Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние ионизирующего излучения на поражаемость растений пшеницы стеблевой ржавчиной

ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "Влияние ионизирующего излучения на поражаемость растений пшеницы стеблевой ржавчиной"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ РАДИОЛОГИИ И АГРОЭКОЛОГИИ

ВЛИЯНИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ПОРАЖАЕМОСТЬ РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ СТЕБЛЕВОЙ РЖАВЧИНОЙ

Специальность - 03.00.01 - радиобиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

На правах рукописи

I ЛОЙ

1 ЙЗДВДА НИКОЛАЕВНА

Обнинск - 1995

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии.

Научные руководители: кандидат биологических наук В.П.Юланов

кандидат биологических наук Л.Н.Назарова

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Ю.М.Плотникова ') доктор биологических наук Л.Н.Ульяненко

Ведущее учреждение: Всероссийский научно-исследовательский институт биологической защиты растений

Защита диссертации состоится " № »1995 _г>

в-^£час. на заседании Специализированного совета (Д 120.81.01) при Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии РАСХН по адресу: г.Обнинск, Калужской области, ВНШСХРАЭ.

Отзывы на автореферат просим направлять по- адресу: 249020 г.Обнинск, Калужской области, ВНШСХРАЭ, Спецсовет.

Автореферат разослан " ^"^¿7^1995 г.

Ученый секретарь

Специализированного совета, ... г\ уугЦ кандидат биологических наук/ Н.И.Санжарова

<Л

- 3 -

ОБЩ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Пшеница в Российской Федерации является профилирующей культурой и занимает первое место среди зерновых культур.- Значение пшеницы общеизвестно: она обеспечивает страну зерном, фуражом, используется для технических целей. Потребности в зерне этой культуры постоянно увеличиваются- и поэтому важной проблемой является получение высоких и стабильных урожаев.

Стеблевая ржавчина - одно из наиболее распространенных и вредоносных заболеваний пшеницы. Установлено, что ежегодные потери от ржавчины пшеницы достигают в среднем ЮТ» мирового производства верна (Э.Стэкмен, Д.Харрар, 1959). В отдельные годы при благоприятных цля развития возбудителя погодных условиях болезнь может охватить большие территории, нанося огромный урон урожаю зерна. В годы зпи-$итотийного развития потери урожая могут достигать 50% и более.

Наиболее эффективным способом защиты пшеницы от стеблевой ржавчины является возделывание устойчивых сортов. Однако постоянно протекающие в природе формообразовательные процессы гриба приводят к появлению новых вирулентных рас, способных поражать ранее устойчивые сорта.

Агротехнические мероприятия также в полной мере не обеспечива-от защиты посевов от ржавчины; они могут лишь' несколько повысить Эолезневыносливость растений.

Гарантированное сохранение урожая практически возможно путем обработок посевов фунгицидами. Успех химической защиты и ее экономическая эффективность зависят от своевременного проведения обработок, правильного обоснования их количества и интервалов между ними.

Применение химического метода борьбы предусмотрено для обычных условий и остается практически неизученным для ситуации, когда рае-гение-хозяин и патоген могут подвергнуться воздействию ионизирующего облучения.

С развитием ядерной энергетики появилась реальная возможность радиоактивного загрязнения обширных территорий сельскохозяйственных ггодий. Радиоактивные загрязнения могут быть вызваны выбросами в фоцессе производства, а также аварийными ситуациями, такими как 1вария на химкомбинате "Маяк" и Чернобыльской АЭС.

Ионизирующее излучение вызывает количественные и качественные изменения физиолого-биохимических процессов у пшеницы, которые могут повлиять на развитие стеблевой ржавчины и привести к наррению сложившихся взаимоотношений между растением-хозяином и патогеном. В конечном итоге это может сказаться на ходе развития зпифитотии и вредоносности заболевания.

Из-за отсутствия данных о влиянии ионизирующего излучения на развитие стеблевой ржавчины пшеницы, нет- уверенности в том, что разработанные в настоящее время рекомендации по химической защите зерновых культур от ржавчины будут эффективны для условий радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных угодий.

Цель и задачи исследования. Целью настоящих исследований явилось изучение влияния ионизирующего излучения на поражаемость пшеницы возбудителем, стеблевой ржавчины Puccinia graminis f. sp. tritlci Eriks et Henn и определение возможности применения ранее' разработанных методов прогноза и защиты растений от заболевания в условиях радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных угодий.

В задачу исследований входило изучить:

- действие радиации на инфекционность уредоепор Puccinia graminis f. sp. tritlci',

- степень поражения пшеницы стеблевой ржавчиной в зависимости от дозы ионизирующего излучения и фазы развития растений;

- реакцию различных сортов пшеницы на заражение -стеблевой ржавчиной при воздействии ионизирующего, излучения;

- влияние ионизирующего излучения на скорость нарастания инфекции;

- зависимость степени поражения растений пшеницы стеблевой ржавчиной от продолжительности пострадиационного периода;

- развитие болезни при облучений растений пшеницы, зараженных возбудителем Puccinia graminis f. sp. tritlci;

- зависимость степени поражения растений пшеницы стеблевой ржавчиной от температуры и влажности воздуха; .

- влияние ионизирующего излучения на продолжительность инкубационного периода патогена и тип поражения;

- возможность применения существующих методов прогноза и рекомендаций по химической защите зерновых культур от стеблевой ржавчи-

- 5 -

ны пшеницы в условиях радиоактивного загрязнения;

- влияние хронического облучения посевов основных сельскохозяйственных культур на видовой состав и развитие грибных болезней в 30-км зоне ЧАЭС.

Научная новизна. . .

В условиях Нечерноземной зоны, Северного Кавказа (Российская Федерация) и Полесья Украины впервые проведены исследования и получены новые экспериментальные данные о влиянии ионизирующих излучений на различные показатели патологического процесса стеблевой ржавчины пшеницы, которые выносятся на защиту:

-бета-гамма-излучение повышает инфекционность уредоспор и продуктивность спороношения стеблевой ржавчины пшеницы;

- ионизирующее излучение не влияет на вирулентность, агрессивность гриба и скорость нарастания болезни;

- неспецифическай устойчивость сортов пшеницы к возбудителю стеблевой ржавчины в условиях облучения мажет быть модифицирована в зависимости от ряда факторов: дозы излучения, пострадиационного периода, этапа патологического процесса; .. ..

- сочетанное действие облучения и заражения растений пшеницы возбудителем стеблевой ржавчины в фазу_колошения вызывает увеличение потерь урожая в зависимости от возрастания дозы излучения;

- хроническое бета-гамма-облучение растений зерновых культур (30-км зона ЧАЭС) не оказывает влияния на видовой состав, инкубационный период возбудителей и восприимчивость растений к грибным заболеваниям;

- установлена возможность применения существующих систем химической защиты зерновых культур от комплекса грибных болезней в условиях действия ионизирующих излучении.

Практическое значение работы.■

Работа имеет научно-практическое значение для проведения комплекса мероприятий по защите посевов зерновых культур от грибных болезней в условиях радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных угодий.

Выявлены особенности поражения пшеницы стеблевой ржавчиной в зависимости от сортового состава, фазы развития растений и этапа отологического прогноза гриба, доз облучения, пострадиационного

периода и факторов внешней среды. Установленные для стеблевой ржавчины пшеницы закономерности развития в условиях облучения могут быть распространены и на других возбудителей грибных заболеваний.

На основе результатов исследований установлена возможность и даны предложения производству о применении существующих систем химической защиты зерновых культур от комплекса грибных болезней в. условиях действия ионизирующих излучений.

Апробация работы. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом НИР Всероссийского НШ сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии.

Основные положения и результаты работы доложены на межинститутской конференции по итогам исследований за 1976-1980 г.г., Ташкент, 1981 г.; научно-координационном совещании "Радиационный мутагенез вегетативно размножаемых растений", Мичуринск, ЦГЛ, 17-20 августа 1982 г.; Всесоюзной конференции молодых ученых по сельскохозяйственной радиологии, Обнинск, 1983 г.; Всесоюзной конференции по сельскохозяйственной радиологии, Обнинск, 1990 г.

Диссертация апробирована на мемабораторном семинаре Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии 11 апреля 1995 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, изложения результатов, их обсуждения, выводов,- предложений производству, списка литературы и приложения.

Диссертация содержит 128 страниц машинописного текста, 7 рисунков, 30 таблиц, 2 приложения. Список литературы включает 171 работу, в том числе 82 иностранные.

Материал и методы исследований. Исследования проводились в течение 10 лет (1979-1989 г.г.) на 25 сортах пшеницы, отличающихся различной устойчивостью к стеблевой ржавчине (устойчивые, умеренно-восприимчивые, восприимчивые). В опытах использовали уредоспоры возбудителя Pucclnia gramlnls f. sp. tritlcl расы 21, II, IK и популяция.

Растения пшеницы выращивали в камерах искусственного климата (КВ-1), теплице и полевых условиях, в соответствии с общепринятой

- 7 -

методикой вегетационного и полевого опыта.

Заражение растений проводили свежесобранными, спорами возбудителя РиссШа §гат!п1з Г. зр. ЬгШс1. В работе использовали основные методы фитопатологических исследований (А.Е.Чумаков) и методические рекомендации, разработанные во ВНИИ®.

Облучение растений и уредоспор проводили на бета- и гамма-установках согласно методике, разработанной во ВНШСХРАЭ. Бета-установка "Пенал" состоит из 16 источников БИС-10 (стронций-90 + ит-рий-90) активностью 600 мНи каждый. Установка "Гамма-Панорама" состоит из 8 блоков облучателей с источниками цезия-137 активностью 250 Ки каждый.

Уредоепоры гриба облучали дозами от 5 до 2500 Гр, мощность дозы излучения - 1,76 и 11,0 Гр/ч. Растения пшеницы облучали в интервале доз 5-50 Гр, мощность дозы излучения 2 Гр/ч..Выбор доз облучения обусловлен различим эффектом, который они оказывают на растения: от отсутствия видимых изменений, до торможения и почти полного угнетения роста.

Полученные экспериментальные данные обработаны методом дисперсионного анализа (В.А.Доспехов).

- 8 -

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Действие ионизирующего излучения на инфекционноеть уредоспор стеблевой ржавчины пшеницы

В результате исследований по изучению действия бета-излучения на выживаемость уредоспор стеблевой ржавчины и заражения ими растений пшеницы было установлено, что при дозах излучения 14-42 Гр увеличивается всхожесть и инфекционность уредоспор (табл.1).

Таблица 1

Влияние бета-излучения на выживаемость гриба Рисс1п1а егат!п1з Г. зр. (:гИ1с1

Доза излучения, Гр

Количество проросших уредоспор, 1

Коэффициент инфекционности уредоспор, %

О 14 42 70 85 155

(контроль)

78,5 ± 1,8 94,5 + 2,1! 90,2 ± 1,9

91.5 ± 2,4

84.6 ¿ 2,3 74,4 ¿ 1,7

0,08 ± 0,004 0,18 ± 0,030* 0,21 ± 0,050 0,14 + 0,030 0.11 ± 0,020 0;05 ± 0,002

Примечание: здесь и далее * - разница достоверна при р-0,05 При дозах излучения 70-155 Гр всхожесть и инфекционность уредоспор такая же, как у необлученных.

Облучение уредоспор (раса II) при более широком интервале доз гамма-излучения от 50 до 2500 Гр показало, что при дозах облучения 400-800 Гр инфекционность уредоспор стеблевой ржавчины пшеницы повышается в 1,5-2,5 раза, при дозах излучения 1800-2500 Гр - снижается в 1,8-2,8 раза (табл.2).

Таблица 2

Влияние гамма-излучения на инфекционность уредоспор стеблевой ржавчины пшеницы

Опыт 1 Опыт 2 .

доза излучения-, Гр коэффициент инфекционности, % доза излучения, Гр коэффициент инфекционности, %

0 (контроль) 400 800 1200 0.20 ± 0,03, 0;35 ± 0,06* 0,49 + 0,12 0,33 + 0,06 0 (контроль) 1800 2200 2500 3,69 ± 0,37„ 2,07 ± 0,25* 2,05 + 0,20* 1.34 ± 0,13*

На основании полученных данных мошга сделать еыбод, что вогбу-

дитель стеблезой ржавчины Puccinia graminis f. sp. tritlci не подвергнется отрицательному воздействию даже на самых высоких уровнях радиоактивного загрязнения.

Влияние ионизирующего излучения на спорулирующую способность возбудителя Puccinia graminis f. sp. tritlci

Вопрос о роли ионизирующей радиации на спорообразуюшую способность стеблевой ржавчины пшеницы практически не изучен. Однако он представляет большой интерес в случае возникновения различных экстремальных ситуаций, когда возникает сильное повышение радиационного фона,

Проведено облучение растений пшеницы сортов Саратовская 39, Московская 25, Безостая 1, Кунцевская 45 в фазу всходов и последующее их инфицирование возбудителем Puccinia graminis f. sp. tritlci через разные промежутки времени (от 1 до 12 суток).

Установлено, что одинаковые дозы излучения по-разному влияют на спорообразуюшую способность стеблевой ржавчины, в зависимости от сорта пшеницы (табл.3).

Таблица 3

Влияние ионизирующего излучения на спорообразуюшую продуктивность - стеблевой ржавчины пшеницы (тыс. шт. на 1 пустулу)

'Время от облучения до заражения, сутки

Доза излучения, Гр

О

(контроль)

15

30

40

50

1

3

4

1 4 8 12

2 4 6 8 10

4,4

9.2 4,6

3.3

1,7 1,0 1,7 1,5

1,5

Саратовская 39 4,5 7,1 10,9 10,6,. 7,5 9,3 4,0 3,6

Московская 35

5,8 4,7 1,2 0,5

2,0

5А 6,1м

i,'o

16,7 1,2

7,7 10,2 6,2 5,4

1,3 1,5 1,0 4,2 2,7

7,6 13,4 4,6 3,2

0,4

9.8

3.9 0,5 0,3*

21,1 5,7 4,5

22,5 4,9

4,2 2,8

5

5

6

7

Продолжение таблицы 3

1 2 3 4 5 6 7

Безостая 1

2 5,0 7,6 4,0 4,5 2,9 4,1

6 3,3 3,5 1,7 18,8 2,2 0,5

8 0,8 4,6 1,3 1,7 0,9

Кунцевская 45 ' '

1 6,6 6,5 10,0" 4,3* 6,3 15,6

5 3,0 5,2 2,6 0,7 1,9 1,7

8 1,9 2,1 2,5 -1,6 0,7, 0,8

12 1,2 5,2 1,9 3,5 3,9 7,8

Доза 15 Гр вызывает увеличение образования уредоспор в 1,5-6,0 раз у сортов Саратовская 39, Московская 35 и Кунцевская 45.

При дозах облучения 30-50 Гр не получено четкой зависимости влияния радиации на продуктивность стеблевой ржавчины пшеницы: в отдельных случаях епорулирущая способность гриба повысилась в 1,7-4,9 раза, в других - снизилась в 1,5-4,7 раза.

На сорте Безостая 1 ионизирующее излучение не оказало существенного влияния на продуктивность стеблевой ржавчины пшеницы.

При облучении растений пшеницы в разные сроки после инокуляции установлено, что облучение растений через 0-0,5 часа после заражения дозами 30 и 50 Гр увеличивает выход уредоспор в 2,4-4,2 раза начиная с 16-х суток после заражения; при облучении через 2-е суток увеличение выхода спор в 1,7-20,4 раза отмечается через 25 суток (табл.4).

Таблица 4

Выход уредоспор ржавчины в зависимости от времени облучения (тыс, шт. на 1 пустулу)

Время от инокуляции до сбора уредоспор (сутки) Время от заражения до облучения (сутки) Доза излучения, Гр

0 (контр) 5 15 30 50

1 2 3 4 ' 5 6 7

И 0 2 ■ 18,9 10,0 0 15,1 45,3 29,8 28,9 23,2 9,8 14,5

15 ' 0 2 323.4 371.5 440,4 160,4 432,9 347,6 386,0 472,4 708,6 434,8

18 0 274,0 221,3 548,? 6?3,5* 1137,2*

- и -

Продолжение таблицы 4

1 2 3 4 5 6 7

2 270,2' 157,9 418,7 513,0 566,6

22 0 2 268,5 278,5 327,7 204,4 344,9 504,1 848,5* 707,6 905,0 1302,0

25 ' 0 2 24,0 16,2 70,7 12,4 323,4* 213,5 634,6* 290,4* 1317,5* 403,0*

Выход спор в среднем за 1 сбор 0 2 181,8 189,3 212,0 110,0 339,0 302,7 514,3 401,3 815,6 544,2

Установлена зависимость выхода спор в среднем за один сбор: с ростом дозы излучения увеличивается спорулирущзя способность гриба. '

При пониженной температуре (10-15 °С) для развития патогена на сортах пшеницы Заря, Мироновская 10 и Ахтырчанка отмечена та же закономерность - увеличение выхода уредоспор при облучении.

Ионизирующая радиация в интервале доз от 15 до 50 Гр способствует повышен® продуктивности спороношения возбудителя стеблевой ржавчины пшеницы в 1,5-4,5 раза. Отсюда следует, что сельскохозяйственные угодья с высокими уровнями радиоактивного загрязнения могут стать местом накопления инфекционного начала возбудителя Puccini a graminis f. sp. tritici.

Развитие стеблевой ржавчины пшеницы на облученных растениях

При облучении пшеницы в разные фазы развития растений и заражении их необлученными уредоспорами стеблевой ржавчины у большинства сортов отмечено увеличение первичного проявления болезни: у. сортов Безостая 1 и Кунцевская 45 степень поражения возрастает при облучении, независимо от фазы развития растений, в 6,0 и. более раз, у сорта Московская 35 она возрастает только при облучении в фазе всходов в 2,3-2,5 раза, а у Саратовской 39 в большинстве опытов степень первичного проявления стеблевой ржавчины уменьшается в 1,5-4,6 раза (табл.5).

■ '' ■ — Таблица 5

Первичное проявление стеблевой ржавчины при облучении растений пшеницы в разные стадии развития

Доза излучения, Гр Степень поражения растений

Саратовская 39 Безостая 1

всходы (шт/лист) кущение (шт/раст-е) колошение а) всходы (шт/лист) колошение 00

О(контроль) 5,9+0,30 22,1+8,5 5 4,0+0,50* . 2,6+1,8 15 6,3+0,80, 7,0+2,7 30' 3,2+0,20* 7,4+4,8 40 3,2+0,04* 2,2+2,2 50 6,8+0,40 5,1+3,1

32,8+ 6,3, 8,4+ 2,4* 14,6+4,2 16,7+11,2, 4,6+ 4,4* 13,4+ 6,7

4,3+0,9 11,3+2,6 2,0+1,0 9,0±3,2 16,3+2,6* 11,7+1,3

0,13+0,08„ 4,70+0,50* 7,40+2,40* 13,20±3,60* 4,40+1,40* 0,80+0,20

В.полевых опытах на оортах пшеницы Безостая 1 и Родина установлено, что скорость нарастания болезни не изменяется под действием ионизирующего излучения.

Сорта и разновидности растении пшеницы в силу своих генетических особенностей, а также в зависимости от места выращивания, могут различаться по своей устойчивости к облучению.

. Бета-облучение растений пшеницы 15-ти сортов, районированных в Краснодарском крае (доза излучения 21 Гр,, фаза растений - всходы) показало, что ионизирующее излучение не влияет на специфическую устойчивость (тип поражения), но может модифицировать неспецифическую устойчивость (коэффициент инфекции) у ряда сортов: Аврора, Кавказ, Безостая 2 и другие (всего 11 сортов) не изменяли своей восприимчивости к стеблевой ржавчине; сорта Северокубанка, Безостая 1 и Одесская 51 повысили восприимчивость к патогену. Реакция облученных растений пшеницы сорта Донская остистая была различной: в одном опыте восприимчивость к заражению стеблевой ржавчиной повышалась, в другом - не отличалась от контроля.

Первичное проявление стеблевой ржавчины на облученных растениях пшеницы зависит не только от биологических особенностей сорта, но и от пострадиационного периода - т.е. времени, прошедшего от облучения растений- до их инфицирования патогеном.

Показано, что изменение первичного проявления стеблевой ржавчины в ту или иную сторону отмечается на растениях пшеницы, облученных в фазе всходов дозами 30-50 Гр и зараженных через 6-8 суток

- гз -

после облучения (табл.5).

Таблица б

Влияние пострадиационного периода на степень поражения растений пшеницы стеблевой ржавчиной

Пострадиационный период, сутки

Количество пустул на лист, шт.

доза излучения, Гр

О (конгр.)

5 15 30 40

50

1 4 6 8 12

2 б 8 10 12

32,0 73,3 90,0 105,7. 105,7

10,3 4,3 0,7 3,7 0,3

Саратовская 39

37,7 77,7 104,0 87,7 92,6

25-3*

39,0 89,3 •71,7 119,0

45,3 58,7 128,7 50,3* 93,3

16,7 50,0 62-, 3„ 70,3 70,7

17,7 78,3

65,7*

Безостая 1 7,3 9,7 11,3 2,0 1,3 О О 0,7

0,3 2,0

7,7 13,3, 7,0,

9,0 16,3* 11,7

1,3 0,7 Г> . ¿>г

3,7 4,0 9,0

0,7 1,0 0

Из факторов Енешней среды основную роль в развитии взаимоотношений растение-хозяин-патоген при облучении, как. и в обычных условиях, играют температура и влажность среды. При температуре 21-22 °С, оптимальной для развития патогена, болезнь развивается лучше, чем при пониженной и повышенной температуре как на облученных, так и на необлученных растениях пшеницы.

Изучение развития стеблевой ржавчины на облученных растениях показало, что изменений вирулентности и продолжительности инкубационного периода патогена не происходит.

Интенсивность развития стеблевой ржавчины при облучении пшеницы после заражения

Облучение инфицированных растений пшеницы в разные этапы патологического процесса и выращивание их при различных температурных условиях позволило установить, что для всех изученных сортов (Игл, Обрий, Трансфер) температура оказывает такое же влияние на степень поражения растений стеблевой ржавчиной, как и в вариантах без облучения, а именно - болезнь лучше развивается при оптимальной темпе-

ратуре воздуха (рисЛ).

Более значимую роль в данном случае играет этап патологического процесса во время облучения зараженных растений. Так, облучение растений пшеницы сразу после инокуляции (в момент проникновения) дозами 15-30 Гр вызывает увеличение степени поражения у большинства сортов в 2,0-8,4 раза независимо от температуры воздуха.

При облучении пшеницы дозой 50 Гр сразу и через 2 суток после инокуляции происходит снижение степени поражения растений стеблевой ржавчиной в 1,5-15 раз (при оптимальной и повышенной температуре воздуха).

Облучение инфицированных растений показало, что независимо от температуры воздуха, инфекционность уредоспор возрастает в 2-40 раз при облучении в момент проникновения патогена в растение и уменьшается в 1,4-6,7 раза при облучении в период разрастания мицелия гриба в клетках растений пшеницы.

Отмечено, что при облучении растений пшеницы через двое суток после заражения первичное проявление болезни задерживается в большинстве случаев на 1-2 дня при пониженной температуре воздуха.

Сорта с разной устойчивостью к стеблевой ржавчине (Игл, Обрий, Трансфер) не изменяют специфическую устойчивость (тип инфекции) к патогену при облучении растений после их инфицирования.

Влияние ионизирующего излучения на вредоносность стеблевой ржавчины пшеницы

Изучение вредоносности стеблевой ржавчины в условиях действия ионизирующих излучений показало, что облучение растений пшеницы в фазе колошения приводит к снижению количества зерен в колосе и увеличению потерь урожая по массе зерна на одно растение у всех изученных сортов (табл.7).

На сортах яровой пшеницы Московская 35 и Саратовская 39 отрицательное воздействие облучения сказывается в большей степени, потери массы зерна у этих сортов достигают при дозах £0 и 50 Гр -83-100%, тогда как у озимых сортов - 27,1-39,5%.

Совместное действие облучения и заражения растений пшеницы стеблевой ржавчиной в фазе колошения вызывает увеличение потерь

~ 70

«I

к £

>»

а

о я

ё

03 V Я

4 £

50

30

10

Низкая температура

1

= / I

ъ

I

7

1

Оптимальная температура

щ.

I

Высокая температура

1

1

I

И

15

30

50

15

30

50

5 15 30 50 Доза излучения» Гр

Рис.х • Влияние облучения на степень поражения растений сорта Трансфер (восприимчивый) стеблевой рхавчиной в зависимости от температуры воздуха*

Условные обо значения: □ - контроль;

§ - облучение £2 ~ облучение через 2-е суток после заражения; после заражения

урожая зерна до 56,2%.

Таблица 7

Потери урожая различных сортов пшеницы при облучении растении в фазе колошения

Доза излучения, Гр Потери урожая (в %) по: •

количеству зерен в колосе .массе зерна на 1 растение

. Рн Ра Рн Ра

5 15 30 40 50

5 15 30 40 50

5 15 30 50

5 15 30 50

Кунцевская .45

8,4 ' 30,2 +14,6

18,1 - 38,6 * 10,4

13,6 • 56,8 25,0

19,1 45,8 27,1

7,6 39,3 25,0

Безостая 1

+ 1,5 9,4 16,3

16,5 • 9,7 39,5

13,5 23,1 31,4

+ 1,3 26,8 27,7

+16,4 43,2 10,5

Московская 35

45,5 37,3 46,8

63,3 77,5 68,4

91,0 93,5 94,9

98.8 98,1 . 100,0

Саратовская 39

11.9 36,1 18,1

48.8 69,8 54,2 75,3 88,8 • 83,3

70.9 92,1 80,6

39,4 42,3 56,3 74,6 67,6

6,2

15.6 31,2 56,2

66.7

41,8 86,1 97,5 100,0

29,2 66,?

91.7

95.8

+ - прибавка урожая по сравнению с контролем Рн - растения облученные, незараженные Р3 - растения облученные, зараженные. При облучении растений пшеницы в фазе кущения отмечена противоположная зависимость - совместное действие облучения и заражения стеблевой ржавчиной вызывало меньшие потери урожая, чем действие одного лишь ионизирующего излучения (рис.2).

Химическая защита пшеницы от стеблевой ржавчины в условиях развития патогена на облученных растениях

Наиболее эффективный способ защиты пшеницы от ржавчины - воз-

Саратовская 39

I

'А

\

47- ■ ■ ..........

Условные обозначения: □ - контроль;

• Ш ~ Расгения облученные;

23 - растения облученные, зараженные

1

1

!

10

ш

40 Ш

Доза излучения, ф

Московская 35

Зи

3050 Доза излучения, I}?

1Ь

Рис. 2-. Влияние облучения на массу зерна (облучение растений в фазу кущения)

делываре устойчивых сортов. Результаты исследований показали, что в условиях действия ионизирующего излучения различные сорта пшеницы теряют неспецифичеекую устойчивость.

Вероятность увеличения потерь урожая от совместного действия облучения и заражения растений стеблевой ржавчиной свидетельствуют о необходимости применения химических мер борьбы.

В 1979-89 г.г. проведена проверка разработанных ранее рекомендаций по химической защите для установления пригодности их использования в условиях ионизирующего облучения.

Проведена серия опытов по. применению химических средств защиты пшеницы от стеблевой ржавчины на фоне облучения. В опытах были использованы препараты защитного (цинеб) и системного (тилт) действия.

Первая обработка цинебом, проведенная после проявления болезни, оказалась эффективной: степень поражения растений ржавчиной снизилась почти в 2 раза по сравнению с растениями "облученными, зараженными, необработанными цинебом" (табл.8).

Таблица 8

Влияние обработок цинебом на стеблевую ржавчину пшеницы на фоне ионизирующего облучения (сорт Безостая 1)

Варианты опыта Степень поражения растений по датам учета, %

15.04 22.05 29.05 05.06 12.06 19.06 26.06 03.07

Контроль (растения зараженные, необлучен- ные) 0,04 0,89 2,74 •9,79 23,00 74,80 85,90 93,60

Растения облученные зараженные 0,14 3,33 5,08 15,20 49,00 94,30 98,30 99,80

Растения облученные, зараженные, обработанные цинебом 0,13 1,98 . 3,63 13,30 31,30 89,30 94,50 97,50

Две последующие обработки (с интервалом в 10 дней) оказались

неэффективными. В конце вегетации пшеницы (03.07) уровень развития болезни во всех вариантах опыта оказался одинаковым (93,60-99,80%).

Установлено, что препарат системного действия тилт, примененный на облученных растениях, сдерживает развитие патогена. Степень поражения облученных растений ржавчиной была ниже в вариантах с 2-х кратной обработкой тилтом в 12 раз при дозе 15 Гр и в 4,5 раза - при дозе 30 Гр по сравнению с вариантами "облученными, незащищенными фунгицидом".

Эффективность применения фунгицидов составила 131,0% по цинебу и 164,3% - по тилту.

Защита растений пшеницы от стеблевой ржавчины в условиях действия ионизирующих излучений возможна по разработанным для обычных условий "Рекомендациям по химической защите зерновых культур от ржавчины".

Особенности развития грибных болезней основных сельскохозяйственных культур в условиях радиоактивного загрязнения территории 30-км зоны ЧАЭС

Исследования проводились на естественном инфекционном фоне. Определен видоеой состав и степень развития грибных заболеваний основных сельскохозяйственных культур в течение вегетационного периода 1989 года.

Обследования проведены в зоне отчуждения ЧАЭС на 4 стационарах, различающихся по плодородию почвы и уровню загрязнения радиоактивными веществами (мощность дозы гамма-излучения от 0,2 до 9,0 мР/ч) на сортах зерновых культур: озимая рожь Киевская 80, озимая пшеница Полесская 70, ячмень Носовский 9, овес Скакун, районированных в Полесье Украины.

Показано, что на территории 30-км зоны ЧАЭС развивались следующие заболевания сельскохозяйственных культур: мучнистая роса, гельминтоспориоз (сетчатая пятнистость), бурая ржавчина. Развитие болезней зависело как от погодно-климатических условий года, плодородия почвы, так и от уровня радиоактивного загрязнения.

На участках с более.плодородной почвой (мощность дозы излучения 0,9 и 9,0 мР/ч) степень поражения ячменя гельминтоспориозом увеличилась в 2,5 и 1,8 раза, озимой ржи и пшеницы мучнистой росой в 1,2 и 1,1 раза. Степень поражения озимой ржи бурой ржавчиной,

напротив, снизилась в 6,8 и 2,0 раза, соответственно.

Отмечено влияние радиационного фактора на динамику развития болезней. На участках с повышенным гамма-фоном наблюдалось как увеличение, так и снижение поражения растений болезнями (табл.9).

Таблица 9

Поражение растений озимой ржи и пшеницы мучнистой росой и ячменя - сетчатой пятнистостью •

Номер Поражение растенийД

участка

П

Пв

1 0,2

4 0,9

2 1,9

3 9,0

1 0,2

4 0,9

2 1,9

3 9,0

1 0,2

4 0,9

2 1,9

3 9,0

(Ю

О з

и м а я 10,2 12,1 8,2 12,0

рожь

(К)

Озимая ' 26,5 34,6 34,5 35,0

п ш е н и ц а

(К)

Ячме 34,0 56,0 30,0 41,0

н ь

3,8 4,6 3,8 4,1

12,2 14,3 12,2 13,5

7,5 19,1 7,9 13,6

П - процент пораженных растений Пе - степень поражения растений.

В ходе исследований апробированы ранее полученные данные о возможности применения существующих методов защиты сельскохозяйственных культур от болезней в зоне отчуждения ЧАЭС в нормах и сроках, принятых для обычных условий..

- 21 -ВЫВОДЫ

1. Действие ионизирующих излучений на возбудитель Puccinia graminis f. sp. trltlcl зависит от дозы излучения. Инфекционноеть уредоспор увеличивается в 1,5-2,5 раза при дозах излучения 400-800 Гр и снижается в 1,8-2,8 раза при дозах излучения 1800-2500 Гр. Ионизирующая радиация в интервале доз от 15 до 50 Гр способствует повышению продуктивности спороношения возбудителя стеблевой ржавчины пшеницы в 1,5-4,5 раза. 4

2. Облучение растений до заражения усиливает первичное проявление Puccinia graminis f. sp. trltlcl в 2,5-10 раз у большинства изученных сортов, в зависимости от фазы растений в момент облучения и степени устойчивости к патогену.

Облучение растений пшеницы в дозах 5-50 Гр не влияет на скорость нарастания стеблевой ржавчины.

3. Пострадиационный период 6-8 суток при дозах облучения растений 15-50 Гр оказывает наибольшее влияние на интенсивность поражения пшеницы стеблевой ржавчиной.

4. Облучение инфицированных растений пшеницы дозами 15-50 Гр в момент проникновения гриба увеличивает инфекционноеть Puccinia gra-mlnls f. sp. trltlcl в 2-40 раз при оптимальной температуре, облучение в период разрастания мицелия уменьшает инфекционноеть в

1.4-6,7 раза при оптимальной и повышенной температуре воздуха, не влияет на тип инфекции и продолжительность инкубационного периода.

5. Степень поражения различных по устойчивости сортов пшеницы стеблевой ржавчиной увеличивается в 2-8,4 раза при облучении растений дозами 15-30 Гр в момент проникновения гриба и уменьшается в

1.5-15 раз при облучении растений в период разрастания в них мицелия гриба. '

6. Сочетанное действие облучения и заражения растений пшеницы возбудителем стеблевой ржавчины в фазу колошения вызывает увеличение потерь урожая зерна до 56% с возрастанием дозы излучения.

7. Хроническое бета-гамма-облучение растений зерновых культур (30-км зона ЧАЗС) при мощности дозы излучения 0,2-9,0 мР/ч не оказывает влияния на видовой состав, инкубационный период-возбудителей и восприимчивость растений к грибным заболеваниям.

8. Прогноз, и защита растении основных зерновых культур от грибных заболевании в условиях действия ионизирующих излучений возможны по разработанным для обычных условий рекомендациям по химической защите.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. На облученных "посевах зерновых культур возможно использование химического метода защиты растений от болезней.

2. В условиях Нечерноземной зоны, Северного Кавказа (Российская Федерация) и Полесья Украины проведена апробация 7 рекомендаций (список прилагается) по химической защите зерновых культур от комплекса заболеваний и установлено, что их можно использовать для руководства при защите посевов, подвергшихся действию ионизирующего излучения.

Список апробированных рекомендаций:

1. Методические рекомендации по интенсивной технологии возделывания яровой пшеницы.-М., 1985.-32 с.

2. Методические указания по составлению прогнозов стеблевой ржавчины пшениир.-М.: Колос, 1982.-40 с.

3. Практические- рекомендации по диагностике, учету и защите пшеницы от бурой ржавчины, септориоза и мучнистой росы.-М., 1988.26 с.

4. Прогноз сроков появления мучнистой росы, ее вредоносность и защита озимой пшеницы от заболевания.-М.: Центр научно-технич. информации, пропаганды и рекламы. 1990.-23 с.

5. Разработка, совершенствование и производственная проверка интенсивных технологий возделывания зерновых культур (Методические рекомендации).-М., 1988.-52 с.

6. Рекомендации по химической защите зерновых культур от ржавчины.-М. : Колос, 1976, МСХ СССР.-45 с.

7. Химическая защита пшеницы от септориоза при интенсивной технологии возделывания. Рекомендации.-М.: Центр научно-технич. информации, пропаганды и рекламы.-1988.-14 с.

- £3-

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Луковникова H.H., Сенокосова Т.С. Влияние предпосевного облучения семян на степень поражения растений пшеницы стеблевой и бурой ржавчиной // Сборник Тезисов Всесоюзной конференции молодых ученых по сельскохозяйственной радиологии. Сбнинек, 1983.-С. 44.

2. Филипас A.C., Паршиков В.В., Лой H.H. Влияние хронического облучения посевов сельскохозяйственных культур' на развитие грибных заболеваний // Третья Всесоюзная конференция по сельскохозяйственной радиологии. Сборник Тезисов докладов, Обнинск, 1990.-Т.4.-С.22.

3. Лой H.H., Юланов В.П. Влияние ионизирующей радиации на спо-рулирующую активность стеблевой ржавчины пшеницы // Доклады РАСХН, 1995. В печати.

4. Лой H.H., Юланов В.П. Развитие стеблевой ржавчины пшеницу в зависимости от действия ионизирующей радиации и температуры воздуха И Вестник РАСХН, 1995. В печати.