Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Селекционно-иммунологическая характеристика устойчивости чеснока озимого (Allium sativum L.) к фузариозной гнили

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Селекционно-иммунологическая характеристика устойчивости чеснока озимого (Allium sativum L.) к фузариозной гнили"

□□3488569

На правах рукописи

ШЕСТАКОВА Ксения Сергеевна

УДК 635.262:631.524.86

СЕЛЕКЦИОННО-ИММУНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УСТОЙЧИВОСТИ ЧЕСНОКА ОЗИМОГО (ALLIUM SATIVUM L.) К ФУЗАРИОЗНОЙ ГНИЛИ

Специальности: 06.01.05 - селекция и семеноводство 06.01.06 - овощеводство

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

1 О ДЕК 2009

МОСКВА-2009

003488569

Работа выполнена во ВНИИ селекции и семеноводства овощных культур в 2007-2009 годах.

Научные руководители:

доктор сельскохозяйственных наук,

академик РАСХН Пивоваров Виктор Федорович

кандидат сельскохозяйственных наук,

старший научный сотрудник Никульшин Виктор Петрович

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук,

старший научный сотрудник Балашова Ирина Тимофеевна

кандидат сельскохозяйственных наук,

старший научный сотрудник Макаров Анатолий Андреевич

Ведущая организация - Российский государственный аграрный заочный университет

Защита диссертации состоится « $ » в/СЛООгасов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 220.019.01 при ВНИИ селекции и семеноводства овощных культур по адресу: 143080, Московская область, Одинцовский район, п/о Лесной городок, ВНИИССОК, сектор защиты диссертаций.

Факс: (495) 780-91 -78 E-mail: vniissok@mail.ru

aspirantura@vniissok.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИССОК Автореферат разослан « ^ » 2009 года

Учёный секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 220.019.01

доктор с.-х. наук, ст.н.с. ^ Пышная О.Н.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Чеснок, благодаря своим исключительным питательным, диетическим и лечебным свойствам, является одной из самых ценных овощных культур.

Одним из лимитирующих факторов, снижающих продуктивность и качество чеснока озимого, является вред, наносимый продукции грибными заболеваниями. В период вегетации и хранения наиболее вредоносной является фу-зариозная гниль, широко распространенная в последнее время, которая влечет за собой резкое снижение урожайности (более 50%) и ухудшение качества продукции.

В современных исследованиях актуальными остаются фитосанитарный мониторинг с целью контроля за структурой природных популяций главнейших возбудителей и выявления основного видового состава патогенов на чесноке озимом, выделение селекционно ценных источников и доноров устойчивости, а также изыскание эффективных способов борьбы против данного возбудителя.

В связи с этим, цепью наших исследований является иммунологическая характеристика чеснока озимого в связи с селекцией на устойчивость к фузари-озной гнили.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Провести оценку коллекционного материала чеснока на устойчивость к фузариозу и выделить формы, представляющие интерес для селекции в качестве источников устойчивости;

2. Изучить степень распространения и вредоносность фузариоза на чесноке в различных климатических зонах страны и идентифицировать видовой состав возбудителя Fusarium spp.;

3. Изучить этиологию возбудителей фузариозной гнили чеснока озимого в связи с селекцией на устойчивость;

4. Разработать методику искусственного заражения и оценки чеснока озимого на устойчивость к фузариозу;

5. Изучить эффективность применения биопрепаратов для защиты растений чеснока от фузариоза.

Научная новизна исследований. Впервые выявлены и идентифицированы на чесноке озимом четыре новых вида грибов рода Fusarium и комплекс грибов Gibberella fujikurai. Впервые изучено видовое разнообразие возбудителей фузариоза чеснока в разных географических зонах. Усовершенствованы элементы методики заражения и оценки чеснока озимого к фузаризу. Проведена дифференциация сортообразцов чеснока озимого и выделены источники устойчивости к фузариозной гнили. Установлена способность препарата Экогель повышать устойчивость чеснока к фузариозу.

Практическая значимость. Разработана методика заражения и оценки чеснока озимого на устойчивость к фузариозу, которая позволяет оценить селекционный материал в большем объеме на всех этапах селекционной работы.

Выделены сортоообразцы чеснока озимого как селекционно ценные источники устойчивости к фузариозу. В 2009 году в Государственную комиссию по сортоиспытанию передан новый сорт чеснока озимого Памяти Алексеевой для включения в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию на территории РФ.

Установлена эффективность обработки чеснока озимого Экогелем в дозе 25 мл/кг против фузариоза. Данный препарат рекомендуется для включения в программу регистрационных испытаний.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на II Всероссийской конференции по иммунитету растений к болезням и вредителям (ВИЗР, 2008), на отчётных сессиях аспирантов ВНИИССОК в 2007-2009 годах, на заседаниях научно-методического совета ВНИИССОК.

Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликованы методические рекомендации и 6 работ, 1 из которых в журнале «Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук», входящем в перечень ведущих рецензируемых научных изданий.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа изложена на /Х^страницах. состоит из введения, 3 глав, выводов, практических рекомендаций, списка использованной литературы и приложения. Диссертация содержит ДЛ.таблиц. / & рисунков, •О приложений. Список использованной литературы включает&^Онаименований, в том числе 3 ffi иностранных авторов.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Этиология возбудителя фузариозной гнили чеснока озимого;

2. Изучение иммунологической характеристики чеснока озимого на устойчивость к фузариозу. Элементы методики заражения и оценки чеснока озимого на устойчивость к фузариозной гнили;

3. Влияние регуляторов роста на продуктивность и устойчивость чеснока озимого к фузариозу.

Автор выражает свою искреннюю признательность кандидату с-х наук J1.T. Тиминой за неоценимую помощь в проведении экспериментальной работы и подготовке методических рекомендаций. Автор также благодарен доктору биологических наук И.Т. Балашовой, кандидатам с-х наук Л.И. Герасимовой и А.А. Масловой за рецензию диссертационной работы и методики.

2. УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Научные исследования проводили в 2007-2009 годах во ВНИИССОК в лаборатории иммунитета и защиты растений.

Объект исследований - чеснок озимый (Allium sativum L).Опыты проводили на образцах коллекционного питомника Московского отделения ВНИИР им. Н.И. Вавилова, Екатерининской опытной станции ВНИИР им. Н.И. Вавилова и ВНИИССОК. В изучении находились более 70 образцов чеснока озимого, а также районированные сорта селекции ВНИИССОК: Антонник, Петровский, Дубковский, Юбилейный Грибовский.

Опыты закладывали в соответствии с ГОСТ 46-39-75 на посевной и посадочный материал. Площадь делянки и размещение согласно ГОСТ 46-71-78 и «Методике полевого опыта» (Доспехов, 1985). Почвы опытных участков дерново-подзолистые, тяжелосуглинистые. Агрохимические свойства пахотного (0-20 см) слоя почвы следующие: содержание гумуса - 2,5-3,2 %, рНы=5,5; содержание Р205 - 160-180 мг/кг почвы. Плотность почвы - 1,05 г/см3, полная влагоемкость -119 мм.

В течение всего вегетационного периода проводили фенологические наблюдения и биометрические измерения, используя «Методику государственного сортоиспытания

сельскохозяйственных культур» (1975). Оценку хозяйственно ценных признаков проводили согласно «Методическим указаниям по селекции луковых культур» (1977).

Распространение фузариоза на чесноке озимом во время вегетации определяли визуально.

Идентификацию видов Fusarium spp. проводили методом микроскопиро-вания после выделения их в чистую культуру, используя определитель Нельсона (Nelson et al„ 1983).

Для изучения биологии возбудителя фузариоза использовали изоляты гриба из различных эколого-географических зон: Московской, Костромской, Пензенской, Брянской и Воронежской областей. Описание морфолого-культуральных признаков моноспоровых изолятов проводили по А.И. Райлло (1935, 1950), В.И. Билай (1955, 1977).

Изучение влияния температуры на патоген проводили путем высева культуры гриба на агаризованную среду Чапека с последующим помещением в термостат при температурах: +5, 10, 15, 20, 25, 30 °С.

Определение агрессивности изолятов Fusarium spp. проводили путем измерения скорости линейного роста инфекционного пятна.

Инокуляцию и оценку сортообразцов проводили по авторской методике, разработанной во ВНИИССОК, применяя четырехбалльную шкалу учета.

В исследованиях по изучению влияния препаратов на урожайность и устойчивость чеснока озимого к фузариозу использовали следующие препараты:

1) Стимулятор роста Амир - 100 мг/л;

2) Амир + Селенат натрия - 100 мг/л + 10 мг/л;

3) Экогель - 25 мл/кг - замачивание зубков перед посадкой.

За контроль были взяты зубки чеснока, замоченные в воде, а эталоном были зубки, обработанные регулятором роста растений Альбит (1 мл/л воды) путем намачивания их перед посадкой.

Статистическую обработку полученных результатов осуществляли на ПК, используя пакет прикладных программ Microsoft Excel 95, а также методы дисперсионного и корреляционного анализов по Доспехову (1985).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 1. Этиология возбудителя фузариозной гнили чеснока озимого

1.1. Фитосанитарный мониторинг болезней чеснока озимого в различных климатических зонах

Видовой состав микрофлоры непостоянен, он подвержен изменениям в связи с естественной миграцией патогенов и хозяйственной деятельностью человека. Различные климатические условия нашей страны создают возможность широкого распространения многих заболеваний на различных овощных культурах, в том числе и на чесноке, поэтому мониторинг пораженности чеснока следует проводить, охватывая площади в различных регионах России.

Фитосанитарный мониторинг позволяет контролировать прогрессирующий темп микроэволюции в популяциях большинства возбудителей болезней, кроме того, он проводится с целью выделения и создания селекционно ценных источников стрессоустойчивости и продуктивности.

Мониторинг, проведенный перед уборкой чеснока за годы исследований (рис. 1), позволил установить состав патогенного комплекса в Московской, Пензенской, Брянской, Костромской и Воронежской областях.

□ Fusarium

□ Alternaria q Penicillium в Botrytis

□ Pitium

□ Stemfillium в Torulla

Регион

Рис.1. Мониторинг пораженности чеснока болезнями перед уборкой (2008-2009 годы)

В патогенезе чеснока во всех исследуемых областях участвовали возбудители смешанных гнилей - это Fusarium spp., Alternaría tenuissima, Pénicillium spp., Botrytis cepa, Stemfillium alli, Pitium spp. и Torulla alli. Однако основу патогенного комплекса везде составляют Fusarium spp., a Alternaría tenuissima и возбудители голубой плесени - Pénicillium spp.

В Московской области наблюдается наибольшее число пораженных фу-зариозом растений (30,4%). Это связано с наличием инфекции и погодными условиями 2008 года. В течение вегетационного периода на листьях чеснока в Московской области уже наблюдалось обильное поражение фузариозом, а перед уборкой в условиях повышенной влажности, когда количество осадков превысило среднемноголетнее значение на 64,3 мм, степень поражения еще повысилась. Кроме фузариоза, патогенный комплекс чеснока в Московской области был представлен факультативными патогенами - Alternaría tenuissima (7,6%), Pitium spp. (7,0%), Pénicillium spp. (9,1%), Botrytis cepa (7,9%), Stemfillium alli (1,8%) и Torulla alli (3,2%).

Проведенный фитопатологический анализ состояния чеснока в Костромской, Воронежской, Брянской и Пензенской областях показал, что в основном растения поражались фузариозом и голубой плесенью, но, несмотря на это, общее количество поврежденных растений намного меньше, чем в Московской области. Это, по нашему мнению, связано с различными почвенно-климатическими условиями. Необходимо отметить, что наименьшее распространение фузариоза отмечено на чесноке в более южных областях - Пензенской, Воронежской и Брянской.

Таким образом, проведенный нами фитосанитарный мониторинг по областям позволил установить, что фузариоз на сегодняшний день - наиболее распространенное и вредоносное заболевание чеснока озимого.

Первые признаки фузариозного увядания на чесноке озимом проявляются при пожелтении и отмирании молодых верхушечных листьев растений. Обычно растения чеснока заражаются патогеном с донца, причем грибная инфекция проникает в корни, что вызывает необратимые изменения в сосудистой системе. На луковицах в области донца разрастается налет мицелия белого, иногда

розового или желтого цвета, с визуально различимыми спородохиями. На зубках чеснока болезнь проявляется в виде некротических пятен, сначала в виде точек или язвочек небольшого размера, затем во время хранения мицелий разрастается, пятна увеличиваются и распространяются на весь зубок.

Для обоснования иммунологической защиты недостаточно знать только видовую принадлежность патогенных комплексов. Необходимо исследовать их внутривидовую структуру и потенциал вирулентности. Чтобы выявить наличие и очаги локализации фузариоза на растениях чеснока, мы исследовали луковицы, стебель и бульбочки одного растения различных сортообразцов (табл.1).

Таблица 1

Сравнительная оценка пораженности растений чеснока озимого (2008-2009 годы)

№ образ ца Зубки Стебель Бульбочки

Fusarium Alternaría Botrytis Pénicillium Fusarium Alternaría Botrytis Pénicillium Fusarium Alternaría Botrytis Pénicillium

1 +++ + + +++ + ++

2 +++ + ++ + ++ ++

3 +++ +++ ++ + ++

5 +++ ++ + ++

9 +++ +++ ++ +++

10 +++ + +++ ++ +

25 +++ + +++ ++ ++

38 ++ + + + ++ + ++ + +

39 +++ +++ + + +++

41 +++ +++ + + ++ +

Примечание: поражение + - слабое ++ - среднее +++ - сильное

Результаты исследований показали, что зубки, стебель и бульбочки поражаются целым комплексом возбудителей: Fusarium spp., Alternaria tenuissima, Botrytis сера и Pénicillium spp.

Анализ образцов показал, что Fusarium spp. в большей степени поражает зубки и стебли, в меньшей - бульбочки. Для последних было характерно в основном наличие такого заболевания как Botrytis, которое практически не встречалось на зубках и стеблях исследуемых растений. Кроме серой гнили на буль-бочках были также зафиксированы Fusarium, Altemaria и Pénicillium.

Таким образом, можем сказать, что на растениях чеснока в большей степени распространен фузариоз. Это объясняется тем, что данные грибы чрезвычайно пластичны. Обладая изменчивостью и высокой адаптивностью, грибы рода Fusarium грудноискоренимы, несмотря на применение химических средств борьбы с ними (Hewett, 1974; Sidhu, 1983).

1.2. Видовой состав возбудителей фузариоза на чесноке озимом

На питательной среде проявляются основные морфолого-культуральные признаки каждого возбудителя, которые помогают идентифицировать их видовую принадлежность.

В настоящей работе диагностика видов Fusarium проведена на питательной среде Чапека, используя определитель Нельсона П.Е., в котором изложена обновленная таксонометрия грибов рода Fusarium.

В результате исследований нами были выделены и идентифицированы восемь видов фузариев из Московской, Брянской, Костромской, Воронежской и Пензенской областей, вызывающих гниль чеснока: F. oxysporum, F. equiseti, F. avenaceum, F. solani, F. semitectum, F. subglutinans, F. proliferatum и F. sambucinum и комплекс грибов Gibberella. Из них 4 вида ранее не были отмечены в отечественной литературе - это F. avenaceum, F. semitectum, F. subglutinans и F. proliferatum.

По данным результатов таблицы 2, можно сделать вывод, что популяция фузариумов представлена наиболее разнообразными видами в Московской и Брянской областях, наибольший вес в структуре занимает F. solani, F. oxysporum, F. equiseti и F. proliferatum.

Надо отметить, что популяция фузариумов представлена наиболее разнообразными видами в Московской и Брянской областях. Из всех идентифициро-

ванных видов - наиболее распространенные группы грибов в большинстве областей: F. solani, F. equiseti, F.proliferatum и F.sambucinum

Таблица 2

Видовое разнообразие и распространенность грибов рода Fusarium на чесноке в различных регионах России (2008-2009 годы)

Виды Fusarium Распространенность по регионам

Москва Брянск Кострома Пенза Воронеж

F. oxysporum X X X

F. equiseti X X X X

F. avenaceum X X X

F. solani X X X X

F. semitectum X X

F.subglutinans X X X

F.proliferatum X X X X

F.sambucinum X X X X

1.3. Биологические особенности видов рода Fusarium

Для выявления патогенности и агрессивности выделенных изолятов мы проводили заражение зубков чеснока при температуре, варьирующей от +5 до +30°С (рис. 2).

Температура, С

' F. equiseti F. avenaceum F. solani " F. subglutinans

— 'F. proliferatum F. oxysporum 1 Fsambucinum F. semitectum

Рис 2. Влияние температуры на пораженность Fusarium spp. зубков чеснока сорта Юбилейный Грибовский

У всех видов Fusarium уже при +5°С наблюдалось инфицирование растений. Для видов F. equiseti, F. solani, F. oxysporum, F. semitectum и F. sambucinum оптимальной температурой для инокуляции и развития болезни на зубках является +20°С, а для видов F. avenaceum и F. subglutinans и F. proliferatum- +30°С.

Наибольшее распространение и развитие болезни на зубках относительно других видов при всех температурах отмечено у F. solani и F. oxysporum. Так, при оптимальной температуре +20°С мацерация ткани на зубке составляла 20,8 мм и 18,1 мм соответственно, тогда как у других видов при оптимальных температурах площадь поражения колебалась в пределах от 8,7 до 9,5 мм. Очевидно, что из всех видов наиболее восприимчив к температуре F. solani, а менее чувствителен - F. subglutinans, так как колебания температур в незначительной степени влияют на поражение зубков.

Проведенное исследование показало, что все изученные нами виды патогенны, но различаются по агрессивности. Степень агрессивности видов определяли в зависимости от скорости линейного роста инфицированных пятен.

К сильноагрессивным видам отнесли F. solani и F. oxysporum, скорость роста у которых составляла более 2 мм в сутки; к среднеагрессивным - F. avenaceum, F. proliferatum и F. subglutinans (скорость роста 1-2 мм в сутки), к слабоагрессивным -F. equiseti, F. sambucinum и F. semitectum со скоростью роста меньше 1 мм в сутки.

2. Методика заражения и оценки устойчивости чеснока озимого к фузариозной гнили

2.1. Выбор органа растения чеснока озимого для инокуляции

Известно, что фузариоз поражает различные органы растения чеснока. Здесь большую роль играет такой фактор, как физиологическое состояние ино-кулируемого органа растения чеснока. Для выявления более восприимчивой части растения к фузариозу было проведено искусственное заражение зубков, листьев и стрелок Fusarium spp. (табл. 3).

По результатам опыта было обнаружено, что из всех органов растения чеснока менее всего подвержена поражению стрелка. Развитие мицелия на стрелке произошло лишь при поражении F. solani и F. oxysporum из Московской области, во всех остальных случаях не наблюдалось даже внедрение патогена.

Поражение и развитие фузариума на зубках и листьях чеснока отмечено при инокуляции всеми изолятами Равапит $рр., однако распространение и внедрение патогена на зубках происходило значительно медленнее, чем на листьях.

Таким образом, наиболее восприимчивым органом к фузариозу у растений чеснока озимого является лист.

Таблица 3

Поражение различных органов чеснока озимого сорта Юбилейный Грибовский при искусственном заражении Fusarium spp., (мм)

Возбудитель Московская область Брянская область

зубок лист стрелка зубок лист стрелка

F. oxysporum 11,9 10,2 3,2 6,6 7,1 -

F. cquiseti 6,0 6,5 - 5,2 6,0 -

F. avenaceum 7,0 7,2 - 5,2 6,2 -

F. solani 10,7 13,2 5,0 5,8 6,0 -

F. semitectum 5,4 5,0 - 4,9 6,0 -

F. subglutinans 4,9 5,1 - - - -

F. proliferatum 5,0 5,1 - 8,7 9,1 -

Также было установлено, что между степенью поражения зубков чеснока и листьев существует положительная корреляция (г=0,86). Следовательно, для оценки сортообразцов на устойчивость к фузариозу можно использовать как листья, так и зубки чеснока.

Таким образом, можно дважды за сезон проводить оценку чеснока на устойчивость к патогенам: в период вегетации по листьям и в период хранения по зубкам, используя при этом наиболее агрессивный вид.

2.1 Методы заражения чеснока озимого фузариозом

Выбор метода заражения, используемого при оценке чеснока озимого на устойчивость к фузариозу, во многом зависит от биологии паразита и этапа селекционной работы. Рекомендуемые методы заражения:

1. Использование провокационно-инфекционного фона (многолетнее выращивание монокультуры);

2. Создание искусственного инфекционного фона (внесение инфекционного материала в почву);

3. Искусственное заражение в лабораторных условиях.

Для визуальной оценки, отражающей количественную и качественную стороны поражения растения, используют иммунологическую шкалу в баллах. Учет поражения зубков и листьев чеснока фузариозом проводили по разработанной нами шкале (табл. 4).

Таблица 4

Иммунологическая характеристика пораженности растений чеснока фузариозом

Типы устойчивости Шкала поражения, балл Симптомы поражения фузариозом Развитие болезни, Я

Практически устойчивые 1 Очень слабая мацерация ткани 1-25%

Слабовосприимчивые 2 Мацерация ткани составляет не более 1/4 поверхности 26-50%

Средне-восприимчивые 3 Сильная мацерация ткани на 1/2 и более поверхности 51-75%

Сильновосприимчивые 4 Очень сильная мацерация ткани на 3/4 и более поверхности >75%

2.2. Проведение оценки устойчивости растений чеснока озимого в зависимости от инфекционного фона

Нами была проведена сравнительная оценка устойчивости к фузариозу образцов чеснока озимого на разных инфекционных фонах выращивания: провокационном, искусственном и лабораторном (по отдельнным органам). Для установления зависимости между оценкой чеснока озимого по признаку устойчивости к фузариозу на различных фонах была рассчитана корреляция (табл. 5).

Таблица 5

Корреляция между устойчивостью к фузариозу чеснока озимого на различных инфекционных фонах

Оценка на искусственном фоне Оценка на провокационном фоне

Оценка на провокационном фоне 0,58 -

Оценка в лабораторных условиях 0,81 0,61

Проведенная в лабораторных условиях оценка 60 образцов сильно коррелировала с результатами оценки этих образцов на искусственном фоне (г=0,81),

что подтверждает достоверность оценки в условиях искусственного заражения. Наблюдалась средняя корреляция между оценкой образцов на провокационном и искусственном фоне (г=0,58) и между оценкой образцов на провокационном фоне и в лабораторных условиях (г=0,61).

Таким образом, для оценки образцов чеснока озимого по признаку устойчивости к фузариозу целесообразно использовать:

• искусственный фон как более жесткий для проведения отбора;

• провокационный фон - для оценки и дифференциации образцов по группам устойчивости.

23. Оценка коллекционного материала чеснока озимого на устойчивость к фузариозу

По признаку устойчивости к фузариозу была проведена оценка 60 сорто-образцов чеснока озимого на провокационном и искусственном фонах, а также при искусственном заражении в лабораторных условиях. В качестве стандарта устойчивости использовали сорт Дубковский, в качестве стандарта восприимчивости - сорт Юбилейный Грибовский.

Выделена группа перспективных образцов с низким баллом поражения при всех изучаемых условиях заражения. Часть образцов в условиях искусственного инфекционного фона была слабо поражена фузариозом, тогда как в лабораторных условиях балл их поражения был значительно выше.

На рисунке 3 представлено распределение образцов чеснока озимого при искусственных условиях заражения. Проведенная оценка позволила выявить, что 3% образцов при заражении в лабораторных условиях не имели признаков поражения, на искусственном инфекционном фоне таких растений было 8,3%, в условиях провокационного фона - более 20%.

51%

Й Практически устойчивые О Средневосприимчивые

Рис. 3. Распределение образцов чеснока озимого по степени устойчивости к фузариозу в лабораторных условиях (2008 год)

По результатам проведенной оценки в различных условиях заражения был выделен ряд образцов, представляющих практический интерес для селекции. У данной группы образцов наблюдался низкий балл поражения. Кроме того, они обладали хозяйственно ценными признаками (табл. 6).

Таблица 6

Характеристика сортообразцов чеснока озимого с повышенной устойчивостью к фузариозу (2007-2009 годы)

№ образца Балл поражения Масса луковицы, г Урожайность, т/га

5262 1,5±0,02 47 7,1 ±0,2

2286 1,3+0,03 55 8,2±0,2

5254 1,1+0,01 42 6,3±0,1

5103 1,5+0,02 35 5,2±0,2

2965 1,4±0,04 42 6,3±0,3

014 1,5±0,02 47 7,0±0,2

Селекционный образец под номером 014 в 2009 году передан в Государственную комиссию по сортоиспытанию для включения его в Государственный реестр селекционных достижений как новый сорт чеснока озимого Памяти Алексеевой (рис. 4).

Й Слабовосприимчивые й Сипьновосприимчивые

Рис. 4. Сорт чеснока озимого Памяти Алексеевой

2.4 Влияние содержания аллицина в сортообразцах чеснока озимого на устойчивость к фузариозу

Известно, что значительная часть биологической активности чеснока связана с содержанием в зубках аллицина, который образуется при повреждении тканей зубка. В результате наших исследований было установлено, что существует прямая положительная корреляция (г=+0,89) между степенью поражения сортообразцов чеснока озимого и уровнем содержания аллицина в нем. Чем больше была концентрация аллицина, тем выше устойчивость образца. Так, при помещении в лунку на среде Чапека в чашки Петри кашицы чеснока сорт Петровский, с высоким содержанием аллицина образовывал стерильную зону (табл. 6).

Грибы рода Fusarium, выделенные с моркови, фасоли и огурца, не росли в этой чашке, и только фузариум с чеснока образовывал колонии гриба, но диаметром не более 20 мм, дальнейшему разрастанию мицелия препятствовала образовавшаяся стерильная зона.

Сорта с более низким содержанием аллицина (Дубковский, Юбилейный 07) не образовывали стерильной зоны, вследствие чего в чашке росли все грибы рода Fusarium, посеянные на среду.

Таблица 6

Влияние содержания аллицина в сортообразцах чеснока озимого на устойчивость к фузариозу

Вариант опыта Содержание аллицина, % Диаметр стерильной зоны, мм Диаметр колоний возбудителя Б. ох15рогит, мм

Контроль -среда Чапека - отсутствует колонии гриба по всей поверхности чашки

Петровский 2,23±0,25 8,2±0,21 18+0,01

АнтоьЛж 2,04±0,02 3,5±0,02 28±0,09

Юбилейный Грибовский 1,96±0,02 отсутствует 75±0,21

Дубковский 1,88±0,11 отсутствует 70+0,25

Юбилейный 07 1,82±0,01 отсутствует 80±0,31

3. Влияние регуляторов роста на продуктивность и устойчивость чеснока озимого к фузариозу

В полевых условиях во время вегетации проводили учет урожайности и

пораженности фузариозом растений чеснока озимого, обработанных перед посадкой биопрепаратами. Исследования проводили на восприимчивом сорте Юбилейный Грибовский и относительно устойчивом сорте Петровский.

На рисунке 5 видно, что восприимчивый сорт Юбилейный Грибовский в контроле был поражен на 17%.

контроль альбит амиросел амир зкогель

препараты

□ Юбилейный Грибовский ■ Петровский

Рис. 5. Влияние стимуляторов роста на устойчивость Allium sativum L. к фузариозной гнили (2007-2009 годы)

Обработка всеми испытываемыми биопрепаратами повышала устойчивость растений к фузариозу. Наиболее эффективным оказался препарат Эко-гель, при обработке которым было поражено лишь 5,6% растений

Необходимо отметить, что более восприимчивый к фузариозу сорт Юбилейный Грибовский оказался отзывчивым на обработку всеми биопрепаратами, а у устойчивого сорта Петровский наблюдалось статистически значимое повышение устойчивости к фузариозу только при обработке Экогелем.

Обработка растений Амиром и Экогелем оказывала наибольшее положительное влияние на урожайность у сорта Юбилейный Грибовский. У сорта Петровский существенно более значимое увеличение урожайности наблюдалось только при использовании Экогеля (рис. 6).

9 8 7 6

Урожайность, ^ т/га

4

3 2 1 О

контроль альбит амиросел амир экогель

Препаааты

й Юбилейный Грибовский □ Петровский

Рис. 6. Влияние стимуляторов роста на урожайность чеснока озимого (Allium sativum L) (2007-2009 годы)

Обработка всеми биопрепаратами способствовала более мощному развитию растения чеснока, увеличивала площадь листовой пластинки и высоту растения, однако повышение урожайности и снижение пораженное™ растений чеснока фузариозом наблюдалось только после обработки Экогелем.

Выводы

1. Установлено, что по степени распространения в Нечерноземной и Центрально-Черноземной зонах заболевания чеснока озимого располагаются (по мере убывания) следующим образом: фузариозная гниль (возбудитель Fusarium spp.), альтернариоз (возбудитель Alternaria tenuissima), голубая плесень (Pénicillium spp.), серая гниль (возбудитель Botrytis сера) и черная плесень.

2. Из зубков чеснока озимого в период вегетации выделено и идентифицировано 8 видов грибов рода Fusarium, обладающих различными морфолого-культуральными признаками: F. oxysporum, F. equiseti, F. avenaceum, F. solani, F. semitectum, F. subglutinans, F. prolileratum и F. sambucinum.

3. Установлено, что все выделенные виды рода Fusarium являются патогенами чеснока. По степени агрессивности они разделены на сильноагрессивные - F. solani, F. oxysporum; среднеагрессивные - F. avenaceum, F. subglutinans, F. proliferatum и слабоагрессивные - F. sambucinum, F. semitectum, F. equiseti. Установлена оптимальная температура для инокуляции F. solani и F. oxysporum местной популяции - +20°С. Данные виды рекомендуются использовать при искусственной оценке чеснока на устойчивость к фузариозу.

4. Разработан ускоренный метод искусственного заражения и оценки чеснока озимого на устойчивость к фузариозной гнили, который включает заражение зубков или листьев мицелием на агаровом блоке или конидиальной суспензией 10-12-дневной культуры грибов с последующим учетом поражения по разработанной нами четырехбалльной шкале устойчивости.

5. По результатам оценки коллекции чеснока озимого установлена дифференциация сортоообразцов по степени устойчивости к фузариозу. Сортооб-разцы к-2286, к-5254, к-5103, к-2965 и к-5262, благодаря комплексу хозяйственно ценных признаков и высокой степени устойчивости к фузариозу, могут быть рекомендованы как наиболее перспективные для дальнейшей селекции.

6. Обработка всеми биопрепаратами способствовала более мощному развитию растений чеснока, увеличивала площадь листовой пластинки и высоту растения, однако статистически значимое повышение урожайности и снижение пораженности растений чеснока фузариозом наблюдалось только после обработки Экогелем.

Практические рекомендации

1. Заражение и оценку исходного материала чеснока озимого на устойчивость к фузариозу следует проводить согласно разработанной нами «Методике заражения и оценки чеснока озимого на устойчивость к фузариозу» (М., 2009).

2. Коллекционные образцы к-5262, к-2286, к-5254, к-5103, к-2965, благодаря комплексу хозяйственно ценных признаков и высокой степени устойчивости к фузариозу, могут быть рекомендованы как источники стрессоустойчиво-сти и продуктивности для дальнейшей селекционной работы.

3. Рекомендуется включить в программу регистрационных испытаний предпосадочную обработку зубков чеснока озимого экологически безопасным препаратом Экогель в дозе 25 мл/кг для стимуляции роста растений и снижения потерь чеснока от фузариоза.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Шестакова К.С. Патогенная микрофлора чеснока озимого (Allium sativum L.) / В.Ф. Пивоваров, В.П. Никульшин, Л.Т. Тимина, К.С. Шестакова // Вестник российской академии сельскохозяйственных наук. - М., 2009. - № 5. -С. 63-64.

2. Шестакова К.С. Вредоносные заболевания чеснока озимого (Allium sativum L.) / К.С. Шестакова, Л.Т. Тимина, В.П. Никульшин / Сб. материалов конф. «Защита растений - достижения и перспективы». - Кишинев, 2009.

3. Шестакова К.С. Индукция устойчивости чеснока озимого к фузариозу под действием препаратов / В.П. Никульшин, Л.Т. Тимина, К.С. Шестакова // Культурные растения для устойчивого сельского хозяйства в XXI веке. - М., 2008. - Т. 3. -С. 483-487

f. Шестакова К.С. Устойчивость к фузариозу - основной критерий создания высокопродуктивных сортов чеснока озимого / В.П. Никульшин, Г.А. Старых, Л.Т. Тимина, К.С. Шестакова / Сборник Ш науч.-практ. конф. «Ресурсосберегающее земледелие на рубеже XXI века». - М., 2009.

^Шестакова К.С. Селекция чеснока озимого (Allium sativum L.) на устойчивость к фузариозу / В.П. Никульшин, К.С. Шестакова / Сб. Всерос. науч.-практ. конф. «Актуальные вопросы овощеводства и плодоовощеводства». -Екатеринбург, 2009. - С. 87-89

Методика заражения и оценки чеснока на устойчивость к фузариозу /В.Ф. Пивоваров, Л.Т. Тимина, В.П. Никульшин, К.С. Шестакова. - М., 2009. -25 с.

Верстка н печать: ООО «Полиграф Плюс», 143080. Московская область. Одиндоскии район. д.п. Лссной городок, ул. Воюальная. Д. 28 ты; (495) 597-48-38, (495) 597-48-6« Подписано а лечат» 06.1! .2009 г.. тираж 100 экз.

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Шестакова, Ксения Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. История и значение культуры чеснока озимого.

1.2. Ботаническая характеристика и биологические особенности культуры чеснока озимого.

1.3. Распространение и вредоносность фузариоза на чесноке озимом.

1.4. Условия развития возбудителя фузариозной гнили чеснока озимого.

1.5. Особенности селекции растений на устойчивость к болезням.

1.6. Биопрепараты как один из перспективных методов защиты растений чеснока озимого от фузариоза.

2. ЦЕЛИ, ЗАДАЧИ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Цели и задачи исследований.

2.2. Научная новизна и практическая значимость работы.

2.3. Условия и место проведения исследований.

2.3.1. Агроклиматические условия вегетационных периодов за годы исследований.

2.4. Объекты и методика исследований.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. ЭТИОЛОГИЯ ВОЗБУДИТЕЛЯ ФУЗАРИЗНОЙ ГНИЛИ ЧЕСНОКА ОЗИМОГО

3.1.1. Фитосанитарный мониторинг болезней чеснока озимого в различных климатических зонах.

3.1.2. Вредоносность фузариоза на чесноке озимом.

3.1.3. Диагностика видового состава грибов рода Fusarium.

3.1.4. Влияние температурного фактора на развитие грибов рода Fusarium.т.

3.1.5. Фитотоксичность грибов рода Fusarium.

3.2. МЕТОДИКА ЗАРАЖЕНИЯ И ОТБОР СОРТООБРАЗЦОВ ЧЕСНОКА ОЗИМОГО УСТОЙЧИВЫХ К ФУЗАРИОЗУ

3.2.1. Выбор инфекционной нагрузки.

3.2.2. Выбор органа растения чеснока озимого для инокуляции.

3.2.3. Выбор способа инокуляции.

3.2.4. Проведение оценки устойчивости растений чеснока озимого в зависимости от инфекционного фона.

3.2.5. Оценка сортообразцов чеснока озимого на устойчивость к фузариозу на провокационно-инфекционном фоне.

3.2.6. Оценка коллекционного материала чеснока озимого на устойчивость к фузариозу в лабораторных условиях.

3.2.7. Оценка коллекционного материала чеснока озимого на устойчивость к фузариозу на искусственном фоне.

3.2.8. Влияние содержания аллицина в сортообразцах чеснока озимого на устойчивость к фузариозу.

3.3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТИМУЛЯТОРОВ РОСТА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ ЧЕСНОКА ОЗИМОГО

К ФУЗАРИОЗУ

3.3.1. Влияние биопрепаратов на рост и развитие растений чеснока озимого.

3.3.2. Влияние биопрепаратов на устойчивость чеснока озимого к фузариозу.

3.3.3. Влияние биопрепаратов на продуктивность чеснока озимого.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Селекционно-иммунологическая характеристика устойчивости чеснока озимого (Allium sativum L.) к фузариозной гнили"

Чеснок, благодаря своим исключительным лечебным, вкусовым и питательным свойствам является одной из самых ценных овощных культур.

Большое количество форм и сортов позволило чесноку распространиться практически во всех районах земли.

По данным (ФАО) продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, валовое производство чеснока в мире превысило 10 миллионов тонн в год. Площадь, занимаемая этой культурой, насчитывает около 980 тысяч гектаров. Средняя урожайность - 12 тонн с гектара.

Самый крупный производитель чеснока - Китай: с площади 483 тысячи гектаров там собирают в среднем около 6,5 млн. тонн чеснока при урожайности 13,4 тонны с гектара. Китай является ведущим поставщиком чеснока на продовольственный рынок России. Следом за ним идут Индия, Египет и Южная Корея. Египет имеет не самую большую площадь под чесноком, однако, урожайность в этой стране самая высокая в мире — 23,2 т/га.

В России товарно-промышленного производства чеснока не было прежде, нет и теперь. Площадь под товарными посевами этой культуры в советские времена составляла не более полутора тысяч гектаров. Средняя урожайность не превышала 3-х тонн с гектара. К настоящему моменту чесночные плантации уменьшились вчетверо, а в сельхозпредприятиях юга России они являются побочной отраслью овощеводства.

Производство чеснока в России сосредоточено сегодня в основном на приусадебных участках, в фермерских хозяйствах и на огородных сотках. Так, если в 1990 году площадь под чесноком составляла 1130 га, урожайность - 2,6 т/га и валовой сбор - 2938 т, то в 1998 году эти показатели были, соответственно: 300 га, 1,5 т/га и 450 т. При этом в сельхозпредприятиях площадь под этой культурой составляла 40 га, а валовой сбор был - 60 т. (Агафонов А.Ф., Алексеев В.А.,2004). Общая же потребность в чесноке в России на сегодняшний день составляет около 300 тыс. тонн в год, фактическое же производство во всех хозяйствах - 219 тыс. тонн.

Чеснок употребляют все народы мира. Он входит в состав многих пряных смесей. В луковице чеснока содержится воды 64,66% и сухого вещества 35,34%, в т.ч. 26,31% углеводов: 6% белка;0,06% жира; 0,77% клетчатки и 1,44% золы. (Эренбург П.М., 1948; Княгиничев М.И., 1951; Слепко Г.И. 2000). Чеснок богат витаминами С (в луковице 8-10 мг., в листьях - до 55 мг.) A, D, В, РР, каротином, минеральными веществами (йод, фосфор, кальций, магний), органическими кислотами и ароматическими веществами. Специфический запах чеснока обусловлен содержанием эфирного масла в количестве от 0,005 до 0,009%. Основными формами углеводов являются ди-и полисахариды. Чеснок содержит также в своем составе аминокислоты, особенно он богат лизином (Anantakrishnan С.Р., Venkataraman P.R., 1940; Шиврина А.Н., 1961, А.В. Андреева, 1970; Слепко Г.И. 2000). По содержанию тиамина чеснок превосходит все другие овощи.

В кулинарии чеснок добавляют в салаты, супы, соусы, мясные, крупяные, овощные, грибные, рыбные и многие другие блюда. В США, Англии и некоторых других странах в салаты добавляют листья чеснока (Еременко JI.JI.,1988).

В народной медицине чеснок используется против атеросклероза, при катарах дыхательных путей, астме, туберкулезе, расстройстве пищеварения и глистных заболеваниях. Чеснок способствует снижению кровяного давления, увеличению силы сердечных сокращений и многих других заболеваниях.

Одним из факторов нестабильности урожайности чеснока, как и многих других овощных культур, является поражение грибными заболеваниями

Потери, которые несет мировое сельское хозяйство в результате поражения болезнями и вредителями, огромны. Болезни и вредители растений уносят около 20-30% урожая сельскохозяйственных культур (Рассел Г.Э.,1982).

В последнее время нарастает вредоносность фузариоза чеснока, что проявляется в резком снижении урожайности растений и ухудшении качества продукции. Количество пораженных растений может достигать 70%, что вызывает в период хранения потери урожая в размере от 17,8 до 50%. Источником инфекции могут быть почва, посадочный материал и вегетирующие растения. Выведение устойчивых и толерантных сортов считается наиболее эффективным, надёжным и дешёвым способом сохранения урожая. По мнению Пивоварова В.Ф., Балашовой Н.Н. (1999), оно приобретает особую ценность в связи с решением актуальнейшей проблемы сегодняшнего дня — охраны окружающей среды, снижения пестицидной нагрузки.

Экономический эффект от создания и возделывания устойчивых сортов в десятки раз выше, чем при использовании химических средств защиты, применение которых, кроме того, ведет к загрязнению окружающей среды (Фадеев Ю.Н.,1981). Таким образом, создание и использование в практике защиты растений устойчивых и толерантных к болезням сортов — один из самых экологически чистых методов защиты от болезней, но, однако, и этот метод не лишен недостатков, так как порог устойчивости преодолевается патогенами достаточно быстро.

В связи с этим в настоящее время все большее внимание привлекают биопрепараты, обладающие ростостимулирующим и защитным действием от патогенов. Биостимуляторы влияют не только на морфофизиологические показатели и продуктивность растений, но и на метаболические и синтетические реакции. Кроме того, они малотоксичны для человека, животных, растений, полезных микроорганизмов и имеют низкую норму расхода.

Таким образом, в современных исследованиях актуальными остаются фи-тосанитарный мониторинг с целью контроля за структурой природных популяций главнейших возбудителей и выявления основного видового состава патогенов, а также выделение селекционно-ценных источников и доноров устойчивости.

Заключение Диссертация по теме "Селекция и семеноводство", Шестакова, Ксения Сергеевна

Выводы

1. Установлено, что по степени распространения в Нечерноземной и Центрально-Черноземной зонах России заболевания чеснока озимого располагаются (по мере убывания) следующим образом: фузариозная гниль (возбудитель Fusarium spp.), альтернариоз (возбудитель Alternaria tenuissima), голубая плесень (Penicillium spp.), серая гниль (возбудитель Botrytis сера) и черная плесень.

2. Из зубков чеснока озимого в период вегетации выделено и идентифицировано 8 видов грибов рода Fusarium, обладающих различными морфолого-культуральными признаками: F. oxysporum, F. equiseti, F. avenaceum, F. solani, F. semitectum, F. subglutinans, F. proliferatum и F. sambucinum.

3. Установлено, что все выделенные виды рода Fusarium являются патогенами чеснока. По степени агрессивности они разделены на сильноагрессивные - F. solani, F. oxysporum; среднеагрессивные - F. avenaceum, F. subglutinans, F. proliferatum и слабоагрессивные - F. sambucinum, F. semitectum, F. equiseti. Установлена оптимальная температура для инокуляции F. solani и F. oxysporum местной популяции - +20°С. Данные виды рекомендуются использовать при искусственной оценке чеснока на устойчивость к фузариозу.

4. Разработан ускоренный метод искусственного заражения и оценки чеснока озимого на устойчивость к фузариозной гнили, который включает заражение зубков или листьев мицелием на агаровом блоке или конидиальной суспензией 10-12-дневной культуры грибов с последующим учетом поражения по разработанной нами четырехбалльной шкале устойчивости.

5.Установлено, что устойчивость сортообразца чеснока озимого к фузариозу зависит от содержания концентрации аллицина в нем - чем выше уровень аллицин в образце, тем ниже его балл поражения

6. По результатам оценки 60 сортообразцов коллекции чеснока озимого установлена дифференциация сортоообразцов по степени устойчивости к фузариозу. Сортообразцы к-2286, к-5254, к-5103, к-2965 и к-5262, благодаря комплексу хозяйственно ценных признаков и высокой степени устойчивости к фузариозу, могут быть рекомендованы как наиболее перспективные для дальнейшей селекции.

7. Обработка всеми биопрепаратами в сочетании с поздневесенними посадками способствовала более мощному развитию растений чеснока, увеличивала площадь листовой пластинки и высоту растения, однако статистически значимое повышение урожайности и снижение пораженности растений чеснока фузариозом наблюдалось только после обработки Экогелем.

Практические рекомендации

1. Заражение и оценку исходного материала чеснока озимого на устойчивость к фузариозу следует проводить согласно разработанной нами «Методике заражения и оценки чеснока озимого на устойчивость к фузариозу» (М., 2009).

2. Коллекционные образцы к-5262, к-2286, к-5254, к-5103, к-2965, благодаря комплексу хозяйственно ценных признаков и высокой степени устойчивости к фузариозу, могут быть рекомендованы как источники стрессо-устойчивости и продуктивности для дальнейшей селекционной работы.

Высокопродуктивный и устойчивый к фузариозу сорт памяти Алексеевой передан в Государственную комиссию по сортоиспытанию для включения в Госреестр селекционных достижений в 2010 году и рекомендуется для возделывания в фермерских хозяйствах.

3. Рекомендуется включить в программу регистрационных испытаний предпосадочную обработку зубков чеснока озимого экологически безопасным препаратом Экогель в дозе 25 мл/кг для стимуляции роста растений и снижения потерь чеснока от фузариоза ц

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Шестакова, Ксения Сергеевна, Москва

1. Авакян А.А. Биология развития сельскохозяйственных растений. Изд. 2-е, М.: Сельхозиздат, 1962. - 487с.

2. Аблова И.Б., Тархов А.С.Генетика устойчивости пшеницы к фузариозу колоса.// Вторая Всерос. Конференция «Современные проблемы иммунитета растений к вредным организмам».Санкт-петербург., 2008., с. 102-104

3. Агафонов А.Ф., Алексеев В., Ода чесноку //Сад и огород. ,№ 1, 2004.

4. Агафонов А.Ф., Логунова В.В, Дубова М.В., Герасимова Л.И. Селекция луковых культур на устойчивость к патогенам.// Овощеводство. Т.2. м., 2002 с. 8-10

5. Азанова-Вафина Ф.Г. Особенности действия нетрадиционного ком1. Mi!плексного удобрения гумусовой природы на почву и-растения // Агрохимия. 2006. №12. - С. 27-35.

6. Акаев П.П. Влияние доз и сроков внесения минеральных удобрений при культуре озимого чеснока в условиях плоскостной зоны Дагестана: Автореф. дис. М, 1968

7. Алексеева М.В. Культурные луки, М.; Л., 1960. 302с.

8. Алексеева М.В. Чеснок и лук порей. Л.: Колос, 1967. 70с.

9. Алексеева М.В. Чеснок. М.: Россельхозиздат, 1979. - 102с.

10. Алёхин В.Т., Злотников А.К. Биопрепарат Альбит: результаты и особенности применения. // Земледелие. 2006. - № 3. - С. 38-40.

11. Алёхин В.Т. Хозяйственная и экономическая эффективность Альбита. /t

12. Щ В.Т. Алёхин, В.М. Слободянюк, А.К. Злотников // Защита и карантинрастений. 2005. - № 9. - С. 26-27.

13. Алпатьев А.В Успехи селекции овощных культур на иммунитет./С.-х. биология, 1970, т.5, №2, с.259-265

14. Андреева А.В. Изменение углеводов, витаминов и фитонцидов чеснока в период его хранения и вегетации: Автореф.дис. канд.с-х.наук. М., 1970, с.55.f ЧЧ'1.