Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Роль биотических и абиотических факторов в устойчивости плодовых растений к фитофторозу

ВАК РФ 06.01.07, Плодоводство, виноградарство

Автореферат диссертации по теме "Роль биотических и абиотических факторов в устойчивости плодовых растений к фитофторозу"

^ ц |Р

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ ПЛОДОВЫХ РАСТЕНИЙ ИМ.И.В.МИЧУРИНА

Козаева Марина Ильинична

Роль биотических и абиотических факторов в устойчивости плодовых растений к фитофторозу

Специальность: 06.01.07. - плодоводство

06.01.11. - защита растений

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

На правах рукописи

Мичуринск -1998

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте генетики и селекции плодовых растений им. И.В.Минурина (г. Мичуринск) в 19921994гг.

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор ИщенкоЛ.А.

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Болдырев М.И., кандидат сельскохозяйственных наук Габибова М.Н.

Ведущее учреждение - ВНИИС им.И.В .Мичурина, г.Мичуринск Зашита диссертации состоится " 1998 г. в 13.30 на заседании

диссертационного совета Д 120. 18. 01 по адресу: 393740, Тамбовская область, г. Мичуринск, ул. Интернациональная, 101, Мичуринская государственная сельскохозяйственная академия.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан 1998 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные и скрепленные гербовой печатью, просим направлять ученому секретарю Совета.

Ученый секретарь диссертационного Совета ■

Д120.18.01, кандидат с.-х. наук, доденг^\и /""Ю

.В.ТРУНОВ

Актуальность работы. В связи с энерго- и иммунодефицитом, имеющим место у плодовых растений в состоянии холодового стресса, наблюдается их ассоциативное'поражение михробиотой, в том числе грибами и бактериями (Ищенхо JI.A., 1990). Широкое распространение получил фитофтороз (Горленко М.В., 1968; Новотелънова Н.С., 1974; Дроздовский Э.М., 1985, 1986, 1988; Mcintosh, 1953; Singh, 1955; Molot, 1972; Utkhede. 1984 и др.). Однако достигнув максимума в своем развитии, болезнь резко пошла на убыль, в то время как бактериальное поражение плодовых усилилось (Горленко М.В., 1975: Воронкевич И.В., 1974; Израильский В.П., 1968; Дроздовский Э.М., 1965, 1968; Попкова К.В., Шнейдер Ю.И., 1979; Гвоздяк Р.И., Шевченко С.И., Садовский Ю.П., 1990; Гвозяяк Р.И., 1991; Boudon-Padieu, 1996; Richter, Fischer, 1996; Paulin, 1997; Scortichini, Morone, 1997). Возникшая зависимость между этими явлениями свидетельствует о влиянии бактерии на взаимоотношения между растением-хозяином и паразитом в условиях холодовых стрессов, имеющих место как у растений, так и у грибов (Ищенко, 1990). Необходимо было понять, каким образом достигается устойчивость у растений к грибному патогену при наличии иммунодефицита и какова роль бактерии в выражении этого признака. В связи с этим были проведены наши исследования.

Теоретическим фундаментом данного исследования явились работы академика РАН Заварзина Г.А. "Биоразнообразие и устойчивость микробного сообщества" (Ж. общей биологии, 1992, т.53, №3, С.394-406), группы авторов (д. биол. наук Макаров В.В., академик РАСХН Бакулов И.А., д. биол. наук Семенихин А.Л., член-корреспондент РАСХН Филиппов В.В.) "Внутриклеточный паразитизм и проте-кивный иммунитет" (Вестник РАСХН, 1994, №3, С.45-49), а также доклады видных ученых, представленные участникам школы "Экологическая генетика", проведенной под председательством академика РАСХН, члена-корреспондента РАН Жучен-ко A.A. в Санкт-Петербурге (22-27 тоня 1998 г.) в плане таких проблем, как стресс, симбиогенез и др.

Цель и задачи исследований. Поскольку контроль указанных патогенов общепринятыми методами не дает желаемого результата, необходимо было выяснить, каким образом саморегуляция в системе хозяин-паразит при наличии иммунодефицита у растений приводит к сохранению, а в ряде случаев повышению их устойчивости. Это позволило бы на основе полученных результатов усовершенствовать приемы ее поддержания.

В задачи исследования входили следующие вопросы: 1) динамика развития заболевания; 2) биологические особенности гриба Phytophthora cactorum с учетом

многолетней динамики развития болезни; 3) особенности биологии возбудителя фитофтороза в связи с его поражением бактерией (выделение бактерии из гриба,,ее влияние на биологию РЬ. сайогит, антагонистическая активность, тестирование на различные по степени бактериоза изоляты РЬ. салогит); 4) роль бактерии растения-хозяина в выражении признака устойчивости плодовых культур, к фитофторо-зу, 5) проблема контроля ассоциативного поражения плодовых растений микробио-той.

Научная новизна в практическая значимость работы. Впервые в ЦЧО вами установлено эндогенное поражение возбудителя РЬ. сасюгит бактерией и показано ее активное влияние на биологию гриба. Наличие бактерии как у хозяина, так и у паразита, является фундаментальной основой для нового понимания взаимоотношений в системе среда-хозяин-паразит, а также обоснования возможности контроля болезни за счет саморегуляции признака устойчивости, что позволяет максимально сократить число обработок сада пестицидами.

Апробация результатов работы. Результата исследований апробированы на Всероссийском совещании "Молодые ученые - садоводству России" (Москва, 20-21 июня 1995 г.), научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов "Научное обеспечение агропромышленного комплекса в условиях перехода к рыночным отношениям" (Мичуринск, апрель, 1994 г.), научной конференции "Современные проблемы микологии, альгологии и фитопатологии", посвященной 80-летию кафедры микологии и альгологии (низших растений) Московского государственного университета и 90-летию многолетнего руководителя кафедры, известного русского миколога и фитопатолога - члена-корреспондента РАН, профессора М.В.Горленко (Москва, 21-23 апреля 1998г.).

Структура и объем диссертации. Работа изложена на 151 странице. Она включает: введение, 5 глав, выводы, рекомендации науке и производству, приложение. 6 рисунков и 28 таблиц. Список литературы содержит 279 источников, в том числе 218 на иностранных.

Опубликование материалов диссертации. По материалам диссертации опубликовано 14 работ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Место, объекты и методика исследований. Экспериментальная часть работы была выполнена в лаборатории генетики иммунитета, на коллекционных и производственных участках ВНИИГиСПР имени Й.В .Мичурина, ВНИЙС имени

И.В.Мичурина, Мичуринской государственной сельскохозяйственной академии, Мичуринского района и Первомайского госсортучастка Первомайского района Тамбовской области, дачных участках садоводов-любителей.

Объектами исследований в течение пяти лет (1992-1997 гг.) служили отобранные в качестве модельных культуры: РЬугорМЬога са^огит с груши (1989), из почвы под пораженным деревом яблони (1993), из почвы в очаге фитофтороза земляники (1989, 1993, 1994) (часть из них была взята из коллекции грибов лаборатории генетики иммунитета и выделена старшим научным сотрудником, кандидатом биологических наук Чесно.ковой И.Н.); выделенные и поддерживаемые в собранной нами коллекции бактериальные штаммы: 1) из РЬ. сасиэгит с яблони (1993), с земляники (1989, 1993, 1994); 2) из У.таециаИБ; 3) из семян сортов яблони (1997): Северный синап, Ренет Черненко, Богатырь; 4) из завязи яблони сортов Лобо, Уэлси (1995, ВНИИС); 5) из плодов яблони сортов Звездочка (1995), Ренет Черненко (1995), Лобо (1995), Мелба (1995), Антоновка обыкновенная (1995); 6) из язвы на штамбе яблони: 7) с поверхности листьев яблони (1993); 8) из листьев карликовых сеянцев яблони (1995, 1996); 9) из хлорозного листа яблони (1995); 10) из некроз-ных листьев и черенков клоновых подвоев яблони (1995,1996, 1997); 11) из каллуса яблони; 12) со Среды из-под каллуса; 13) из листьев вишни; 14) из листьев смородины (сорт Июньская, 1995); 15) из листьев карликовых сеянцев земляники (1995); 16) из ягод укороченного побега, некрозного листа сорта Рубиновый кулон (1995, 1996); 17) из укороченного побега и зачаточного листа сортов Яркая, Мармион

(1995); из усов и некрозного листа сорта Урожайная ЦГЛ (1995); 18) из зеленой ягоды, цветоноса, почки сорта Фестивальная (1995); 19) из ярко-красного, красного и зеленого листа земляники (1995); 20) из зеленого, хлорозного листа земляники

(1996); 21) из некрозных листьев земляники сортов Консервная плотная, Фейерверк, Праздничная, Холидей; 22) из листьев вида Б. оуе^; 23) из листьев сеянцев гибридных комбинаций Рубиновый кулон х Холидей, Рубиновый кулон х Фейерверк, Консервная плотная х Фейерверк, Барлндаун х Горноактубская, Р. опетаПэ х Холидей; 24) БАСБ (бактериальный антагонист слизистой бактерии из РЬ. сайогшп; 25) БАСБ-М (мутантная форма бактериального антагониста).

В работе использовались стандартные методы обнаружения и диагностики возбудителя фитофтороза, в том числе микроскопирования, изоляции патогенов и их изучения в условиях чистых культур. Для изолирования из почвы РЬ. сайогшп использовался метод приманок (Новотельнова Н.С., 1974): выделение на яблоко. Плоды были взяты из различных садов, в том числе из селекционного сада и лю-

безно предоставлены доктором сельскохозяйственных наук Савельевым НЛ, кандидатом сельскохозяйственных наук Грибановским АЛ. и Ярославцевой Н.И. Влияние различных источников питания на рост в развитие изолятов рода РЬу1орЫЬога изучали, проводя их посев в чашки Петри на разные питательные среды. Для культуры бактерий, помимо сусловой, картофельно-глюкозной среды и среды Чапека, использовали также сусло-пептонную, пептонную и дрожжевую среды. Искусственное заражение РЬ. сайогит плодов различных сортов и гибридов яблони проводили следующим образом: поверхность плодов стерилизовали спиртом, надсекали кожицу и под насеченную ткань каждого плода помещали кусочек агара с мицелием из чистой культуры гриба.

Взаимоотношения между возбудителем фигофтороза плодовых и ягодных культур и различными изолятами бактерий исследовали методом двойных культур.

Изучение влияния токсина бактерий различного происхождения на рост РЬ. сасЮгит проводили по следующей методике. Колбы Эрленмейера, содержащие равные объемы сусловой среды, стерилизовали, после чего каждый бактериальный штамм высевался на поверхность среды. После недельной или трехнедельной экспозиции колбы вновь стерилизовали, бактериальную среду разливали в чашки Петри и производили посев изолятов РЬ. ехрашит. Для получения кулиурального фильтрата Р. ехрадоит использовали жидкую среду Чапека. Через полтора месяца культуральную жидкость отфильтровывали и добавляли в колбы с сусловой средой. После стерилизации среда разливалась в чашки Петри, в центр которых сеяли изо-ляты РЬ. сайогит и бактерии различного происхождения. Для изучения влияния культурального фильтрата Р. ехрашит на взаимоотношения в системе хозяин-паразит (РЬ. сайогит-бакгерия) использовался метод двойных культур. Все варианты опытов проводились в пятикратной повторности.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Распространение фигофтороза в ЦЧО на землянике. В ЦЧО сильная вспышка фигофтороза на плантации ВНИИГиСПР имени И.В .Мичурина наблюдалась в 1989 г. Поражение имело мозаичный характер: участки со здоровыми растениями перемежались с различными по форме и величине участками с увядшими растениями, тургор которых восстанавливался после обильных поливов и снова падал при подсыхании почвы. Проявление болезни в последующие годы, в том числе в 1993 и 1994 гг., на производственных и селекционных участках ВНИИГиСПР им.И.В.Мичурина было незначительным, а затем болезнь прекратилась. В то же

время в 1993 году появился симптом раннего, не только осеннего, но и летнего покраснения листьев. Интенсивность окраски имела тенденцию к усилению и достигла максимума в 1997 году. Вместе с тем усилился некроз листовой пластинки, в особенности при выходе растений из зимовки, вплоть до полной их гибели на отдельных участках.

Роль среды в проявлении болезни. Как показали исследования, наблюдавшаяся впервые в 1989 году на плантации земляники ВНИИГиСПР им.И.В.Мичурина сильная вспышка фитофтороза была спровоцирована мягкой температурой января. Ее среднемесячный показатель составил -3,6°С (табл. 1).

1. Роль среднемесячной температуры января в проявлении фитофтороза земляники в различные годы

Годы Температура, °С Проявление болезни

по декадам среднемесячная

I П Ш

1988 -12,8 -6,3 -17,7 -12,2 Отсутствует

1989 -6,7 -2,5 -1,6 -3,6 Очень сильное

1990 -7,5 -23,0 -28.0 -19,6 Отсутствует

1991 -29,0 -39,0 -9,9 -25,9 Отсутствует

1992 -23,0 -9,4 -5,0 -12,4 Отсутствует

1993 -8,0 -0,7 -4,8 -4,5 Незначительное

1994 -1,3 -5,4 -4,9 -3,8 Слабое

1995 -7,8 -7,5 -5,3 -6,5 Незначительное

Однако несмотря на близкие значения высоких температур января, в 1993 и 1994 годах усиления болезни не наблюдалось. Это дало основание предположить, что степень проявления болезни зависит не только от погодных условий и состояния растения-хозяина, но и поведения паразита, которое может изменяться под воздействием как абиотических, так и биотических факторов.

Выделение возбудителя фитофтороза РЬ.сас№гиш в чистую культуру. В качестве селективной среды для выделения РЬ. саЛогит в чистую культуру использовали яблоки. Для этой пели оказались пригодными плоды практически всех сортов яблони, хотя между ними имеется определенная разница в поражении отдельными изолятами гриба в условиях искусственного заражения (табл. 2).

Как видно из таблицы, имеет место различие между сортами и формами в длине инкубационного периода и размере инфекционного пятна. В наших исследованиях мы использовали плоды сортов Июльского, Пепина шафранного, Папировки, а также Богатыря и Ренета Черненко. Всего было выделено 52 изолята РЬ.сас1:огит.

2. Динамика развития РЬ.сааогит на плодах различных форм и сортов яблони при искусственном заражении

Название сорта, формы Динамика развития пятна через каждые 3 дня роста, мм

1. Султан 0 0 0 0 0 0 12

2. Присцилла 0 0 0 0 0 0 25

3.12-58 0 0 0 0 0 20 31

4. ВМ-41497 0 0 0 0 0 20 27

5. Штетинское красное 0 0 0 0 0 20 27

6. Антоновка 0 0 0 0 0 18 25

7. 12-59 0 0 0 0 0 19 25

8. Флорина 0 0 0 0 17 21 30

9. Богатырь 0 0 0 0 19 25 25

10. 12-52 0 0 0 0 23 29 33

11. Прима 0 0 0 0 19 24 30

12. Гевин 0 0 0 0 20 26 31

13.12-57 0 0 0 17 17 25 27

14. Лобо 0 0 0 18 22 26 30

15. Июльское 0 0 0 19 19 23 28

16. Пепин шафранный 0 0 0 17 23 28 30

17. Бессемянка 0 0 0 27 35 35 40

18. Папировка 0 0 • 25 38 38 43 50

Подбор питательных сред. При сравнительном изучении роста и развития модельных культур РЬ.сасгогит на различных питательных средах диаметр колонии на сусловой и картофельно-глюкозной средах на 12-й день достигал в среднем 28 мм; на овсяной, яблочно-сусловой и яблочной, а также среде Чапека он составил соответственно: 51,16,13и7 мм. Рост гриба отсутствовал на средах с добавлением корней и листьев земляники, и семян фасоли. В результате многократных пассажей гриба на протяжении семи лет изучения было установлено, что лучшей для его биологии и продолжительности сохранения в культуре является сусловая. Уча-

сдавшиеся с пассажами случаи лизиса гриба на других средах быстро приводили к потери изолятов РЬ.саси>гшп.

Сравнительная характеристика культуральных признаков различных изолятов РЬ.сас(огит в связи с аномалиями в ее биологии. Поскольку у многочисленных изолятов РЬисасЮпдп были обнаружены израстание, стерильность, элиминация воздушного мицелия, лизис, сопровождающийся появлением бактерии, предположили, что проявление болезни связано с патологией ее возбудителя. В связи с этим из общего числа выделенных изолятов нами были отобраны для исследований модельные культуры, наиболее ярко различающиеся между собой: бессимптомные - устойчивые (УСТ) изоляты отличаются медленным ростом, активным спороношением, хорошо развитым воздушным мицелием с мучнистым вкраплением. Лизис мицелия у этих культур, сопровождающийся появлением бактерии, отмечен лишь на 5-й год после выделения. Толерантные (ТОЛ) отличаются от устойчивых тем, что сразу после выделения имеют признаки лизиса, сопровождающиеся появлением бактерии. Слабо-, средне- и сильнобактеризированные (соответственно СЛБ, СРВ и СБ) имеют быстрый рост, высокую степень израста-ния, слабо развитый воздушный мицелий, соответственно выраженную способность к лизису с появлением бактерии уже в начальных пассажах с очень слабым или отсутствующим спороношением.

Изучение роста и развития различных по степени бактериоза изолятов РЬ.сас1ошш на овсяной и сусловой среде выявило следующую картину (табл.3).

3. Рост и развитие различных по степени бактериоза изолятов РЬ.сасЮгит на овсяной и сусловой среде

Изоляты РЬ.сас1огит Среда Диаметр колонии гриба через каждые 3 дня роста, мм

УСТ в? (Й м 0 0 21,0 47,3 56,7 71,3

ТОЛ 4,2 24,5 24,5 43,6 59,6 69,7

СЛБ О Я я 43,5 87,0 90,0

СРБ 10,1 34,9 87,0 90,0

и

СБ 15,8 41,7 88,0 90,0

УСТ 0 21,9 47,0 57,8 69,7 74,8

ТОЛ О! РЗ 3,3 20,2 29,9 38,9 48,7 57,6

СЛБ X 17,4 43,8 88,0 90,0

№

СРБ в 27,6 41,0 88,0 90,0

СБ 42,0 53,1 88,4 90,0

Примечание: —лизис мицелия

У устойчивого (УСТ) и толерантного (ТОЛ) изолятов гриба на сусловой и овсяной средах наблюдался медленный рост, активное спороношение, хорошо развитый воздушный мицелий. Слабо- (СЛБ), средне- (СРБ) и сильнобактеризованные (СБ) изоляты, обладающие быстрыми темпами роста и очень слабым спороношением, на обеих средах формировали кслошш с перемежающимися зонами воздушного и субстратного мицелия, который впоследствии лизировал. В большинстве случаев вслед за лизисом появлялась бактерия. Наличие бактерии в трибах отмечают Завар-зин (1965), Проценко (1975), Гриу и Нескорожный (1989), Peitsa (1955), Delay (1963), Hooper (1972), Thomson et Hiñe (1972), Heath (1974), Ghabrial at al (1975), Tukensteen (1978), Leal-Lara (1979), Hartline Beverly Kaiplus (1980), Nakai et al (1982), Nair et al (1984), Hyakumachi et al (1984), Leben (1984), Zazzerini et Tosi (1985), Poppe et al (1987), Mousa, Khalil, Ragab (1987), Backhouse et Stewart (1989), Джозеф Р. Ньюхаус (1990), Yao et Tainter ( 1996) и др.

Из литературных данных известно, что бактерии, поражающие фитопатогенные грибы, вызывают не только морфологические и физиологические изменения у больных изолятов, но и подавление спорообразования. Потерю способности к спо-роношению у различных грибных патогенов отмечают многие зарубежные авторы (K-Neumann, 1953; WiUoughly, 1962; Wheeler, 1963; Kafi et Tarr, 1963; Singh, 1974; Srobarova, 1990; Ramos et al., 1991; Perello et al., 1991 и др.). Так, Singh (1955) выделил стерильный штамм Phytophthora, Nota I. Verneau (1954) - стерильную форму Ph.syringae, а Головин С.Е. (1995) - стерильную Ph.fragariae. У больных изолятов фитопатогенных грибов наблюдается значительное снижение патогенности. В частности, отсутствие патогенности у Phytophthora sp. констатируют Barrit, Covey, Dïïley (1990), a также Gupta et Singl (1979). В связи с этим атипичные изоляты грибов не рекомендуются для использования при оценке устойчивости (Krupmsky, 1983).

Влияние бактерии .из Ph.cactorum на различные по степени проявления бактериоза изоляты гриба. При исследовании взаимосвязи между степенью поражения Ph.cactorum бактериозом и чувствительностью гриба к бактериальным токсинам (табл. 4) оказалось, что бессимптомный (УСТ) изолят гриба более чувствителен к токсинам бактерий, чем сильнобакгеризированный изолят (СБ). Наиболее выраженной антибиотической активностью обладала стекловидная бактерия, токсин которой подавлял рост бессимптомного изолята Ph.cactorum в вариантах с посевом через 3 и 5 дней. Напротив, рост сильнобактеризированного изолята не был ингибирован ни одним из 3-х различных по консистенции бактериальных

штаммов (за исключением варианта с наиболее высокой концентрацией токсина слизистой бактерии).

4. Взаимосвязь между степенью поражения РЬ.сайогшп бактериозом и чувствительностью гриба к бактериальным токсинам

Изоляты тес-тора, степень поражения бактериозом Происхождение тестируемой бактерии Консистенция бактериальных колоний Вариант опыта Зона угнетения Ph,cactorum через каждые 3 дня роста, мм

Н

<U >

« О

J3 С-

М

U

Н

и

з

и.

-О-

-4—•

О «

и

« К

I 10.0 10,0 10,0 9,0 6,1

Стекловидная П

ш ------------------

■ I : 18,0 13,0 11,5 11,0 10,0

Слизистая П 22,5 16,5 16,5 13,5 13,5

Ш 25,6 25,6 22,7 19,8 19,8

I 16,6 12,0 10,6 10,6 10,6

Матовая П 15,3 11,6 11,0 8,0 4,3

Ш 15,0 13,0 13,0 9,1 8,7

I -----------------------

Стекловидная П -----------------------

Ш 15,0 -------------------

I -----------------------

Слизистая П 15,0

ш ------------------

г -----------------------

Матовая П 10,3

ш -----------------------

Примечание: I - одновременный посев; II - посев через 3 дня; III - посев через 5 дней;------ отсутствие роста гриба;-------- стерильная зона отсутствует (гриб и бактерия срастаются).

Слизистую консистенцию бактерии обычно связывают с более высокой пато-генностью (Коновалова, 1983 и др.).

Роль токсина Fh.cactorum во взаимоотношениях между бактерией-симбионтом и грибом. Поскольку фитофтора также, как и бактерия, выделяет мощный токсин, мы изучали его влияние на взаимодействие между грибом и выде-

ленными из него бактериальными штаммами. Результаты исследований (табл. 5) показали незначительную разницу с контролем, где токсин отсутствовал, что свидетельствует об определенной толерантности бактерии к токсину своего хозяина.

5. Влияние токсина РЪ-сайогот на взаимодействие между грибом и выделенными из него бактериальными штаммами

Тестор Тестируемая бактерия Вариант среды Зоны угнетения Ph.cactorum через каждые 3 дня роста, мм

c; Слизистая-1 Контроль (сусло) 18,1 18,0 16,3 16,1

О Слизистая-1 Сусло+токсин 20,8 19,8 17,5 17,5

Слизисгая-2 16,3 15,6 13,4 13,4

Примечание: 1 - бактерия выделена из Рксасюгит (СБ), 1989 г.; 2 - из Рксасюгит (СЛБ), ¡993 г.

Изменение антибиотической активности выделенной из гриба бактерии в отношении РЬ. сайогиш по годам. Полученные нами данные свидетельствуют о том, что антибиотическая активность бактериальных изолятов не только сохраняется но годам, но и имеет тенденцию к увеличению (табл. 6).

6. Возрастание чувствительности Ph.cactorum к токсинам выделенных из гриба бактериальных штаммов по годам

Происхождение и консистен- Год выделе- Зона угнетения Ph.cactorum бакте-

ция бактериальных ния в куль- рией, мм, год выделения гриба

культур из Ph. cactorum туру 1989 1994

слизистая 1993 8.5 16,0

слизисто-матовая 1993 4,0 11,0

Роль бактерия растения-хозяина в его устойчивости к фитофторозу. Общеизвестен факт спорадического проявления фитофтороза, когда вспышки болезни чередуются с ее отсутствием. Обращает на себя внимание тот факт, что наблюдаемая нами депрессия болезни сопровождается симптомами угнетения роста и развития, вплоть до карликовости, раннего покраснения листьев и некрозноста у земляники. Тестированием установлено в растениях наличие бактерии. О бактериозе земляники сообщают как отечественные, так и зарубежные авторы (Блинов, Дроз-довский, 1968; Чекунова, Чумаевская, 1968; Greber et Gowanlock, 1979; Converse, Adams et Barbara, 1988; Surico et Vawaro, 1985). Выделенные из земляники указанными авторами были идентифицированы как Rhodococcus fascians (Tilford, 1936) Yoodfeliow; 1984 (Corinebacterium fasciens), Pseudomonas syringae pv. syringae van

Hall, 1902, Xanthomonas fragariae Kennedy, King, 1962 (Names of plant pathogenic bacteria 1864 - 1995. Review of Plant Pathology, 1996. V.75, №9, P.722-763). Исследования, в которые были включены токсины выделенных нами бактериальных штаммов из различных сортов и частей земляники, показали большую чувствительность к ним бессимптомного (УСТ) наиболее патогенного изолята (табл. 7).

7. Влияние токсинов выделенных из земляники штаммов бактерий на рост изолятов РЬ-сайогит с различной степенью бактериоза

Изолят Ph.

cactorum Вариант опыта Диаметр колонии мм

Среда с токсином бактерий из:

красного листа сорта Фестиваль-

ная ---- 24,7 36,2 56,0 70,5 89,4

зеленого листа сорта Фестиваль-

ная 34,6

зеленого листа сорта Рубиновый

Н О кулон ---- 31,0 49,8 75,8 79,6 90,0

>> зеленого листа сорта Урожайная

игл

некрозного листа сорта Фейерверк

карликовых сеянцев земляники

Контроль (сусло) .

80.0 82.0 90,0

Среда с токсином бактерий из:

красного листа сорта Фестиваль-

ная 66,5 90,0

зеленого листа сорта Фестиваль-

ная 90,0

зеленого листа сорта Рубиновый

СБ (из- кулон 90,0

росший) зеленого листа сорта Урожайная

ЦГЛ 82,3 87,8 90.0

Некрозного листа сорта Фейерверк ---

карликовых сеянцев земляники ---- 90,0

Контроль (сусло) 90,0

Примечание: ----лизис мицелия;

...........выброс бактерии;

------отсутствие роста гриба.

Наибольшей токсичностью обладал изолят из некрозного листа сорта Фейерверк, который был протестирован в связи с полной гибелью растений на дачном участке. Как видно из таблицы, в этом варианте опыта отсутствовал рост как гриба, так и бактерии из него. Следует отметить, что выделенная из некрозного листа земляники бактерия имела очень высокую газообразующую активность. Высокой токсичностью обладали также бактерии, выделенные из зеленых листьев сортов Фестивальная и Урожайная ЦГЛ. Наблюдалось различие в токсичности бактерий, выделенных из зеленого и красного листа сорта Фестивальная. Таким образом, бактерии, выделенные из различных частей растения-хозяина, в большинстве своем оказались высокотоксичными для устойчивого к бактериозу, наиболее патогенного для земляники изолята Ph.cactorum.

Поведение изросшего, авирулентного, сапрофитного изолята Ph.cactorum мало отличалось от контроля, что свидетельствует о его слабой чувствительности к различным бактериальным токсинам в связи с его адаптацией к почвенной микробио-те. Исключение составил вариант с токсином бактерии из некрозного листа погибшего растения земляники сорта Фейерверк, где рост гриба отсутствовал, как и в варианте с бессимптомным изолятом Ph.cactorum. Таким образом, токсины выделенных из земляники бактерий обладают активным действием на Ph.cactorum, контролируя устойчивость к грибу со стороны растения-хозяина.

Влияние токсинов различных бактериальных штаммов из яблони на рост гриба Ph.cactorum в культуре. На территории бывшего СССР бактериоз плодовых растений связывают с поражением их Pseudomonas syringae (Израильский, Шклер, 1979; Шклер, 1977; Машара, 1977; Грнгорцевич, 1977 и др.). Этот диагноз подтвержден и другими исследователями (Бабич, Пастушенко, Гвоздяк, 1973; Гвоздяк, Гулам, 1987; Гвоздяк, Яковлева, Чеусова, Вихоть, 1991 и др.). При изучении токсинов, полученных из бактерий, выделенных нами из плода карликового сеянца и подвоев яблони установлено их угнетающее действие на возбудителя фитофторо-за (табл. 8).

8. Влияние эндотоксинов выделенных из яблони бактерий на рост бессимптомного изолята Ph.cactorum

Тестор Происхождение Диаметр колонии триба Ph.cactorum

бактерий через каждые 3 дня роста, мм

S Карликовый сеянец яблони 11,6 20,2 31Л 48,2 60,8

о Подвои: форма 54-118 20,4 35,0 42,6 63,1 70,5

M форма 60-160

Плод яблони 10,4 25,6 33,6 44,6 56,6

Û- Контроль 29,8 57,8 68,8 84.8 89,4

Примечание: .............*- отсутствие роста гриба.

Токсин бактерии, выделенной из некрозных листьев подвоя 60-160, полностью подавлял развитие бессимптомного изолята Ph.cactorum. Бактерия отличалась способностью к активному накоплению биомассы. Очень важно отметить наблюдавшееся в 1994 году мощное у отдельных сортов (Звездочка, Уэлси и др.) растрескивание и измельчание плодов в саду. При тестировании из них как с признаками поражения, так и без них выделялась бактерия. Попытка использования бессимптомных плодов в качестве ловушек Ph.cactorum при очередном ее выделении в культуру не дала желаемых результатов. По истечении семи дней взятые для выделения гриба плоды имели признаки сильно выраженной пухлости с разрывами ткани по диаметру плода и стекловидности. При прокалывании Кожины из таких плодов истекала жидкость. Некротические пятна вокруг наколов, наблюдавшиеся ранее, не образовались, что свидетельствовало о сильном воздействии бактерии на гриб.

Проблема контроля ассоциативного поражения плодовых растений мпк-робиотой. В связи с наличием бактерии как у хозяина, так и паразита, изучали влияние культурального фильтрата Pénicillium expansum, содержащего антибиотик, на рост и развитие изолятов Ph.cactorum и бактерий различного происхождения (табл. 9). В опыте использован культуральный фильтрат P.expansum с различной степенью пигментации, так как пигмент обладает токсическим действием на грибы и бактерии.

9. Влияние культурального фильтрата Р.ехрашит на рост изолятов РЬ.сайогит и бактерий различного происхождения

Название и проис- Диаметр колонии триба, бактерии, мм

хождение изолятов на 3-й день на 16-й день

гриба, бактерии 1 2 3 4 1 2 3 4

Р1г. сасюгит: уСТ 12,2 12,8 15,2 14,0 74,0 71,0 68,8 78,0

СБ' 74,4 66,6 77,2 80,2 90,0 90,0 90,0 90,0

Бактерия из: карлико-

вых сеянцев

яблони 0 0 6,6 46,0 14,7 11,0 20,0 51,0

земляники 0 0 9,6 26,2 15,3 15,0 22,8 58,0

РЬ. сасЮгит

(СБ):

слизистая 0 0 5,6 26,4 15,0 6,5 14,2 65,5

матовая 0 0 9,7 10,6 25,4 21,2 24,4 20,5

БАСБ 0 0 12,0 7,5 34,0 33,3 25,4 41,5

Среднее по вариантам 0 0 8,7 23,3 20,8 17,4 21,3 47,3

Примечание: 1 - среда с добавлением культурального фильтрата Р.ехрапяит, содержащего пигмент красного цвета: 2 - красно-желтого цвета; 3 -розового цвета; 4 - контроль (рисовое сусло); - изросший изолят РН.сасЮгит.

Как видно из таблицы, все три Среды с добавлением культурального фильтрата Р.ехрапвит не оказали ярко выраженного влияния на рост изолятов РЬ.сасЮгит. У бактерий с течением времени происходила адаптация к антибиотику Р.ехрапзшп, и начинался их рост, что свидетельствует о преходящем и достаточно слабом угнетающем действии на них антибиотика, как отмечают Синицкий В.Н. и Дымович В.А. (1975), активность у некоторых штаммов пенидаллов в отношении бактерий сохраняется лишь в течение 5-14 дней, а затем резко падает.

В 1994 году при тестировании слизистой бактерии из РксасЮгит на хозяннный гриб был обнаружен и выделен в культуру спонтанно попавший в чашку бактериальный антагонист этой бактерии (БАСБ). Изоляты РЬ.сасКипгп с различной степенью бактериоза по-разному реагировали на воздействие антагониста слизистой бактерии (табл. 10).

10. Влияние токсина бактериального антагониста слизистой бактерия (БАСБ) на рост изолятов РЬ.сайогат с различной степенью бактериоза

Изодяты РЬ. сайогит Диаметр колонии гриба, мм

Контроль Опыт

УСТ ••"'"'••• 9,2 6,6

ТОЛ 10,6 9,0

СРБ 64,6 68,2

СБ 40,4 62,4

СБ 57,2 56,6

Среднее 36,4 40,5

Однако в целом различий в конгроле и опыте не обнаружено.

При исследовании активности бактериального антагониста слизистой бактерии в отношении бактериальных штаммов, выделенных из различных частей земляники (табл. 11), оказалось, что наиболее сильному воздействию БАСБа подверглись бактериальные штаммы из очень красного, красного листа и укороченного побега земляники. Менее чувствительной оказалась бактерия, выделенная из черешка сеянца земляники.

11. Активность бактериального антагониста слизистой бактерии (БАСБ) в отношении бактериальных штаммов из различных частей земляники

Тестор Происхождение и консистенция участвующих в тестировании штаммов слизистой бактерии из: Стерильная зона, мм

ю ярко-красного листа земляники.. 14,3

и < красного листа земляники 15,3

и5 черешка сеянца земляники 7,3

укороченного побега земляники 13,0

Яркое различие в поведении изолятов РЬ.сайогшп с различной степенью бактериоза проявилось при тестировании на средах с добавлением культурального фильтрата Р.ехрапвит н токсина БАСБ (табл. 12). '

12. Различие в поведении изолят<)в РЬ.сасШшт с различной степенью бактериоза при тестировании на средах с добавлением кулътурального фильтрата Р.ехрашит и токсина БАСБ

Характер поражения изолятов Ph. cactorum бактериозом Поведение гриба в культуре

Опыт Контроль

УСТ Лизис мицелия

ТОЛ Мицелии лизирует

отсутствует

Лизис мицелия Мицелий

СБ отсутствует лизирует

Как видно из таблицы, в варианте с сильнобактеризированным изолятом лизис мицелия в опыте отсутствует, в то время как в контроле он ярко выражен. Это свидетельствует об угнетающем действии антибиотика на бактерию, находящуюся в грибе. В то же время в варианте с устойчивым и толерантным изолятами имеет место обратный результат. Таким образом, если с применением антагониста ухудшается состояние патогенных изолятов Ph.cactorum, то улучшается состояние силь-нобактеризированных изолятов гриба. Аналогичные результаты в условиях in vivo получены Балашовой H.H. с соавторами (1995). Ею установлена более высокая способность к прорастанию пыльцы у восприимчивого к бактериям сорта капусты по сравнению с устойчивым, что, возможно, связано, с подавлением бактерией патогенной микробиоты.

Анализ полученных экспериментальных и литературных данных показывает, что наличие сходных по биологическим свойствам бактерий как у хозяина, так и у грибного патогена делает весьма проблематичным использование антибиотика и биометода в борьбе с ассоциативным поражением плодовых культур микробиотой, так как при этом ожидаемому улучшению состояния растения-хозяина будет противостоять усиление патогенности возбудителей болезни. Как отмечает Tsao Peter (1977), в настоящее время биометод не столь эффективен, как и химическая защита. Kanagh et Rath (1982) наблюдали появление болезни неясной этиологии, выразившейся в сильной некротизашш листьев земляники, после применения фунгицидов против Ph.cactorum.

ВЫВОДЫ

1. В результате хронического энерго- и иммунодефицита, вызванного экологическими стрессами, усилилось поражение плодовых растений не только облигат-ными, но и факультативными паразитами, в том числе Рксайогит. Болезнь имеет спорадический характер.

2. Установлено, что спорадическое проявление болезни связано не только с погодными условиями, влияющими на растение-хозяина, но и с биологией гриба.

3. Установлено поражение РЬ.сайогит бактерией, что приводит к потере пато-генности грибом.

4. При тестировании РЬ. сайогит на токсины бактерий, выделенных из различных изолятов гриба, установлено фунгицядное, фунгисгатическое и в редких случаях стимулирующее действие на гриб.

5. В результате тестирования различны* органов й тканей плодовых культур установлено наличие бактерии в растениях как с симптомами поражения, так и без них.

6. В результате тестирования РЬхасюгшп на токсины бактерий го различных плодовых культур установлено их фунгшдадное, фунгистатическое, бактериостати-ческое и в некоторых случаях стимулирующее действие на гриб.

7. Наличие бактерии в растениях й в изолятах гриба без симптомов поражения свидетельствуют о ее симбиотической функции, что делает проблематичным контроль грибной и бактериальной микробиоты при ассоциативном поражении растений.

8. Возрастает значение саморегуляции в системе среда-хозяин-паразит, в которой определяющую роль играют оптимальные для биологии плодовых культур условия среды.

9. Иммунитет, в выражении которого как со стороны хозяина, так и со стороны грибного патогена, активное участие принимает бактерия, может быть определен как протекпгвный.

10. Для повышения устойчивости плодовых культур к ассоциативному поражению микробиотой необходимо максимально соответствующее их биологии микрозональное размещение, своевременное и качественное выполнение агротехнических мероприятий по уходу за ними, поиск нетрадиционных подходов к решению проблемы.

РЕКОМЕНДАЦИИ НАУКЕ И ПРОИЗВОДСТВУ

1. Плодовые культуры следует размещать в микрозонах с максимально благоприятными условиями среды.

2. Необходимо осуществление комплекса мер по обеспечению высокого агро-фона.

3. Максимальное сокращение числа обработок садов пестицидами.

4. Использование проверенных на экологическую устойчивость сортов и подвоев.

5. Поиск нетрадиционных подходов к возделыванию плодовых растений, находящихся в состоянии стресса (энерго- и иммунодефицита) на основе изучения саморегуляции их жизнедеятельности в экстремальных условиях среды.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1. Ишенко Л.А., Козаева М.И. Фигофтороз земляники: эпифитотийная вспышка болезни и условия ее возникновения //Научное обеспечение агропромышленного комплекса в условиях перехода к рыночным отношениям: Тез. докл. научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов (12-15 апреля 1994 г.). - Мичуринск, 1994. - С. 86-88.

2. Ишенко Л.А., Чеснокова И.Н., Козаева М.И. Фигофтороз плодовых культур: эпидемиология, биология возбудителя болезни, антагонизм // Научное обеспечение агропромышленного комплекса в условиях перехода к рыночным отношениям: Тез. докл. научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов (12-15 апреля 1994 г.). - Мичуринск, 1994. - С. 88-90.

3. Ищенко Л-А., Чеснокова И.Н., Фирсова Ю.Е., Ващук A.B., Козаева М.И., Павлюшин В.А., Морозова Н.Г., Мотовилова Т.Ф. Устойчивость плодовых культур к болезням как экологическая проблема и пути ее разрешения //Проблемы и перспективы адаптивного садоводства России: Тез. докл. Всероссийского научно-методического совещания (14-17 сентября 1994 г.). - М., 1994. - С. 16-21.

4. Ищенко Л.А., Чеснокова ИЛ., Козаева М.И. Система биологической защиты плодовых культур от патогенов при наличии холодовых стрессов //Экологически безопасные н беспестнцидные технологии получения растениеводческой продукции: Тез. докл. Всероссийского научно-производственного совещания. - Краснодар, 1994.

5. Ищенко JI.А., Чеснокова ЙЛ., Козаева МЛ, Адаптивная саморегуляция устойчивости плодовых культур к патогенам при наличии холодовых стрессов у хозяев //Материалы 1-го съезда Вавилонского общества генетиков и селекционеров (ВОГиС).-М., 1994.-С.61.

6. Ищенко Л.А., Чеснокова И.Н., Фирсова Ю.Е., Козаева МИ. Биологические изменения и болезни неясной этиологии у плодовых культур в условиях холодовых Стрессов //Современные проблемы плодоводства: Тез. докл. науч. конф. - Самохва-ловичи, 1995. - С. 35.

7. Ишенко Л.А., Чеснокова И.Н., Фирсова Ю.Е., Козаева МЛ., Федорчук H.H. Иммунопатология и иммунорегуляция у плодовых растений в условиях холодовых стрессов //Защита растений в условиях реформирования агропромышленного комплекса: экономика, эффективность, экологичностъ: Тез. докл. Всероссийского съезда по защите растений (декабрь 1995 г.). - С.-П., 1995. - С. 200.

8. Козаева М.И. Саморегуляция патогенности у возбудителя фитофтороза плодовых культур Ph. cactorum //Молодые ученые - садоводству России: Тез. докл. Всероссийского совещания (20-21 июня 1995 г.). - М., 1995. - С. 213-214.

9. Ишенко Л.А., Чеснокова И.Н., Козаева М.И., Федорчук H.H. Проблема иммунитета растений в условиях холодовых стрессов //Проблемы интеграции экологической и хозяйственной политики в Черноземном центре России: Тез. докл. 1-й региональной научно-практической конференции. - Ч. П. - Мичуринск, 1995. - С. 69.

10. Ищенко Л.А., Чеснокова И.Н., Козаева М.И. Роль бактерий в изменении патогенности у возбудителя фитофтороза плодовых культур //Проблемы интеграции экологической и хозяйственной политики в Черноземном центре России: Тез. докл. 1-й региональной научно-практической конференции. - Ч. П. - Мичуринск, 1995. -С. 71-72.

11. Ищенко Л.А., Чеснокова И.Н., Ващук A.B., Козаева МИ., Федорчук H.H. Проблема биологии плодовых растений в условиях холодовых стрессов //Региональные проблемы экологической генетики и пути их решения: Тез. докл. научно-практической конференции. - Саранск, 1996. - С. 14-15.

12. Козаева МЛ. Влияние культурального фильтрата PenicilHum expansum на рост бактерий различного происхождения //Сельскохозяйствен-ное производство и высшая школа на переломном этапе реформирования: Материалы областной научно-практической конференции (21-22 марта 1996 г.). - Сборник 2. - Плодоводство. -4.2. - Мичуринск, 1996. - С. 65.

13. Ищенко JI.A., Чеснокова И.Н., Фирсова Ю.Е., Ващук A.B., Козаева М.И., Соловченко А.Е. Саморегуляция патосистемы в условиях глобального изменения климата н экологических стрессов у растений //Проблемы интеграции экологической и хозяйственной политики в Черноземном центре России: Тез. докл. 1-й региональной научно-практической конференции (4-5 сентября 1997 г.). - Ч. П. - Мичуринск, 1997. - С. 48-49.

14. Ищенко Л.А., Чеснокова И.Н., Козаева МЛ., Федорчук H.H. Дефицит иммунитета и его регуляция у плодовых растений в условиях холодовых стрессов //Состояние и проблемы садоводства России: Сб. науч. тр. НИИС им. М.А.Лисавенко. Ч. 2. - Новосибирск, 1997. - С. 131-136.

Объем 1 пл. Заказ № 1Ш Тираж 100 Мичуринская государственная сельскохозяйственная академия г.Мичуринск, ул.Интернациональная 101

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Козаева, Марина Ильинична, Мичуринск

аа „ / * * * \,

^ о / X

/

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ ПЛОДОВЫХ РАСТЕНИЙ ИМ.И.В.МИЧУРИНА

На правах рукописи

КОЗАЕВА МАРИНА ИЛЬИНИЧНА

ЮЛЬ БИОТИЧЕСКИХ И АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ В УСТОЙЧИВОСТИ ПЛОДОВЫХ РАСТЕНИЙ К ФИТОФТОРОЗУ

Специальность 06.01.07. - плодоводство

06.01.11.- защита растений

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственный наук

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Ищенко Л.А.

сф

' о

X

Мичуринск — 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7

1.1. Распространенность фитофторозного заболевания 7

1.2. Вредоносность фитофторозного заболевания 15

1.3. Симптомы поражения 25

1.4. Бактериальные болезни плодовых и ягодных

культур 28

1.5. Бактериальные болезни фитопатогенных и шляпочных грибов 36

ГЛАВА 2. ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ, ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ 41

2.1. Цель и задачи исследований 41

2.2. Условия проведения исследований 41

2.3. Объекты исследований 45

2.4. Методика проведения исследований 46

2.4.1. Изолирование Pk. cacto гит 47

2.4.2. Изучение влияния различных источников питания на рост и развитие изолятов рода Phytophthora и бактерий 48

2.4.3. Искусственное заражение Ph. cactorum 50

2.4.4. Изучение антагонизма между Ph. cactorum

и различными изолятами бактерий 50

2.4.5. Влияние токсинов бактерий различного происхождения на рост Ph. cactorum 50

2.4.6. Влияние культу рольного фильтрата P.expansum на рост изолятов Ph. cactorum и бактерий различного происхождения 51

$

ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ ФИТОФТО-РОЗА ПЛОДОВЫХ РАСТЕНИЙ И ЕГО СВЯЗЬ С БИОЛОГИЕЙ ВОЗБУДИТЕЛЯ 52

3.1. Фитофтороз плодовых растений в ЦЧО 55

3.2. Распространение фитофтороза в ЦЧО на землянике 60

3.3. Роль условий среды в проявлении болезни 60

3.4. Выделение возбудителя фитофтороза Рк. сасХо-

гит в чистую культуру и подбор питательных сред 63

3.4.¡.Подбор питательных сред 64

3.5. Сравнительная характеристика культуральных признаков различных изолятов Рк. сасЮтит в связи с аномалиями в ее биологии 66

3.5.1. Влияние бактерии из Рк. сасЮтит на различные по степени проявления бактериоза изоля-

ты гриба 74

3.5.2. Роль токсина Рк. сасготит во взаимоотношениях между хозяинной бактерией-симбионтом

и грибом 79

3.5.3. Изменение антибиотической активности выделенной из гриба бактерии в отношении Рк. сасюгит по годам 8!

ГЛАВА 4. РОЛЬ БАКТЕРИИ РАСТЕНИЯ-ХОЗЯИНА В ВЫРАЖЕНИИ ПРИЗНАКА УСТОЙЧИВОСТИ ПЛОДОВЫХ РАСТЕНИЙ К ФИТОФТОРОЗУ 86

4.1. Роль бактерии в устойчивости земляники к фи-тофторозу 87

4.2. Влияние токсинов различных бактериальных штаммов из яблони на рост гриба Рк. сасШит в культуре 94

ГЛАВА 5. ПРОБЛЕМА КОНТРОЛЯ АССОЦИАТИВНО-

ГО ПОРАЖЕНИЯ ПЛОДОВЫХ РАСТЕНИЙ МИКРО-

БИОТОЙ 99

ВЫВОДЫ 111

РЕКОМЕНДАЦИИ НАУКЕ И ПРОИЗВОДСТВУ 112

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 113

ПРИЛОЖЕНИЯ 142

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы все более усиливается распространенность и вредоносность фитофтороза плодовых и ягодных культур, о чем свидетельствуют многочисленные сообщения, поступающие из различных стран как с холодным, так и с теплым климатом.

В этиологии болезни важная роль принадлежит различным видам рода РЬуюрЬ^дга. Наиболее распространенными являются РЬ. сас^гит с широким кругом питающих растений из семейства НоБасеае (321 вид), а также РЬ. 1га§апае, поражающая землянику и малину.

К настоящему времени заболевание распространилось и в ЦЧО, о чем свидетельствует обнаружение симптомов болезни с последующим выделением в культуру возбудителя, РЬ. сасЮгшп, на сортоучастках, селекционных, производственных и любительских садах.

Вместе с тем наряду с фитофторозом в настоящее время чрезвычайно возросла распространенность бактериозов плодовых и ягодных культур, что является подтверждением ассоциативного поражения плодовых растений микроорганизмами.

Болезни плодовых и ягодных культур, вызываемые фитофто-ровыми грибами и бактериями, в условиях ЦЧО никем не изучались, поэтому в связи с возрастающим распространением они явились предметом наших исследований.

Впервые в ЦЧО нами установлено эндогенное поражение возбудителя фитофтороза РЬ. сааогит бактерией Ре. 8улп$ае и показано ее активное влияние на биологию гриба. Наличие бактерии как у хозяина, так и у паразита является фундаментальной основой для нового понимания взаимоотношений в системе среда-хозяин-паразит, а также обоснования возможности контроля болезни за счет саморегуляции.

Работа является составной частью научных исследований лаборатории генетики иммунитета ВНИИГиСПР имени И.В.Мичурина по теме: "Изучение адаптивной саморегуляции системы УСТОЙЧИВОСТИ ПЛОДОВЫХ КуЛЬТур К болеЗНЯМ В УСЛОВИЯХ ХОЛОДОВЫХ стрессов" и выполнена в 1992-1997 гг. под руководством доктора биологических наук, профессора Ищенко Л.А-

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Семейство Phytophthoraceae занимает по вредоносности особое место не только среди грибов порядка Peronosporales, но и вообще среди грибов. Этот "экономически важный род" ежегодно напоминает о себе вспышками болезней растений - фитофторозов (Новотельнова, 1974).

1.1. Распространенность фитофторозного заболевания

Фитофтора широко распространена по земному шару и встречается почти во всех климатических зонах. Наиболее богаты ее видами тропические и субтропические области, которые надо считать центрами возникновения рода (Дьяков, 1991).

Фитофторовые грибы захватили необозримые территории, на которых вызывают гибель разнообразных растений, преимущественно культурных, выращиваемых обычно "массивами" в полях, садах, питомниках, плантациях (Новотельнова, 1974).

Фитофтороз плодовых и ягодных культур (возбудитель Phytophthora cactorum (Leb. et Cohn) Schroet является одним из наиболее широко распространенных заболеваний, передающихся через почву (Barrit, Covey, Dilley, 1990).

Семечковые породы.

При определении встречаемости и распространенности Phytophthora cactorum на саженцах в питомниках яблони и в почве в яблоневых садах и вокруг них двухлетними исследованиями Jeffers и Aldivinckle (1988) установлено, что фигофторозом заражено 152 из 153 пучков (в пучках по 25, 50 или 100 растений) клоно-вых подвоев яблони, причем 150 пучков заражено грибом Phytophthora cactorum.

При обследовании почв под яблоневыми садами в Северной Каролине (США) из 52 % проб был выделен гриб Phytophthora cactorum, а из 53 % - Ph. cambivora (Petri) Buis, Ph. cinnamomi Rands, Ph. drechsleri Tucker, Ph. megasperma Drechs. В местах посадки яблонь, не имевших симптомов поражения, эти виды встречались в 26 % случаев (JuJins, Cleyton, Sutton, 1979). В том же штате с 43 деревьев яблони изолированы штаммы Phytophthora cactorum, с

7-ми - Ph. cambivora, с 3-х - Ph. drechsleri, с одного - Ph. parasitica и

t

с двух - неидентифицированный штамм А-46.

В США, Канаде и Европе имело место заражение грибом этого же рода питомников яблони. Гриб Phytophthora cactorum был обнаружен в 56 из 112 проб почвы, собранной вокруг имеющих признаки заражения фитофторозом и внешне здоровых растений в 22 из 36 садов яблони в штате Нью-Йорк. Данный патоген был также обнаружен в 17 из 37 проб почвы, не бывшей в сельскохозяйственном использовании, из мест вблизи яблоневых садов (Jeffers, Aldivickle, 1988).

В Югославии в 1982 году было раскорчевано в результате гибели 2500 деревьев сорта Голден делишес после первых случаев их отмирания, наблюдавшихся в 1977 году (Cvjetkovic, 1986).

Phytophthora sp. была изолирована из больного ствола и корней подвоя ММ 106 на острове Хоккайдо, Япония (Suzui, Hoshino, 1979).

Районом наибольшего распространения фитофтороза на яблоне является Западная Германия, где, по сообщению профессора Г.Брауна (ФРГ), поражение охватывает в среднем 25-30 % плодовых насаждений, а в отдельных садах оно достигает 80 % (Дементьева, 1985).

Несмотря на наиболее яркую выраженность заболевания в Северной Европе, в Средиземноморских и южных странах также от-

мечены сильные вспышки болезни, свидетельствующие о серьезности этой проблемы и в теплом климате (Duncan, 1991).

Известны случаи поражения фитофторозом яблонь в Болгарии, Венгрии, Греции, Дании, Испании, Норвегии, Польше, Швейцарии, Швеции, Индии, Китае, включая Тайвань, на полуострове Кореи, Сальвадоре, Аргентине, Бразилии, Перу, Уругвае, Замбии, Марокко, Англии, Южной Родезии.

Косточковые породы.

В питомниках и садах США Phytophthora cactorum вызывает болезнь вишни, сливы, персика, миндаля, ореха (Smith a. Smith, 1925; Cameron, 1962). Из некротических тканей корней и корневой шейки деревьев персика в западном районе Великих Озер (США) были выделены изоляты Phytophthora tnegasperma, Ph. cryptogea и Ph. cactorum. Эти деревья имели плохой рост или были уже погибшими. Ph. cactorum и большинство изолятов, идентифицированных как Ph. cryptogea, оказались чрезвычайно вирулентными, вызывая более 90 % корневой гнили и 60-100 % гнили корневой шейки (Wilcox, Ellis, 1989).

Гниль корневой шейки персика известна и в Италии (Curzi, 1934).

В условиях Швейцарии гниль корневой шейки и корня вишни вызываются Phytophthora cactorum, Ph. syringae, Ph. megasperma, Ph. citricola, Ph. cryptogea и Ph. cambivora (Bolay, 1992).

Исследования Hardy и Swesithamparat (1988) по корневым гнилям, выращиваемых в контейнерах растений вишни в 14 питомниках Западной Австралии показали, что количество видов Phytophthora sp., связанных с каким-либо одним хозяином колебалось от 1 до 6, иногда у одного образца растения обнаруживали до 4 видов p. Phytophthora. Присутствие различных видов р. Phytophthora варьировало и в питомниках, где были обнаружены

все 8 видов, выявленных в ходе проводившегося исследования в Западной Австралии.

Ягодные культуры.

С начала 80-х годов в ФРГ все заметнее увеличивается пора-женность малины ранее неизвестной корневой гнилью. Возбудителем ее считается представитель p. Phytophthora, описанный как новый вид Ph. fragariae var. rubi (Brunner - Keinaht, Seemüller, 1990). Это агрессивный патоген, способный вызвать быструю гибель растений (Boudry, Morzieres, Suillard-Condat, 1990).

Грибные заболевания, а также заморозки поражают, как правило, 2-летние побеги. При фитофторозе поражаются молодые отпрыски. При выделении на искусственную питательную среду (кукурузный агар) среди колоний Fusarium sp., Cylindroarpon sp. и Rhizoctonia sp. встречались колонии с толстыми, несептированны-ми, слабоветвящимися гифами гриба Phytophthora sp. По морфологическим признакам гриб близок к Ph. fragariae. Большинство европейских сортов малины восприимчивы к фитофторозу (Bolay, Lauber, 1989).

В Германии, Японии, Австралии, Мексике фигофтороз считается опасным заболеванием плодовых культур и земляники (D'Ecriole, 1986; Matsuraki et al., 1980; Hardy, 1988; Ramirez, 1987). Гибель растений в зависимости от условий составляет от 1 до 50 %.

Francesco, Santa Olga, Magnanodi Sanlio Gaetano (1989) сообщают о проявлении в 1987 г. в некоторых теплицах в провинции Рагуса (Сицилия) сильного угнетения развития растений земляники в гидропонной культуре. Затем аналогичные симптомы были обнаружены в провинции Катания. В первое время зарегистрированы лишь отдельные пораженные растения, а затем заболевание охватило 60-80 % растений. Из пораженных растений выделен гриб Ph. cactorum.

Шмидль сообщает, что на юго-западе ФРГ потери урожая земляники от поражения Ph. cactorum в отдельные годы достигают 80 % (Дроздовский, Барбатунова, 1986).

Seipp (1982) отмечает, что сильновосприимчивыми к главнейшим патогенам земляники - Phytophthora fragariae (красная корневая гниль) и Ph. cactorum - являются сорта Тамелла, Глаза, Таго, Элиста.

В 1985 году в штате Огайо (США) на одном поле и даже растении отмечено развитие серой (Botrytis cinerea) и кожистой гнили плодов земляники, вызываемой Phytophthora cactorum (Grove, Madden, Ellis, 1985).

Кожистая гниль земляники остается спорадической. Хотя в отдельные годы она не проявляется на плантациях этой культуры, в другие она может поражать > 50 % полей (Madden, Ellis, Grove, Reynolds, Wilson, 1991).

Повсеместное заболевание фитофгорозом земляники, отмеченное впервые в 1962 году имеет место во Франции, где в отдельных случаях поражается до 80% растений (Molot et al., 1978; Boudry et ah, 1990).

В Германии фитофтороз является потенциально опасным заболеванием и приводит к полному отмиранию растений отдельных сортов земляники (Rode, 1981; Hanke et al., 1988).

Гриб Ph. fragariae известен как возбудитель заболевания, именуемого покраснением сердечек. Расы А1-А6 распространены на востоке США, а А7-А10, - на западе США. Наиболее вирулентная раса А5 поражает все промышленные сорта (Scott, Draper, 1976).

Фитофтороз корней или покраснение осевого цилиндра корня (Ph. fragariae Hickman) - широко распространенное заболевание земляники на плантациях в штате Коннектикут (США) (Molntyre, Walton, 1981).

Имеются сообщения из Швеции о серьезных экономических потерях при производстве земляники в связи с ее поражением фито-фторозом, вызываемым Ph. fragariae, проникшим сюда с интродукцией рано созревающего сорта Дульцита (Graberg, 1979; Gransbo, 1980). То же имеет место и в Швейцарии (Lauber, BUhmann, 1984). Начало болезни положили импортированные в страну сорта земляники (Bolay, Varady, Duerot, 1984).

С импортного посадочного материала земляники изолированы штаммы Ph. fragariae - возбудителя фитофтороза корней. Это первое обнаружение патогена в Египте (Moustafa, 1986).

Наблюдается значительное расширение ареалов одних болезней и вспышки других в регионах, где прежде они отсутствовали (Новотелыюва, Пыстина, Голубева, 1979).

Nickerson, Murray (1993) проводили исследования 35 изолятов Ph. cactorum с 13 сортов земляники, собранных в провинции Новая Шотландия (Канада). Было обнаружено 4 расы Ph. fragariae, которые получили название NS-1, NS-2, NS-3, NS-4. Наиболее распространенной расой является NS-2, которая обнаружена в 90 % случаев. Расы NS-1, NS-2 и NS-3 оказались идентичными американским расам, соответственно, А-4, А-6 и А-7, тогда как раса NS-4 сильно отличалась и может рассматриваться как новая.

В Англии и Уэльсе (Великобритания), где покраснение осевого цилиндра корней земляники, вызываемое Phytophthora fragariae, является одной из наиболее распространенных болезней этой культуры, контроль болезни определен принятыми законодательными актами. Законодательством разрешается инспекция любых посадок земляники, отбор материала, в том числе и для чисто научных целей (Page, 1984).

В целом фитофтороз за рубежом изучен довольно хорошо. Наряду с биологией и экологией возбудителя зарубежные исследо-

ватели большое внимание уделяют разработке комплекса мероприятий по защите плантаций земляники от заболевания (Дроздовский, Б арб ату нова, 1986).

В нашей стране, ввиду отсутствия РИ. Гга§апае, наибольшее число работ посвящено фитофторозу земляники, вызываемому РИ. сас1ошт. Согласно сообщению М.В.Горленко (1968), эта болезнь впервые была обнаружена Маклаковой в Ленинградской области и в 1964 году - Говоровой в Краснодарском крае. В 1972 году поражение ягод земляники, вызываемое РЬ. сасЮгиш, отмечено в Московской области (Говорова, 1992). В 1975 году в Ленинградской области фитофтороз привел к гибели до 25 % растений, а в очагах -до 50 % (Андреева, 1977).

Наиболее детальный и критический обзор работ последних лет, связанных с изучением фитофтороза земляники с изложением результатов собственных наблюдений, принадлежит Дроздовскому и Барбатуновой (1988).

По данным Э.М.Дроздовского и Г.А.Барбатуновой (1985), фитофтороз был обнаружен в Тульской, Брянской, Волгоградской, Владимирской, Смоленской и Гомельской областях. Ранее во всех этих районах, кроме Московской области, заболевание не было известно.

Фитофторозная кожистая гниль распространена также в Прибалтике и Крыму (Исаева, Шестопал, 1991). По данным Н.С.Новотольновой (1974), болезнь встречается в Саратовской области, на Дальнем Востоке, Урале и в Армении.

Наибольшее практическое значение имеют поражения грибом плодовых и ягодных растений из семейства розоцветных в умеренной зоне (Дьяков, 1991). Р.А.Богоявленская и А.Г.Вазюля (1981) сообщают, что в 1978 году произошло массовое увядание маточных

растений земляники в пленочной теплице совхоза Ильинско-Усово Московской области (посадка 1977 года, сорт Фестивальная).

Вспышка фитофтороза наблюдалась на маточниках земляники ОПХ НИЗИСНП и совхоза имЛенина Московской области в 19881989 гг. (Метлицкий, Головин, 1990).

В 1983 году на участке лаборатории отдела защиты растений НИЗИСНП встречались лишь отдельные ягоды с признаками фито-фторозной гнили, тогда как в 1985 г. от нее погибло более 60 % урожая некоторых сортов.

Как в 1984 году, так и в 1985 г. наиболее интенсивное развитие фитофторозной гнили ягод отмечалось в первой половине сбора урожая, что вело к гибели наиболее ценной (по качеству и цене реализации) части урожая (Дроздовский, Барбатунова, 1985).

Э.М.Дроздовский и Г.А .Барбатунова (1988), отмечая слабую изученность в нашей стране болезней плодовых и ягодных культур, вызываемых фитофторовыми грибами, констатируют тот факт, что также недостаточное внимание уделялось фитофторозу земляники, вызываемому РИ. сааогшп.

Необходимость защиты культурных растений и научного обоснования соответствующих мероприятий заставляет исследователей обратиться к изучению этих заболеваний и их возбудителей ввиду недостаточности или противоречивости имеющихся по ним научных данных. Первостепенное значение для решения этих практических вопросов имеют исследования по биологии фитофторовых грибов в конкретных местных условиях (Новотельнова, Пыстина, Голубева, 1979).

К настоящему времени заболевание распространилось и в ЦЧО, о чем свидетельствует обнаружение симптомов болезни с по�