Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Офиостомовые грибы как компонент микробиоты насекомых-ксилофагов в хвойных лесах Средней Сибири

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Офиостомовые грибы как компонент микробиоты насекомых-ксилофагов в хвойных лесах Средней Сибири"

РГо од

мзг глз

На правах рукописи

Афанасова Елена Николаевна

ОФИОСТОМОВЫЕ ГРИБЫ КАК КОМПОНЕНТ МИКОБИОТЫ НАСЕКОМЫХ-КСИЛОФАГОВ В ХВОЙНЫХ ЛЕСАХ СРЕДНЕЙ СИБИРИ

03.00.16 - Экология

Автореферат

диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

КРАСНОЯРСК - 2000

Работа выполнена в лаборатории лесной микробиологии Института леса имени В.Н. Сукачева СО РАН

Научные руководители:

кандидат биологических наук Н.В. Пашенова

кандидат биологических наук, доцент Т.И. Громовых

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор H.H. Наплекова кандидат биологических наук, доцега- С.В. Хижняк

Ведущая организация: Сибирский государственный технологический университет

Защита диссертации состоится « 2*2- }> июня 2000 г. в «10» часов на заседании диссертационного совета К 002.70.01 по присуждению ученой степени кандидата наук в Институте леса им. В.Н. Сукачева СО РАН по адресу: 660036, г. Красноярск, Академгородок, ИЛ им. В.Н. Сукачева СО РАН. факс: 8 (3912) 433-686; e-mail ifor@krsk.infotel.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН

Автореферат разослан « » мая 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат биологических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из важных следствий локального ухудшения состояния лесов является снижение устойчивости лесообразующих юрод к болезням и вредителям в результате экологических стрессов как жогенного, так и антропогенного характера.

В ряду актуальных задач современной лесной фитопатологии следует осязать на необходимость исследования грибов синевы древесины из семейства Dphiostomataceae Nanf., которые образуют ценотические ассоциации со многими видами короедов, нападающих на ослабленные деревья.

Но, несмотря на известные факты факультативного паразитизма, >фиостомовые грибы долгое время относили к организмам, ведущим, фсимущественно, сапротрофный образ жизни.

Выполненные за рубежом исследования, со всей очевидностью, доказали, [то офиостомовые грибы, переносимые короедами, вызывают сосудистые 1Икозы лиственных и хвойных пород и являются главной причиной быстрого кассового усыхания хвойных лесов в Европе, Северной Азии и Америке (Hain, ■t al., 1988, Jancarik et al., 1991, Solheim et al., 1993).

На территории России данная группа грибов на хвойных породах фактически не изучена, особенно их фитопатогенное значение. Отсутствуют ведения о видовом составе, частоте встречаемости, географическом 1аспространении. Малоизученными остаются и такие области как экология и Физиология данных грибов.

Цель работы; изучение эколого-биологической роли офиостомовых рибов, ассоциированных с насекомыми-ксилофагами в хвойных лесах Средней

Сибири.

Задач» исследований:

1. Изучить видовой состав и частоту встречаемости офиостомовых грибов, переносимых большим лиственничныи короедом, короедом-типографом, большим сосновым лубоедом и вершинным короедом.

2. Исследовать межвидовые взаимоотношения сапротрофных компонентов микобиоты вредителей с офиостомовыми грибами и оценить роль последних в составе микобиоты насекомых-переносчиков.

3. Охарактеризовать структурно-временную организацию комплексов офиостомовых грибов в ходах ксилофагов.

4. Изучить фитопатогенные свойства офиостомовых грибов.

5. Проверить фитотоксичные свойства грибов синевы древесины, обнаруженных на сосне и ели в Красноярском крае.

6. Оценить влияние различного диапазона температур на скорость роста грибных культур, различающихся по видовой принадлежности, субстратной приуроченности и географическому происхождению.

7. Исследовать влияние защитных веществ хвойных на рост офиостомовых грибов, найденных в ходах насекомых-ксилофагов в лесах Средней Сибири.

Научная новизна. В результате проведенных исследований впервые в России выделено и идентифицировано 10 видов офиостомовых грибов, переносимых насекомыми-ксилофагами: Ceratocystis larícicola, С. polonica, Ohiostoma penicillatum, O. europhioides, O. ainoae, O. bicolor, O. ips, O. minus, О. piliferum, Ceratocystiopsis minuta. Установлена высокая частота встречаемости данных видов (80 -100%) на территории Средней Сибири.

Выявлена значительная фитопатогенная активность сибирских изолятов С. larícicola, С. polonica, О. penicillatum, О. europhioides, О. minus для хвойных пород.

Показана толерантность грибов синевы древесины к защитным веществам (полифенолам, монофенолам, смоляным кислотам, летучим фракциям смолы) лиственницы сибирской, ели сибирской, сосны обыкновенной.

Практическая значимость. Данные по видовому составу грибов семейства Ophiostomataceae, обнаруженных в Красноярском крае, значительно расширили список представителей этого таксона, обитающих в России. На территории края выделены грибы, относимые в группу наиболее фитопатогенных ассоциантов вредителей хвойных, что дает возможность использовать их при мониторинге состояния древостоев под влиянием различных антропогенных воздействий.

Положения, выносимые на защиту:

офиостомовые грибы, переносимые большим лиственничным короедом, короедом-типографом, большим сосновым лубоедом, вершинным короедом в

двойных лесах Средней Сибири являются постоянными и доминирующими юмпонентами микобиоты ксилофагов;

офиостомовые грибы испытывают конкуренцию со стороны других гакромицетов, формирующих микобиоту ходов насекомых-переносчиков, но ¡ысокая скорость роста и адаптация к развитию в еще живых растительных ■канях, отмирающего растения-хозяина обеспечивает успешный рост и »азвитие офиостомовых грибов;

грибы семейства ОрЫозк)та&сеае представляют первый этап грибной ;укцессии в растительных тканях хвойных при заселении короедами живых (сревьев и впоследствии заменяются сапротрофными микромицетами, не [меющими патогенного значения;

сибирские изоляты офиостомовых грибов обладают высокой Ьитопатогенной активностью по отношению к лиственнице сибирской, ели ибирской, сосне обыкновенной;

сибирские культуры офиостомовых грибов проявляют высокую олерантность к защитным веществам хвойных.

Апробация работы.

Результаты исследований были представлены на:

Всероссийской студенческой конференции «Актуальные проблемы ¡иологии», КГУ, 1994 г.

XXXIII Международной научной студенческой конференции «Студент и гаучно-технический прогресс» в Новосибирском госуниверситете, 1995 г.

II Южно-Сибирской региональной научной конференции студентов и юлодых ученых «Экология Южной Сибири-2000 год» в Хакасском осуниверситете, 1998 г.

Конференции молодых ученых, посвященной 275-летию Российской исадемии Наук «Исследование компонентов лесных экосистем Сибири», 1нститут леса им. В. Н. Сукачева СО РАН, Красноярск, 1999 г.

II Всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых Агроэкология и устойчивое развитие регионов», КрасГАУ, 2000.

Всероссийской конференции молодых микологов «Проблемы микологии ;а рубеже веков», Институт микробиологии РАН, Москва, 2000 г.

Международной конференции по микологии, Москва, 1998 г.

Международном симпозиуме «Короеды - грибы синевы древесины -защита хвойных», Норвегия, 1995 г.

Публикации: по материалам диссертации опубликовано 9 работ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 128 страницах текста и состоит из введения, шести глав, заключения, выводов, списка литературы, включающего 120 наименований, из которых 66 зарубежных, приложения. Диссертация содержит 23 таблицы, 17 рисунков.

Объекты и методы исследований

Объектами исследования являлись офиостомовые грибы, ассоциированные с популяцией большого лиственничного короеда Ips cembrae (Heer), локализованной на юге Средней Сибири (Хакасия), в зоне лесостепных лиственничников, отличающихся повышенной теплообеспеченностью, оптимальной для развития короеда. Изоляты были представлены видами: Ceratocystis laricicola, Ophiostoma ainoae, O.bicolor, O.ips, 0.minus, O.piliferum, Ceratocystiopsis minuta.

Образцы собирали в летний период 1993-1994 годов в сосново-лиственничных культурах, поврежденных низовыми пожарами и в местах хранения заготовленной древесины лиственницы и в 1998 году - в лиственничниках, поврежденных сибирским шелкопрядом.

Помимо изолятов офиостомовых грибов, ассоциированных с Ips cembrae, в работе использовали 35 культур микромицетов, изолированных при изучении микобиоты короеда, филлосферы и подстилки из мест обитания вредителя.

В качестве объекта также исследовались 10 изолятов шести видов офиостомовых грибов, переносимых короедом-типографом (Ips typographus L), обнаруженных в ходах вредителя на ели сибирской Piceae obovaía Ledeb., выделенных в чистую культуру и идентифицированных нами: Ceratocystis polonica, Ophiostoma ainoae, O. bicolor, O. europhioides, O. penícillatum, Ceratocystiopsis minuta.

Наряду с представителями семейства Ophiostomataceae в работе использовали 6 изолятов неидентифицированных грибов, которые являлись типичными и часто встречающимися в ходах короеда-типографа и, по-видимому, относились к специфической сапротрофной микобиоте. Кроме грибов, заносимых в ткани растения короедом-типографом, в работе

исследованы эпифитные микромицеты, относящиеся к видам, доминирующим на поверхности коры и хвои ели сибирской: Penicillium waksmani, Р. canescens., Р. Variabile, Aureobasidium pulluans, Cladosporium herbarum, Talaromyses sp.

Материал для изучения комплекса офиостомовых грибов, распространяемых короедом-типографом, представлен образцами, собранными в хронической резервации вредителя в 1995 и 1997 году. Популяции были локализованы в Емельяновском р-не Красноярского края в ельнике осоково-разнотравном, испытывающем постоянное сезонное подтопление.

В поврежденных сибирским шелкопрядом древостоях поселения короеда-типографа обследованы в июле и сентябре 1996 года в Тасеевском районе Красноярского края.

Кроме вышеуказанных видов и изолятов, изучены офиостомовые грибы, выделенные из тканей сосны обыкновенной Pinus sylvestris (L.) поврежденной большим сосновым лубоедом Tomicus piniperda (L.)\ Ophiostoma minus, О. piliferum. Образцы с ходами большого соснового лубоеда собраны в сосновых посадках в районе Студгородка.

Объектом исследования также являлись виды офиостомовых грибов (Ophiostoma ips, О. ainoae, О. minus, Ceratocystiopsis minuta), переносимые вершинным короедом Ips acuminatus (Gyll.) Образцы собраны в 1998 году в Емельяновском районе в окрестностях поселка Памяти 13 борцов и в 1999 году в Минусинском районе в сосняке, поврежденном пожарами высокой интенсивности.

В качестве стандартного сравнения морфологии сибирских изолятов с зарубежными использованы виды офиостомовых грибов, полученные из коллекций доктора Т. Харрингтона Университета Айквы (США). Зарубежные изоляты были представлены культурами из Японии - О. pilifera (pl 723 J.), С. laricicola (1 746 J.), Америки - О. europhioides (е 274 А.), О. pilifera (pl 817 А.), Норвегии - О. europhioides (е 764 N.), Швеции - С. laricicola (1 178 Sc.) и Германии - О. penicillatum (рп 775 G.).

В работе были использованы следующие методы исследований:

- метод оценки численности микобиоты наружных покровов и пищеварительного тракта большого лиственничного короеда;

- микологический анализ растительных тканей, поврежденных короедами;

- изучение влияния различных температур на рост офиостомовых грибов;

- исследование взаимоотношений мицелиальных грибов, входящих в состав микобиоты ходов короедов;

- тестирование фитопатогенных и фитотоксических свойств офиостомовых грибов;

- изучение влияния защитных веществ хвойных на рост грибов синевы древесины.

Сущность указанных методов подробно изложена в диссертации.

Глава 3. Видовой состав и частота встречаемости офиостомовых грибов в ходах ксилофагов

3.1. Видовой состав и временно-видовая организация грибов синевы древесины, ассоциированных с различными короедами

Исследование микобиоты ходов большого лиственничного короеда, короеда-типографа, большого соснового лубоеда и вершинного короеда показало наличие в образцах перитециообразующих грибов различных морфологических типов. Идентифицировано 7 видов грибов, ассоциированых с 1р& сешЬгае, 6 видов грибов - с 1ря 1уро^арЬш, 4 вида гриба - с 1рэ аситшаШэ и 3 вида гриба, переносимых ТогшсиБ ршрегс1а. Специфичным ассоциантом большого лиственничного короеда на лиственнице сибирской и сосне обыкновенной является вид С. 1апсюо1а, у короеда-типографа на ели сибирской: С. ро1ошса, О. решсШаШт и О. еигорЫо^ёеБ (табл.1).

Следует отметить, что на территории России данные виды грибов ранее не регистрировались, а в Сибири выделены впервые.

Грибы синевы древесины представлены в этих ассоциациях не отдельными видами, а комплексами видов, для которых характерна определенная временная организация при развитии в тканях растения-хозяина. Сравнительный анализ данных литературы и полученных нами результатов показал, что представители семейства ОрЫоаЮп^асеае являются первым этапом грибных сукцессий в ходах вредителя и прилегающих тканях растения-хозяина. Впоследствии они замещаются сапротрофными микромице тами, не имеющими фитопатогенного значения. При этом в случае комплексного инфицирования, наблюдаются собственно сукцессии офиостомошх грибов, которые начинают, как правило, наиболее агрессивные виды, адаптированные к

развитию в живых растительных тканях: С. polonica, С. laricicola, О. penicillatum. Их сменяют грибы с большей сапротрофной ориентацией: О. ainoae, О. bicolor, завершает сукцессию С. minuta (рис.1 - 3).

Таблица 1

Видовой состав грибов синевы древесины, обнаруженных в ходах стволовых вредителей хвойных в лесах Средней Сибири_

Вид насекомого -переносчика Виды грибов

типичные случайные

Ips cembrae Heer. Ceratocystiopsis minuta (Siem.) Upadhyay&Kendrick Ceratocvstis laricicola Redfern &Minter Ophiostoma ainoae H.Solheim O.bicolor Davis& Wells O.ips (Rumb.)Nannf. O.minus (Hedgc.)H. &P.Syd. O.piliferum (Fries)H. &P.Syd.

Ips typographus L. C. minuta Ceratocvstis oolonica (Siem.) C.Moreau O.ainoae O.bicolor 0.penicillatum (Grosm.)Siem. O.europhioides (Wright&Cain)

Tomicus piniperda L. 0.minus O.piliferum C.minuta

Ips acuminatus Gyll. C. minuta O.ainoae O.ips O.minus

а 100

1 80 g 60

I 40

%

20

□ С. minuta В О. ainoae ШО. bicolor EîO.penicillatum

О сутки 10 сутки 20 сутки 30 сутки

Рис. 1. Видовая сукцессия грибов в ходах 1рэ 1уродгарЬиз, 1997 г.

100,0 -,

80.0

60,0

40,0

0,0

т_

clM

m

□ С. minuta ШО. ainoae U О. bicolor

□ О. penicillatum

j j

10 сугхи 20 сутки 30 сутки

Рис. 2. Видовая сукцессия грибов в ходах Ips typographus, 1995 г.

120

юо -80 -60 -40 20 -I

В 2-3 нед. S 4 нед. ЕЗ 5-6 нед. 08 нед.

С. polonica О. bicolor О. penicillatum О. ainoae С. minuta

Рис. 3. Динамика появления офиостомовых грибов в ходах короеда-типографа на ели сибирской, 1996 г. (указано число образцов (%), содержащих конидиеноа и/или перитеции определенного вида гриба)

и

3.2. Частота встречаемости офиостомовых грибов в ходах вредителей

Выполненные наблюдения показали, что офиостомовые грибы, переносимые короедами, имеют частототу встречаемости, варьирукгцую в пределах 50 - 100% (табл.2).

Встречаемость различных видов офиостомовых грибов также находится на высоком уровне. В частности, такие агрессивные виды как С. ро1ошса, С. !апско1а, О. решсШаШт являются доминирующими, их встречаемость достигает 80 - 100%.

Таблица 2

Частота встречаемости грибов синевы древесины в ходах стволовых __вредителей хвойных в Средней Сибири_

Частота

Вид ксилофага Растение - хозяин Год встречаемости, (%)

Лиственница 1993 62

Большой лиственничный короед - Ips cembrae Heer. сибирская - Larix sibirica Ledeb Сосна обыкновенная 1994 1998 1993 86 88 83

- Pinus sylvestris L. 1994 96

Короед-типограф - Ips Ель сибирская - Picea 1995 1996 1997 97 100 100

typographus L. obovata Ledeb.

Большой сосновый лубоед - Tomicus piniperda L. P. sylvestris 1994 53

Вершинный короед - Ips acuminatus Gyll. P. sylvestris 1998 1999 73 33

Проведенные исследования свидетельствуют, что грибы синевы древесины из семейства ОрЫоБШн^асеае являются постоянными компонентами микобиоты ходов вредителей - это подтверждается высокой частотой встречаемости данных микромицетов.

3.3. Влияние температуры на рост и развитие офиостомовых грибов

Некоторые авторы утверждают, что виды офиостомовых грибов, выделенные из различных географических районов, имеют свои индивидуальные температурные диапазоны, при которых наблюдается максиальный рост мицелия (Крюкова, Плотникова, 1991; БоШеип,' 1993). Поэтому нами оценивалось влияние температуры на рост и развитие сибирских изолятов офиостомовых грибов в сравнении с выделенными за рубежом.

120 -

# 100 -Б

а во -

5

а бо -

о

ьг

о

§ 40 -

Ф

т

I- 20 -0 -

—

- - *

Рис.4. Влияние температуры культивирования на скорость роста грибов, с разных хвойных пород (на графике отражены средние значения скорости роста в группах грибных изолятов, принадлежащих к различным видам, но объединенных общей субстратной приуроченностью)

Примечание: Уровень скорости роста отдельных культур выражали в процентах по формуле: УСР = Ср/СртахШ>%, где Срг скорость роста изолята при розных температурах, Ср^ах - скорость роста изолята при оптимальной температуре культивирования.

Полученные данные показали, что диапазон температур, обеспечивающих развитие изолированных культур, находится >5 и <35°С.

Температура, °С

Изоляты с ели -И — Изоляты с сосны

Изоляты с лиственицы

Наиболее благоприятными для роста большинства офиостомовых грибов являются температуры культивирования 20 - 25°С, характерные для мезофиллов. В результате исследований также выявлено, что видовая принадлежность, субстратная приуроченность и географическое происхождение оказывают небольшое влияние на отношение грибов к температуре культивирования (рис.4).

Глава 4. Офиостомовые грибы как компонент микобиоты короедов

4.1. Копичестепный и качественный состав микобиоты большого лиственничного короеда

Исследования ряда авторов по изучению микрофлоры большого лиственничного короеда Ips cembrae показали связь этого ксилофага с различными видами бактерий и дрожжей. Мицелиальным грибам уделялось небольшое внимание (Густелева, Исаев, 1982).

Проведенные нами исследования позволили охарактеризовать микобиоту Ips cembrae из популяции, локализованной в ослабленных пожарами сосновых и лиственничных посадках. Установлено, что общая численность грибов, переносимых I. cembrae в разные фазы его развития, колеблется от нескольких сотен до нескольких тысяч пропагул на одно насекомое. В количественном отношении исключение представляют результаты, полученные при анализе кладки яиц и куколок насекомого: в первом случае численность грибов возрастает до 1,12x105 пропагул грибов на 1 г воздушно-сухого поврежденного луба, во втором случае - грибы практически отсутствуют.

Микобиота I. cembrae представлена видами, относящимися к родам Pénicillium Lin. К. Fr., Aureobasidium Vialact., Boyer, Cladosporium L. K., Trichoderma Pers. Fr., Aposphaeria fierk. Редкими видами являются представители рода Fusariuin Link. Fr., Alternaria.

Не выявлено существенных различий по видовому составу микобиоты поверхности личинок, наружных покровов и пищеварительного тракта имаго. Однако следует отметить, что на поверхности личинок по частоте встречаемости доминировали представители родов Pénicillium и Trichoderma, тогда как для имаго доминирующий компонент микобиоты представлен видами рода Cladosporium.

4.2. Характеристика взаимоотношений грибов, формирующих сообщества в проводящих тканях, поврежденных короедами

Следует отметить, что помимо абиотических факторов окружающей среды, большое влияние на грибные сукцессии оказывают межвидовые взаимодействия грибов, в основе которых лежат физиологические особенности отдельных видов. Считается, что паразитические грибы, появляющиеся на ранних стадиях сукцессии, неконкурентоспособны по отношению к развивающимся позже более сапротрофным видам, которые быстро их вытесняют. Однако вопрос о том, в какой степени тот или ин й вид офиостомовых грибов эволюционировал в сторону паразитизма и как это отражается на их взаимоотношениях между собой и на общем характере сукцессии в растительных тканях остается открытым. Поэтому для оценки положения грибов синевы древесины в составе микобиоты насекомых-ксилофагов на хвойных, изучались взаимодействия между офиостомовыми грибами, а также между последними и другими мицелиальными формами, микобиоты ходов вредителей.

В результате исследований выявлены следующие типы взаимоотношений:

замещение (первоначальная остановка роста мицелиев при контакте с дальнейшим нарастанием одной культуры на другую);

антагонистические (взаимная остановка роста до начала контакта колоний грибов);

тупиковые (взаимная остановка роста после контакта мицелиев); нейтральные (отсутствие остановки роста обеих колоний и последующее перемешивание мицелиев).

Наиболее распространенным является замещение. Следует отметить, что для офиостомовых.грибов, переносимых I. 1уро^ар1ш8 нарастание характерно для видов, которые предшествовали своему партнеру в ходе сукцессии. Тогда как у офиостомовых грибов, ассоциированных с I. сешЬгае наблюдалась тенденция нарастания видов, появляющихся на более поздних стадиях сукцессии, на грибы-первопоселенцы. К замещающим видам относятся и большинство эпифитов с ели сибирской, особенно из родов РешсШшт и Та1аготусез ер., (табл.З), а также сапротрофные микромицеты из ходов

короеда-типографа и микромицеты филлосферы и подстилки из мест обитания большого лиственничного короеда.

Однако некоторые виды офиостомовых грибов способны конкурировать с сапротрофной микобиотой. Так С. ро!ошса является заместителем либо вступает в тупиковые или антагонистические отношения.

В результате анализа не выявлено соответствия в характере взаимоотношений между офиостомовыми грибами в совместных культурах и очередностью развития этих видов в проводящих тканях растений. Возможно сукцессии офиостомовых грибов, в большей мере, обусловлены скоростью роста отдельных видов.

Таблица 3

Характер взаимоотношений офиостомовых грибов при совместном культивировании с эпифитными культурами ели сибирской. _

N Вид гриба Penicill ium canesce ns P.vari abile P.wak smani Talarom yces sp. Cladospor ium herbarum Aureoba sidium pullulans

1 Ceratocystis polonica H 7 H 8 H 9 H10 H1 H1

2 Ophiostoma bicolor H 7 H 8 H 9 H10 НИ H2

3 O.penicillatum H 7 H 8 H 9 H10 Hll H3

4 O.europhioides H7 H 8 H 9 H10 H 4 H4

5 O.ainoae T H 8 H 9 H10 НИ T

6 Ceratocystiopsis minuta H 7 H 8 H 9 H 10 Hll H 12

N 7 8 9 10 11 12

Примечание: Н № - нарастание колонии №... на другую колонию;

Т - тупиковые взаимоотношения;

Анализ взаимоотношений офиостомовых грибов с другими сапротрофными микромицетами показал, что последние являются довольно сильными конкурентами для офиостомовых грибов, и в большинстве своем,

15

подавляют их рост. Однако эволюция в сторону паразитизма у такю патогенных видов как С. polonica не привела еще к потер« конкурентоспособности в сапротрофных условиях. Вследствие чего, имение грибы семейства Ophiostomataceae доминируют среди мицелиальных форм развивающихся в ходах короедов при их поселении на живые деревья Очевидно, офиостомовые грибы имеют преимущество за счет быстрого роста \ адаптации к обитанию в живых растительных тканях.

Глава 5. Тестирование фитопатогенных свойств офиостомовых

грибов

В соответствии с общепринятыми методами патогенность офиостомовы? грибов оценивается по образованию некрозов флоэмы после искусственно£ инокуляции мицелия гриба в ткани растения-хозяина.

Инокулирование офиостомовыми грибами, переносимыми больших лиственничным короедом, здоровых деревьев лиственницы и сосны приводит i образованию некрозов флоэмы, размеры которых достоверно превышаю! реакцию на механическое повреждение и варьировали от 25 до 40 мм. Еще большая длина некрозов (до 75 мм) отмечена на сосне обыкновенной инфецированной изолятами офиостомовых грибов-ассоциантов большогс соснового лубоеда.

Для ели сибирской самые большие, по размерам, некрозы наблюдаются при инокулировании луба изолятами О. penicillatum и О. europhioídes, которые достигают 135 - 200 мм, что значительно превышает аналогичные результата тестирования зарубежных исследователей (табл.4).

Таким образом, подтверждается высокая патогенность практически всю исследуемых видов офиостомовых грибов по отношению к хвойным.

При замере длины некротических зон, проводимом спустя 4 недели поел« инокулирования, выявлено активное выделение смолы ели в точка? инокуляции. Смолотечение наблюдалось во всех вариантах, где в качеств« инокулюма использованы культуры грибов С. polonica, О. penicillatum и О europhioides. В то же время, в контроле и в лунках, инокулированных мицелие\ грибов О. bicolor и С. minuta, заметные скопления смолы не обнаружены, что очевидно, свидетельствует о различной защитной реакции дерева на виды < разной патогенной активностью.

Таблица 4

Величина зон некрозов (мм), вызываемых изолятами офиостомовых грибов в лубе ели сибирской при искусственной инокуляции ■

Вид грибов Обозначе ние изолята Длина некротических зон, мм, X±S tg t St

ОПЫТ (механическое гсоврежде1Гие+инохуляция) Контроль (механическое повреждение)

Ceratocystis polonica pin 9/96 pin 18/97 37.710.8 44.0±9.7 10.612.1 8.3 5.4

Ophiostoma bicolor bel 13/96 bel 01/97 25.714.0 25.714.0 14.3+1.1 3.8 3.9

O. penicillatum pnc 10/96 pnc 13/97 40.0+8.6 211.7+17.6 10.612.1 5.4 23.0 2,7

O. europhioides eur 08/96 eur 21/97 121.7117.6 107.7117.8 14.3+1.1 9.6 9.1

Ceratocystiopsis minuta ccp 04/97 16.710.6 15.3+2.5 0.9

Глава 6. Устойчивость грибов синевы древесины к защитным веществам хвойных

б. 1. Влияние танина на накопление биомасс грибами, растущими на жидких

средах

Выявление устойчивости грибов синевы древесины к защитным «ществам хвойных является важным аспектом взаимоотношений в системе :дерево-гриб-насекомое». Важно знать ответную реакцию патогена на ащитные вещества, образуемые хозяином. В качестве ингибиторов роста >фиостомовых грибов использовали танин, фенолкарбоновые кислоты, а также ¡моляные кислоты, и летучие смолистые соединения.

Проведенные исследования показали, что танин, добавленный в жидкую ;реду, ингибирует рост всех исследованных грибов синевы древесины урис.5). Три концентрациях танина 0,005 и 0,01% наблюдается уменьшение биомассы у гзолятов до 80-60% от контроля. При более высоких концентрациях танина 0,05-0,15%) у С. laricicola и О. minus количество биомассы составляет 40-20% >т контроля. Однако изоляты других видов стабилизируют свой рост, более то-

Ophiostoma minus Dm/

m23 g6 g29

0m23

0.005 0.01 O.OS 0.1

концентрация танина, %

0.15

X)

Ceratocystis polonica □ p9 Ш p23

100

6 80 S60

%

O.OOS 0.01 0.05 0.1 0.15

концентрация танина, %

Leptographium sp.

%

100

80 I

60

40

20 ш ш

0 ж

0.005

□ g6 0g29

Ophiostoma sp.

120 та/16

□w3 и wie

001 0.05 0.1 0.15

концентрация танина, % Ceratocystis laricicola пи 0I5

0.005 0.01 0.05 0.1 0.1

концентрация танина, %

90 80 6 70 О 60 М 50 Л 40 Ü 30 •/„ 20 + /о 10

о

0.005 0.01 0.05 0.1 0.15

концентрация танина, %

Рис. 5. Накопление биомассы грибами синевы древесины на жидких питательных средах с танином □ ® - изоляты соответствующего вида гриба

го, у Ophiostoma sp. он увеличивается вместе с увеличением содержания танина в среде и при концентрации 0,15% достигает контрольного значения.

Оценивая общий уровень устойчивости к танину у грибов в этом опыте, можно отметить, что наиболее толерантными являются изоляты Leptographium sp., С. polonica и Ophiostoma sp., менее устойчивы - С. laricicola и О. minus.

6.2. Влияние фенолкарбоновых кислот па рост грибов синевы древесины

Экспериментально установлено ингибирующее действие п-оксибензойной кислоты на рост грибов синевы древесины.

При концентрациях n-оксибензойной кислоты 10 и 30 мкг/мл, исследуемые грибы проявляют высокую степень устойчивости к действию ингибитора. Концентрации n-оксибензойной кислоты 50 и 100 мкг/мл приводят к снижению скорости роста всех исследованных культур. Наиболее толерантны - изоляты О. minus и O.penicillatum, а также оба изолята С. minuta. Большее влияние n-оксибензойная кислота оказывает на изоляты О. pilifera, О. ainoae, О. bicolor, C.laricicola, снижая скорость роста колоний на 25 - 40% от контроля.

При некотором ингибировании роста офиостомовых грибов растительными фенолами толерантность культур к этим защитным веществам была довольно высокой. Исследуемые изоляты сохраняли способность расти даже при концентрации танина 0.15%. Данные литературы свидетельствуют, что концентрация танина 0.2% способна ингибировать рост и экзоферментную активность у таких мощных продуцентов фенолоксидаз, как дереворазрушающие базидиальные грибы (Рипачек, 1967).

Наблюдаемая нами темно-коричневая окраска при росте грибов синевы древесины на средах с ингибиторами свидетельствует об окислении растительных фенолов. По литературным сведениям (Gibbs, 1993) некоторые офиостомовые грибы проявляют фенолоксидазную активность, что нашло подтверждение в наших экспериментах.

6.3. Влияние смоляных кислот и летучих смолистых веществ на рост грибов

синевы древесины

Смоляные кислоты ели оказывают наиболее выраженный ингибируюший эффект на изоляты C.laricicola и Ophiostoma sp., снижая их скорость роста на 15 - 30% от контроля. В свою очередь, смола сосны также

подавляет рост изолятов C.laricicola и Ophiostoma sp. на 10 - 30%, а лиственничная - в наибольшей степени ингибирует рост C.laricicola - на 25 -30%.

Таким образом, наиболее толерантными являются изоляты С. polonica, О. minus и Leptographium sp., менее устойчивыми - C.laricicola и Ophiostoma sp.

Летучие смолистые вещества луба ели сибирской не ингибируют рост грибов синевы древесины, а для некоторых видов действие летучих фракций оказывает достоверный стимулирующий эффект. Наиболее выраженная стимуляция роста отмечается для изолятов O.bicolor, O.ainoae и О. penic-'liatum. В этих вариантах скорость роста увеличивается на 17 - 40%, в сравнении с контролем. Это противоречит результатам других авторов (Solheim, 1991, Stafford, Lester, 1986). Однако работы Л. Делорме и Ф. Льютера (Delorme, Lieutier, 1990) также не подтвердили ингибирование роста офиостомовых грибов летучими веществами смолы хвойных. Очевидно, противоречивость результатов исследований по этому вопросу связана с особенностями химического состава смолы и активностью смолообразования у разных видов хвойных пород, а также со степенью толерантности географически изолированных рас офиостомовых грибов к защитным механизмам их растений-хозяев.

Наши исследования показали, что растительные фенолы и смолистые вещества раздельно снижают рост офиостомовых грибов, но не проявляют свойств эффективных ингибиторов. Возможно, что в растительной ткали, где все защитные факторы действуют одновременно, эффективность их возрастает во много раз.

Выводы

1. Офиостомовые грибы, переносимые большим лиственничным короедом, короедом-типографом, большим сосновым лубоедом, вершинным короедом в хвойных лесах Средней Сибири являются постоянными компонентами микобиоты ксилофагов, что подтверждается высокой частотой встречаемости этих грибов (80 - 100%) в условиях массового размножения насекомых.

2. В ходах вредителей обнаружено и идентифицировано 10 видов офиостомовых грибов: Ceratocystis laricicola, С. polonica, Ohiostoma

penicillatum, O. europhioides, O. ainoae, O. bicolor, O. ips, O. minus, О. piliferum, Ceratocystiopsis minuta.

. Грибы синевы древесины испытывают конкуренцию со стороны других микромицетов, формирующих микобиоту ходов насекомых-переносчиков. Однако, сохранившаяся способность к сапротрофному образу жизни, а, следовательно, и конкурентоспособность, с одной стороны, и адаптация к росту и развитию в еще живых растительных тканях, отмирающего растения-хозяина, с другой - обеспечивает успешный рост и развитие офиостомовых грибов.

Грибы семейства Ophiostomataceae представляют первый этап грибной сукцессии в растительных тканях хвойных при заселении короедами живых деревьев. Колонизацию начинают С. polonica, С. laricicola, О. penicillr'um, О. bicolor, которые замещаются видом О. ainoae. C.minuta завершает сукцессию офиостомовых 1рибов в проводящих тканях растений-хозяев. Грибы синевы древесины впоследствии заменяются сапротрофными микромицетами, не имеющими патогенного значения.

Выявлена высокая фитопатогенность сибирских культур офиостомовых грибов. Изоляты, из ходов Ips cembrae, I. typographus, Tomicus piniperda, образуют некротические зоны, длина которых варьирует от 40 до 100 мм, достигая, в отдельных случаях, 200 мм, что значительно превышает зарубежные данные.

i. Офиостомовые грибы, распространяемые насекомыми-ксилофагами являются типичными мезофиллами, растущими в диапазоне температур от 5° до 35°С, с оптимумом роста - 20 - 25°С. При культивировании сибирских изолятов in vitro, температура является наиболее важным фактором, обуславливающим варьирование скорости роста. Видовая принадлежность, субстратная приуроченность и географическое происхождение оказывают небольшое влияние на отношение грибов к температуре. Метаболиты большинства использованных в работе культур грибов p.Ophiostoma и p. Ceratocystis не оказывают достоверного ингибирующего влияния на семена хвойных, за исключением изолятов гриба О. piliferum, вызывающих ингибирование прорастания семян сосны.

I. Выявлена высокая толерантность грибов синевы древесины к танину и летучим смолистым веществам. Нелетучая фракция смолы и п-

оксибензойная кислота, в большей степени, ингибируют рост офиостомовых грибов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1- Сорокина Е. Н.. Пашенова Н. В. Характеристика микобиоты большого лиственничного короеда Ips cembrae (Motsh.) / Сб. Тез. «Актуальные проблемы биологии». Изд-во КГУ: Красноярск, 1994. С.55 - 56.

2. Константинов М. Ю., Афанасова Е. Н. Перенос офиостомовых грибов большим лиственничным короедом / Студент и научно-технический прогресс // Мат. ХХХ1П Международ. Студ. конф. НГУ: Новосибирск, 1995. С. 37 - 38.

3. Афанасова Е. Н. Грибы синевы древесины, ассоциированные с насекомыми-ксилофагами в хвойных лесах Средней Сибири / Мат. Южно-Сибирской Региональной научной конференции студентов и молодых ученых «Экология Южной Сибири-2000 год». ХГУ: Абакан, 1988. С. 3-4.

4. Афанасова Е. Н. Грибы синевы древесины, переносимые короедами в хвойных лесах Сибири / Мат. Конф. молодых ученых, посвященной 275-летию Российской Академии Наук «Исследование компонентов 'лесных экосистем Сибири». Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН: Красноярск, 1999. С. 8-10.

5. Афанасова Е. Н. Офиостомовые грибы, ассоциированные с насекомыми-ксилофагами в хвойных лесах Красноярского края / Мат. II Всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых «Агроэкология и устойчивое развитие регионов». КрасГАУ: Красноярск, 2000. С. 4 -5.

6. Пашенова Н. В., Ветрова В. П., Афанасова Е. Н.. Константинов М. Ю. Комплексы грибов синевы древесины, переносимые насекомыми-ксилофгами / Мат. Межд. Конф. по микологии. Москва, 1998. С. 264-265.

7. Пашенова Н. В., Ветрова В. П., Матрешгаа Р. М., Сорокина Е. Н. Офиостомовые грибы в ходах большого лиственничного короеда //Лесоведение. 1995. № 6. С. 61 - 67.

8. Pashenova N. V., Vetrova V. P., Matrenina R. M., Aphanasova E. N. The blue stain fungi associated with aggressive xylophagous insects on conifers in middle Siberia // Bark Beetles, Blue-stain Fungi and Conifer Defence Systems. Int. Symp. Norway. 1995. P. 40-41.

9. Пашенова H.B., Ветрова В. П., Константинов М. Ю., Афанасова Е. Н. Офиостомовые грибы, переносимые короедом-типографом в хвойных лесах Центральной Сибири//Лесоведение. 1999 (в печати).