконтроля // Тезисы Всероссийского съезда по защите растений "Защита растений в условиях реформирования агропромышленного комплекса: экономика, эффективность, экологичность" (декабрь 1995 г., С.-Петербург, Пушкин). С.-Петербург, 1995. - С. 301-302.

3. Титова Ю.А., Гасич ЕЛ., Берестецкий А.О., Жаров В.Р., Шестиперова B.C. Информационная система по патогенам сельскохозяйственных растений // Тезисы Всероссийского съезда по защите растений " Защита растений в условиях реформирования агропромышленного комплекса: экономика, эффективность, экологич-ность" (декабрь 1995 г., С.- Петербург, Пушкин). - С.-Петербург, 1995. - С. 558.

4. Гасич ЕЛ. Материалы к изучению микофлоры сорняков Европейской части России // Материалы Всероссийского научно-производственного совещания "Состояние и пути совершенствования интегрированной защиты посевов сельскохозяйственных культур от сорной растительности" (Голицыно, 24-28 июля 1995 г.). - Пущино, 1995. - С. 41-42

5. Гасич ЕЛ., Титова Ю.А. Материалы к микобиоте сорных растений Саратовской области // Тезисы докладов VI Молодежной конференции ботаников в С.-Петербурге (12-16 мая 1997). -С.-Петербург, 1997. - С. 22.

6. Берестецкий А.О., Гасич ЕЛ., Жаров В.Р., Титова Ю.А. База данных по микобиоте сорных растений // Сб. научн тр."Компьютерные базы данных в ботанических исследованиях". -С.-Петербург: ВИН РАН, 1997. - С. 10-12.

7. Гасич ЕЛ. Возможность использования грибных патогенов для борьбы с сорняками Galinsoga parviflora и G. ciliata // Микология и фитопатология. - 1997. - Т. 31. - N 6. - С. 47-51.

8. Гасич Е.Л., Берестецкий А.О. Микобиота сорных растений окрестностей Саратова и Энгельса // Микология и фитопатология. -1997. - Т.31. - N 2. - С. 18-22.

9. Gasich E.L., Titova J.A. Mycobiota of Convolvulus arvensis and the biocontrol potential of troblesome micromycetes // Proceed, of 10th EWRS Symposium (22-26 June 1997, Poznan, Poland). - Posnan, 1997. - P. 170.

10. Гасич ЕЛ., Титова Ю.А. К микобиоте сорных растений Ростовской области // Тезисы докладов П (X) съезда Русского

ботанического общества "Проблемы ботаники на рубеже ХХ-ХХ1 веков" (26-29 мая 1993 г., Санкт-Петербург). - 1998. - Т. 2. - С. 7.