Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ ВИРУСНОЙ ИНФЕКЦИИ НА УСТОЙЧИВОСТЬ КАРТОФЕЛЯ К ФИТОФТОРОЗУ

ВАК РФ 06.01.11, Защита растений

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ВИРУСНОЙ ИНФЕКЦИИ НА УСТОЙЧИВОСТЬ КАРТОФЕЛЯ К ФИТОФТОРОЗУ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

ДЖАЛИЛОВ Февзи Сеид-Умерович

влияние вирусной инфекции на устойчивость картофеля к фитофторозу

(Специальность 06.01.11 — фитопатология

и защита растений)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА —1983

На правах рукописи

УДК в32.3 + 632.4/:«35.21

" (У

/у

Работа выполнена на кафедре сельскохозяйственной фитопатологии Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор К. В. Попкова.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Ю. Т. Дьяков, кандидат биологических наук, доцент И. С. Узунов.

Ведущее предприятие — Научно-исследовательский институт картофельного хозяйства МСХ РСФСР.

Зашита диссертации состоится « // » Си^Ыл^ 1983 г.

в /к час. ЗО мни. на заседании Специализированного совета К-120.35.03 в Московской сельскохозяйственной академии имени К- А. Тимирязева.

Адрес: 127550. Москва, ул. Тимирязевская, 47, Ученый совет ТСХ^ •

С дис %цией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автора.. г разослан « 3 » 1983 г.

Уче( . чретарь Специализщ .-го совет{и_^__. ^

дот. г ^/7/(г • -

- - Н. 1С Торянская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ '

Актуальность проблемы. При решении задач по дальнейшему увеличению производства, расширению ассортимента и повышению качества картофеля, поставленных решениям» XXVI съезда КПСС и майским {1982 г.) Пленумом ЦК КЛСС, большое значение приобретает защита культуры от болезней н вредителей.

Одним из опаснейших заболеваний картофеля .является флтофтороз. От него в СССР ежегодно теряется около 10% всего урожая (Букасов С. М., Камераз А, Я-, 1972). Наиболее радикальным средством борьбы с болезнью является выведение сортов со стабильным полевым типом устойчивости, кото-ран проявляется в стойкости к проникновению возбудителя, его распространению в тканях и в ограничении споруляцни на поверхности пораженных органов.

Важным принципом, лежащим в основе »нтегрнрованной зашиты картофеля, является учет взаимоотношений возбудителей инфекционных болезней. Большой интерес в связи с этим представляет взаимовлияние возбудителя фнтофтороза' гриба Phytophthora infestans (Mont) de Вагу и мозаичных вирусов. Это объясняется тем, что вирусы очень распространены в посадках картофеля. В настоящее время семеноводство картофеля переводят на безвирусную основу, поскольку виро-зы наносят большой ущерб урожаю культуры. Можно пред-: положить, что при этом будет изменяться характер проявления сортовой фнтофтороустойчпвости. Идентификация рас P. infestans встречает ряд трудностей. Возможно, что они вызваны поражением растений-дифференциаторов вирусными болезнями.

Цель и задачи исследований. В задачу наших нсследова-ний входило изучение следующих вопросов:

1. Влияние вирусной инфекшш на проявление полевой устойчивости к фнтофторозу ботвы н клубней картофеля.

2. Выявление биохимических механизмов, обусловливающих изменение устойчивости к фнтофторозу у вирозных растений.

3. Усовершенствование методики идентификации рас гриба P. infestans.

Научная новизна результатов исследований. Впервые про-

1 Es;rr.:i баЗй з^ч

Шез. г-;д. Л.

ведено летальное изучение влняния вирусной инфекции на отдельные механизмы полевой фитофтороустойчивостн картофеля, Установлено, что на впрозны.х листьях и клубнях картофеля развитие флтофтороэа замедляется.

Изучены возможные причины этого явления. Испытаны реакции, безвирусных и вирозных растений-дифференциаторов на заражение различными расами Р. ЫезЬпз.

Практическая ценность работыи реализация результатов исследований. На основании исследований дано теоретическое обоснование для прогнозирования развития фитофтороза на картофеле в зависимости от зараженности его вирусами. Даны предложения по проведению опенки селекционного-материала на фитофтороустойчивость. Разработан метод идентификации рас Р. 1'пГез{аП5 с использованием оздоровленных от вирусов растений картофеля.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены, обсуждены и получили положительную оценку на научных конференциях ТСХЛ (1980, 1982).

Публикация результатов; Материалы диссертации опубликованы.в 2-х печатных работах.

Структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству. Список использованной литературы включает 208 источников, в том числе 119 зарубежных авторов. Диссертация изложена на 139 страницах машинописного текста, включает 30 таблиц И 9 рисунков.

В главе 1 дается критический обзор отечественной и зарубежной литературы ио изучаемым вопросам.

Глава 2. Материал, общие методы и условия проведения опытов

■ Опыты проводили в течение 1980—1982 гг. на кафедре фитопатологии и Опытной станшш зашиты растений ТСХЛ. Использовали следующие сорта картофеля, различающиеся по уровню полевой устойчивости к фитофторозу: Приекульскнй ранний — восприимчивый, Гатчинский — средняя• устойчивость, Столовый 19 — устойчивость выше средней, Ра мен-ский — высокая устойчивость.

- Безвирусные клубни указанных сортов высаживали; на опытном поле. В возрасте 6—8 листьев проводили инокуляцию растений вирусами. Схемой опыта предусмотрено изучение следующих вариантов:

1. Растения, свободные от вирусов.

2, Растения, зараженные вирусом X. ,

3. Растения, зараженные вирусом У.

4, Растения, зараженные вирусом М.

■■ 5, Растения, зараженньгевнрусамн X+Y+M, ' ' "Г

В каждом варианте имелось по 20 растений каждого сорта, В период цветения и перед уборкой проводили серологический анализ всех растений на зараженность вирусами X, М и S. Вирус Y определяли индикаторным методом на листьях гибрида А—6 (Solanum demissum X S. tuberosum).

Оценку фитофтороустойчнвости ботвы проводили заражением отделенных листьев. Индекс поражении рассчитывали но А. А. Быченновой (1968), Устойчивость листьев к проникновению P. inlestans определяли но методу V. Umaerus (1960), устойчивость к распространению по методу Ю. М. Стройкова (1974), спорообразование патогена изучали методом заражения дисков из листьев. ... , .

Оценку фитофтороустойчнвости сеянцев проводили при опрыскивании растений суспензией ннокулюма. Учеты поражения проводили по А. А, Быченковой (1968).

Естественную зараженность клубней фнтофторозом. учитывали по стандартной методике. Оценку клубневой устойчивости проводили заражением ломтиков по методу D.H. Lap-wood (1965) и целых клубней по методу J. Mooi (196*1).

Для испытания устойчивости листьев и клубней использовали расу 1. 2. 3. 4 гриба P. infestans. Гриб культивировали на овсяно-агаровой среде.

Расы P. infestans 1; 4; 1.4; 1.2.4; 1.3.4 получали из ИИИКХ. Вирулентность нзолятов гриба определяли на наборе растений-дифференциаторов Шика.

Сухое вещество определяли высушиванием образцов при 105'С, содержание свободных аминокислот — по Б. П. Плеш-кову (1976), аминокислотный состав белка — методом кислотного гидролиза, сахара — жидкостной хроматографией (Duimiire D. L., Otto S. Е., 1979), активность нероксидазы — но А. Н. Бояркину (1951), фитоалекспнную активность клубней — методом днффузатов (Озерецковская О. JI. и др., 1975).

Все опыты проводили обычно в 3—t-кратной повторности. Результаты подвергали дисперсионному анализу по Б. А. До-спехову (1979).

¿Метеорологические условия в 1980 н 1982 годах благоприятствовали развитию фитофтороза на картофеле в Московской области.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ

Глава 3. Развитие фитофтороза на ботве картофеля в зависимости от зараженности ее вирусами

По нашим данным, безвнрусные листья сильнее поражались P. infestans, чем листья, зараженные .мозаичными.виру-,

сами (табл. 1).*Эта теидеиция отмечена-на-трех сортах пр!( всех сроках заражения. ...

Таблица 1

Поражаем ость отделенных листьев картофеля фнтофтороэом (индекс поражения), 1980—1982 гг.

Варианты Приекульскнй ранний Гатчинский Столовый 19

1980 1981 1982 1980 11981 1982 1980 |1981 11982

Растения^

свободный

от вирусов 43,0 40,9 43,7 27,7 23,1 25,4 18,4 15.6 16,3

Растения; г-

зараженные 24,6 15.6 13,7 10.3 П.2

вирусом X 24,0 25,3 17.4 15.9

Растения,

зараженные 25,1 13,1 10,5

вирусом V 28,4 28,5 17,8 14,6 13,0 10,8

Растения,

ззрзженные

вирусом М 30,8 28,7 26,1 16,6 14,5 15.2 13,9 9,1 9,5

Растения, ,

зараженные ц ищгл чип

пиру МП х+г+м 29,8 24,8 25,3 13.7 14,2 13,0 10,8 8,8 10,2

Наряду с лабораторными опытами по испытанию устойчивости к фнтофторозу отделенных листьев, в течение 1980— 1982 гг. проводились наблюдения за поражением болезнью опытных растений в поле. В 1981 году мы не отметили развития фитофтороза ни на одном из вариантов. Учеты, лроведен-ные'в 1980 и 1982 гг., показали, что ботва безвирусных растений поразилась болезнью значительно сильнее по сравнению с таковой у вирозных растеннй.

Для более детального изучения характера развития болезни необходимы сведения о проявлении основных механизмов полевой устойчивости — устойчивости к проникновению, устойчивости к распространению и устойчивости к спорообразованию грнба. Эти сведения позволят выделить те этапы патогенеза фитофтороза, на которые оказывает действие вирусная, инфекция растения-хозяина. В свою очередь, такой анализ можно использовать для прогноза стабильности полигенной устойчивости сортов с различными механизмами устойчивости в условиях безвирусного семеноводства.

Полученные результаты (табл. 2) по определению инфекционного периода свидетельствуют о том, что заражение растений картофеля вирусами не влияет на нх'устойчивость к проникновению Р. 1п!ез1аП5,

Устойчивость листьев картофеля к проникновению Р. 1пГе$1апз (% зараженных листочков)

Варианты л о. к в 5 а * « 5. ? « 4? Ищ а ? Столовый 10 Гатчинский

1980 1981 1980 1981

Растения, свободные от 4 12.1 . 6.8 49.4 56,3

вирусов „ ..... 8 29.8 32,1 77,9 79,2

12 74,2 84,2 96,3 100.0

Растения, зараженные 4 10.1 8,7 46,3 62.7

вирусом X 8 25,0 29,3 74,2 85.3

12 79.1 88,0 100,0 97,5

Растения, зз раженные 4 16,7 9.2 56,7 59.2

вирусом У ...... 8 34,1 38,7 67,3 73,5 '

12 77,8 92.8 100.0 92,7

Растения, зараженные 4 9,6 13.4 56,6 53.4

вирусом М . . . . 8 36,4 25,9 65,4 90,3 .

12 57.2 80,4 98,7 100,0

Растения, зараженные ■ 4 14,7 11,3 57,2 54,0

вирусами 8 °4 2 37,5 82,3 69,4

Х+У+М ..... 12 66,3 79,6 97,5 98,4

Таким образом, можно предположить, что скорость инфи-инрования растений с различной зараженностью вирусами одинакова. Определяется она сортом картофеля н периодом пребывания капелыю-жидкой влаги на листовой поверхности.

Таблица 3

Влияние вирусной инфекции на распространение гриба Р. 1п1е$1ап5 в тканях листьев (диаметр поражения па 6-Г( день в мм) 1980 г.

Варианты Приекуль-ский ранний Гатчинский Столовый • 19

Безвирусные растения..... 25,4 10.5 19,7

Растения, зараженные

вирусом X........ 16,5 ■ 15,0 . 15,1.

Растения, зараженные N

вирусом У......... 17,0 15,1 14,4

Растения, зараженные

вирусом М ........ 18,5' 13,9 14,8

Растения, зараженные

вирусами Х+У+М..... 17,9 13,4 11,3

НСР„........... 4,4 * 3,5 3,3

Учитывая существенную роль размеров поражений в общем процессе развития болезни, нами было проведено изучение устойчивости к распространению гриба в зависимости от ■зараженности растений вирусами.

Данные опытов (табл. 3) показали наличие большей устойчивости ({.распространению мииелия Р. 1п!е$1апз у внроз-ных листьев по сравнению с безвирусными.

Сопоставляя данные таблиц 2 и 3, можно предположить, что устойчивость к проникновению является стабильным Аортовым признаком, в то время как устойчивость к распространению может изменяться под действием .различных факторов.

Интенсивность спорообразования патогена определяет, количество инокулюма, участвующего в инфицировании растении, и тем самым воздействует на скорость эш} фи тот ни но го процесса.

Учитывая большую роль спороносящей способности патогена в развитии фнтофтороза картофеля, нами было проведено изучение влияния вирусной инфекции на устойчивость листьев к спорообразованию гриба Р. шГе81ап5.

Результаты показали, что гриб обильнее слороиосил на безвирусных листьях но сравнению с вирознйми. Причем все показатели, характеризующие сиороношеннс, такие, как средний балл спороношеиня, интенсивность спороношеиия за 6 суток и за 7-е сутки были выше в контроле по сравнению с опытными вариантами. На основании этих данных можно сделать вывод, что под влиянием вирусной инфекции уменьшается не .только размер спороносяшей поверхности, но и число спор •возбудителя на единице пораженной площади листа.

Таким образом, вирусная инфекшш сдерживает распространение патогена и его сиороиошенис. Нас интересовала также степень связи между этими двумя важными показателями инфекционного процесса. Высокая корреляционная зависимость (г«=0,78±0,07) показала, что повышение интенсивности споропошення гриба возможно только при более быстрых темпах роста мицелия.

В литературе мы ие обнаружили сведений о влиянии различных штаммов вирусов на восприимчивость картофеля к фитофторозу. Выяснение этого вопроса имеет большой практический смысл в связи с разработкой метода вакцинации слабоиатогеннымн штаммами вирусов.

В наших опытах различные по патогеиности штаммы вирусов X и М повышали фитофтороустойчивость листьев примерно на одинаковую величину. Небольшие различия между ними не были достоверны (табл. -1). На' основании.этих результатов можно предположить, что натогениость штамма вируса не связана с его способностью индуцировать повышение устойчивости к фитофторозу. Если это хак, то_ открывается возе

Влияние различных штаммов вирусов на фнтофтороустойчивость листьев (сорт Гатчинский,- % к контролю, 1982 г.)

Варианты Диаметр поражения на 6-й Средний балл спо-роношения Индекс. поражения

день, мм

Растения, зараженные

некротическим штаммом 54.9

вируса X ......... 73.5 72,4

Растения, зараженные ослабленным штаммом

вируса X ......... 76.3 79,3 60,5

Растения, зараженные

сильным штаммом • -

вируса М .......... 71.9 77,3 60,3

Растения, зараженные

обычным штаммом

75,1 68,2 52,9-

можность практического использования слабопатогенных штаммов вирусов для защиты картофеля от фнтофтороза. Причем положительный эффект такого использования будет обусловлен не только ограниченней развития фитофтороза, но и одновременным предотвращением заражения растеннй сильнопатогенными штаммами.

Для повышения эффективности работы по выведению фн-тофтороустойчивых сортов картофеля большое значение имеет искусственное заражение молодых сеянцев, позволяющее выбраковывать неустойчивые формы на раннем этапе селек-

Таблица 5

Действие вирусной инфекции на фнтофтороустойчивость сеянцев картофеля (174-4,4 Гитте; семья 591), 1980 г.

Варианты Заражение отделенных листьев Заражение целых растений

диаметр поражения, мм I индекс пораже-1 ння % зараженных растений средний балл поражения

Растения, свободные от вирусов , , , . „ Растения, зараженные вирусом X..... Растения, зараженные вирусом М ..... Растения, зараженные вирусами X + Л1 . , . * • , 7,7 2,7 4.1 3,0 9,9 1,5 2.9 1,7 47.4 35.7 38.9 35,9 1,56 0,57 0,55 0,61

НСР(,5 . 2,3 — — 0,81

Л

!

;иконного процесса. По нашим данным, безвнрусные сеянцы более-восприимчивы к фитофторозу'по сравнению с гнбрнда-

.мн, зараженными вирусами X и М (табл. 5). * _______

Таким образом, при определении фитофтороустойчивостн сеянцев могут быть получены завышенные результаты, не соответствующие истинной устойчивости, если оцениваются растения, зараженные мозаичными вирусами. ------

Известно, что вредоносность Э-внруса невысока (Амбросов Л, Л.. Соколова Л. Л„ 1975; Зейрук В. Н., 1982). К. Иодийк! (1978) считает оздоровление картофеля-от вируса Э бесполезным мероприятием, так как быстро происходит вторичное заражение. В силу ртих причин представлялось целесообразным выяснить, как действует инфекция' Э-вируса на устойчивость картофеля к фитофторозу. ч

Полученные данные показали-, что зараженные Э-вирусом растения сорта Столовый 19 сильнее противостоят Р. тГеэ-чем растения, свободные от вирусов. На листьях, зараженных вирусом Э, диаметр фитофторозного пятна на 6-й день после заражения был 9,7 мм, а на безвирусных листьях — 14,5 мм. ;

" Мы ие обнаружили в литературе сведений о действии на фитофтороустойчивость вируса метельчатости верхушки кар-.тофеля (ВМВК). В наших опытах ВМВК вызывал усиление восприимчивости к Р. Ыс^апз у листьев сорта Столовый 19 .на 44—50%.

Глава 4. Влияние вирусной инфекции на устойчивость клубней картофеля к фитофторозу

Размеры потерь урожая от фитофтороза в значительной степени определяются устойчивостью клубней. Известно, что устойчивость ботвы и клубней не совпадает {Попкова К. В., 1972); Вот почему наряду с изучением действия вирусной инфекции на нолевую устойчивость ботвы картофеля нам представлялось целесообразным исследовать ее влияние на фитофтороустойчивость клубней.

Учеты поражения клубной на естественном инфекционном фоне, проведенные в 1980 и 1982 гг., показали, что безвирусные клубни сильнее поразились болезнью, чем вирозные. Так, если в 1980 году 19,7% клубней 'от- безвнруеных- растений были поражены фитофторозом, то среди урожая растений, зараженных вирусом X, их было 4,1%,' вирусом У —5,9%, вирусом М—7,8%, вирусами Х +У-НИ-г-5,3%. .Такое ■ же снижение поражаемостн клубней фитофторозом под действием мозаичных вирусов наблюдалось в-1982 году: Однако приведенные данные не могут свидетельствовать об истинной клубневой устойчивости, так как в поле клубни подвергались раз-

личной ? нагрузке инфекции из-за неодинакового поражения ботвы в разных вариантах опыта. Л, как показано в ряде работ (ОауПа'Е., 1964; 0аг$о\у и., Мет1 й., 1981), концентрация инокулюма определяет не только долю пораженных фито-фторозом клубней, но и интенсивность развития болезни.

Для того, чтобы-получить более точное представление о .фитофтороустойчивостн клубней, мы проводили искусственное заражение их в период зимнего хранения.

Таблица 6

Влияние вирусной инфекции на пораженность ломтиков клубней фитофторозом (% спороносяшей поверхности ломтика на 6-й день после заражения)

к « Варианты Приекульский ранний Гахчни- . СШ1Й .Столовый 19 РаменскнА

- . 1980 'l98I 1980 1981 1980 1981 1980 1981

Клубни, свободные от вирусов ...... Клубни, зараженные вирусом X ; ..... К л у Они, зараженные вирусом У...... Клубни, зараженные вирусом М . ..... Клубни, зараженные вирусами Х+У+М , . . 40,2 25,81 20.4 13.2 25.5 51.3 34,7 32,5 28,5 30.4 13.9 0v2 9,5 8.0 7.1 25,0 15,6 6,2 5,1 7,9 18,7 12,5 13.4 11,2 12.5 12.3 4,8 6,4 7.3 6,1 21,7 3.0 19,3 3.0 3,2 19,7 9.6 10,3 9,2 8,4

-НСР*........ 9,1 2.6 5,3 3,9 3,4 5,2 4,9

Результаты заражения ломтиков (табл. 6) свидетельствуют о том, что внрусная инфекция приводит к повышению сопротивляемости клубневых тканей развитию гриба Р. infes-tans. Так, если в 1980 г. 40,2% илошади ломтиков безвирусных клубней сорта Приекульский ранний было покрыто спо-роношеннем гриба, то на ломтиках клубней, зараженных вирусами X, Y, М и комплексом X + Y + M, эта плошадь соответственно составляла 25,8%,.'20,4%, 13,2%, 25,5%. Математически достоверное повышение фитофтороустойчивостн тканей клубней было получено также на сортах Гатчинский, Столовый 19 н Раменскин.

Метод, инокуляции ломтиков, отражая устойчивость тканей клубней к распространению гриба Р. irifestans, не учитывает устойчивость кожуры, чечевичек и глазков, которые можно выявить только при заражении целых клубней. Поскольку для объективной оценки полевой устойчивости необходимо сопоставить несколько факторов, определяющих ее в целом,

наряду е заражением ломтиков проводилось- инфицирование целых клубней.

• Как показывают данные учетов, проведенных через 20 дней после инокуляции, в безвирусных клубнях глубина проникновения Р. ¡пГез1апз была больше на 50—64%, чем в клубнях, зараженных мозаичными вирусами (табл. 7),

Таблица -7

Глубина проникновения гриба Р. 1пГе$1ап5 в клубни картофеля

(в средней за 2 года, мм)

При е-кульскнй ранний Гатчин-< ский Столовый 19

15,3 П,4 9,5

9.5 7,6 7,3

9,8 8.1 5,4

10,6 8,5 6,3

¡0,3 6.3 5,8

Варианты

Ра мен-скпй

Клубни, свободные от вирусов Клубни, зараженные . вирусом X .

Клубил, зараженные

вирусом У.......

Клубни, зараженные ' . вирусом М ..,..'. . Клуби», зараженные вирусами Х+У+М , . . .

6,4 4,53,4 4,0 3,9

Таким образом, данные, полученные . при использовании двух различных методов оценки клубневой фитофтороустой-чивости картофеля, указывают на большую восприимчивость безвнрусных клубней по сравнению с вирозными и коррелируют с результатами естественного заражения в поле. Исходя из этого, можно предположить, что уменьшение поражаемости фнтофторозом урожая клубней вирозных растений .определяется не только замедленным развитием болезни на ботве, но и повышением клубневой устойчивости.

При изучении действия ВМВК на фитофтороустойчивость клубней было установлено, что клубни, зараженные этим вирусом, были более восприимчивы к Р. ¡пГеэЫпБ по сравнению с клубнями, полученными от безвнрусных растений (табл. 8).

Таблица 8

Влияние ВМВК на устойчивость клубней сорта Столовый 19 к фитофторозу, 1981 г.

Варианты Глубина проникновения в клубни через 15 дней, мм % спороносящей. поверхности ломтика.

Безвирусные клубни:..... 2,3 19,7

Клубни, зараженные ВМВК ... . 8.1 45,5 ■

НСРад..... га 4,6

Таким образом, ВМВК в-сиду своих биологических особенностей, которые еще недостаточно изучены, оказывает влияние на устойчивость к фитофторозу, отличное от действия ви-.русов мозаичной группы. Очевидно, эти различия заключаются во влиянии на обмен веществ растения-хозяина.

Проведенный учет урожая клубней по вариантам опыта показал, что первичная вирусная инфекция приводила к достоверному снижению продуктивности. Так, если урожай с одного куста безвирусного растения был равен 1147,5 г, то с куста, зараженного вирусом X, было получено .837,5 г» вирусом У —837,7 г, вирусом 14—'788,8 г, вирусом 5 — 928,1 г и комплексом Х + У + М— 712,4 г. При этом число клубней с куста практически не отличалось в разных вариантах, а снижение урожайности вирозных растений^определялось уменьшением среднего веса клубня. .....

4 * * ' ' ' '

. ■ > •

Глава 5. Изучение биохимических механизмов индуцированной устойчивости - -

Установленное нами ' повышение фитофтороустончивости листьеви клубней картофеля под действие*! .'вирусов имеет большое значение для практики. В связи с этим представлялось целесообразным выявить те изменения метаболизма пораженных вирусами растений, которые определяют повышение полевой устойчивости.

В соответствии с современными представлениями о роли отдельных факторов в устойчивости картофеля к фитофторозу были взяты для изучения следующие показатели: содержание сухого вещества, Сахаров, свободных аминокислот, аминокислотный состав белка и активность пероксндазы в листьях, а также фитоалексинная активность клубней.

Вирусная инфекция приводила к некоторому обезвоживанию листьев, что могло оказать отрицательное действие на развитие гриба Р. т{е51апэ. В безвирусных листьях содержание сухого вещества было 16,71%, а в листьях, зараженных вирусом X,— 17,12%, вирусом У— 17,54%, вирусом М— 18,25%, комплексом Х + У + М.— 18,19%. Уменьшение овод-ненности листьев происходило за счет снижения как свободной, так н гигроскопической влаги.

Результаты определения содержания физиологически свободных аминокислот в листьях картофеля приведены в таблице 9.

Мы не наблюдали влияния вирусной инфекции на состав свободных аминокислот, в листьях всех вариантов были обнаружены 18 аминокислот. Количественное содержание свободных аминокислот в вирозных листьях было в целом выше, чем в контроле. Исключение составлял вариант с заражением

ТаблнцаЭ

Содержание свободных аминокислот в листьях картофеля сорта Гатчинский {мг/ЮО г сухого вещества)

Аминокислоты. Листья, свободные от вирусов Листья, зараженные вирусами

X У М + М

Аспарагиновая .... 64,1 53,3 64,4 67,5 57,7

Треонин . . . ... 10.8 11.4 10,8 11,1 16,4

Серин ....... 32,0 35,0 34.1 32,6 40,2

Глутамнновая .... 5,1 7.2 6.2 115 8.6

Глицин ...... 5,9 6,9 6,1 7.0 8,0

22,9 26,2 24.1 25,5 28,6

Валин...... . 13.0 17,2 13,2 23,0 25.0

0.8 1.2 0,9 1.3 1,7

ИзолеАцин ...... 8.6 9,2 8,1 10,8 11,5

Лейиии ....... 22,5 26,2 20,1 26,2 29,3

5,4 6,8 5,1 7.2 7,5

Фенилаланнн..... 13,2 17,6 13,5 18,2 20.1

у-аминомасляная . . . 96,9 125.8 96,9 121,2 137,5

2 2 3.0 2,8 4,6 4.1

Аргинин ...... 11,8 15.1 10,5 13.6 17,7

Лизни....... 22,2 27,3 20,2 26,3 30,5

Метионин..... 2.1 3.0 2,1 2,7 3,6

и-аминоадипшюезя , . . 33,0 35.6' 32,5 41,8 46,4

6,3 6,7 6.0 6.0 - 6.7

367,8 434,7 377,6 436,8 501,1

вирусом У, который не вызывал заметного изменения аминокислот по сравнению с листьями, свободными от вирусов,

В белковой фракции листьев нами были идентифицированы следующие аминокислоты: треонин, серин, глутамнновая, про-лин, глишш, валин, метионин, изолейции, лейцин, тирозин, фенилаланнн, лизин, гнстндин, аспарагиновая, аланнн, цисте-нн, аргинин. Отсутствие триптофана объясняется разрушением его при кислотном гидролизе (Плешков Б. П., 1976). Вирусная инфекция не оказывала существенного влияния на содержание отдельных белковых аминокислот.

Установлено, что в внрозных листьях содержание глюкозы, фруктозы и сахарозы выше по сравнению с безвируснымн листьями (табл. 10).

Возможной причиной накопления сахаров в. внрозных листьях могут быть изменения в клетках мезофилла, приводящие к подавлению перемещения углеводов из листьев (Мэть-юз Р., 1973).

Как показали многочисленные исследования, уровень активности пероксидазы может служить показателем фнтофто-роустойчнвостн картофеля (Гречушннков А. И., 1939; Гречуш-

, .Таблица Ш

Содержание Сахаров в листьях картофеля сорта Гатчински¡1 (% от сухого вещества), 1982 г.

Варианты Фруктоза Глюкоза Сахароза Сумма Сахаров

Растения, свободные от вирусов . , . . ..... 1,13 0,99 1,77 3.89

Растения, зараженные вирусом X........ 1.39 1,24 2,26 4,89

Растения, зараженные вирусом У ........ 1,58 1,35 2,23 5,16

Растения, зараженные вирусом М ;....... 1,68 1,41 2,19 5,28

Растения, зараженные 1,53 >.41 2.54 5,50

никовА; И., Попкова К. В., 1958; Шаркова Л, Л. н др. 1981; КЫаг N.. 1959).

Поэтому нами изучалось действие вирусной инфекции на активность пероксидазы в листьях. Вироэные листья картофеля, сорта Гатчинский отличались повышенной пероксидаз-ной активностью, Х-вирус через 25 дней после заражения повышал активность фермента по сравнению с контролем на 42,9%, М-вирус — на 33,3%, комплекс Х + М: — на 53,9%. На основании этих данных можно считать, что повышенная активность пероксидазы и листьях, зараженных мозаичными вирусами, может быть одним из факторов, обусловливающих индуцирование фитофтороустойчивости картофеля.

Фитоалексины синтезируются в растениях в результате контакта с возбудителями-болезней и обладают антибиотическими свойствами. Предполагают, что полевая устойчивость клубней к фитофторозу коррелирует со способностью продуцировать фитоалексины {Дорожкин Н. А. и др., 1973; Тюте-рев С. Л. и др., 1979).

'В связи с выявленной нами повышенной фитофтороустой-чивостью'вирозных клубней нас интересовала роль фитоалек-сннов в этом процессе.

Установлено, что мозаичные вирусы не оказывают влияния на выделение фитоалексннов ришитина и любимина тканями клубней в ответ на инфицирование совместимой расой гриба Р. Ыез^апв.

Таким образом, индуцированная вирусами фитофторо-устойчнвость клубней картофеля, вероятно, не связана с изменением их фитоалексннной активности.

Глава 6. Влияние зараженности вирусами растений-дифференциаторов на. идентификацию рас -возбудителя фнтофтороза картофеля -

Расовый состав Р. ¡п(е51ап5 подвергается постоянным изменениям, отражающим селективное действие растення-хозя-ина. Для правильного построения тактики использования сортов со сверхчувствительным типом устойчивости необходимы точные сведения о времени появления' р'азЛи<ш£1Х' р&с в'поле.

Учитывая то,,что часто приходится иметь дело с растениями-дифференциаторами, в той или иИой Мере Зараженными вч-русами, нас интересовало, как вирусная инфекция влияет на достоверность идентификации рас Р.* ¡пГ^алБ.' *

Во всех сериях заражения дифференциаторов Шика ни разу не отмечалось случая поражения* л ИСк>ЧкОв *н¿совместимыми расами патогена. Безвирусные растения дали на 30—40% больше успешных заражений по сравнению с вирусными. Таким образом, стимулированное вирусной инфекцией повышение относительной фитофтороустойчивостн листьев маскирует проявление расоснецифнческой устойчивости.. Поэтому при использовании дифференциаторов, зараженных вирусами, требуется большая повторность в опытах, что осложняет работу.

Нами изучалась возможность использования для этой цели пробирочных растений картофеля, оздоровленных от вирусов методом культуры апикальной меристемы. Опиты проводили на коллекции дифференциаторов, полученных из Института селекции картофеля (ГДР), и некоторых сортах отечественной селекции (всего 13 генотипов). Заражение проводилось опрыскиванием суспензией зооспор Р. ¡Ые54ап5 растений непосредственно в пробирке, либо заражались отделенные листочки в чашках Петри. При поражении можно было различить налет спороношения возбудителя уже на 3—4-й день после инокуляции. В несовместимой комбинации сорт— раса иногда на блюд ал н небольшие некрозы без спороношения.

При использовании этих двух способов заражения в процессе исследований получили высокий (до 90%) процент соответствия наблюдаемых реакций с теоретически ожидаемыми. Это позволило сократить повторность опытов. Так, для точного определения вирулентности изолятов гриба достаточно заражение двух пробирочных растений каждого генотипа. Более экономичным является инокуляция отдельных листочков. При этом заражается но 3 листочка каждого вида дифференциаторов. С помощью одного растении можно- поставить 2—3 теста;' ' :

Все сорта,-независимо от их полевой устойчивости, в про-, бирочной культуре характеризовались крайней военриимчи-

востью к фитофторозу' Исходя йз этого, можно рекомендовать даннуюметодику. также для повышения агрессивности гриба Р. ЫЫапэ после длительного выращивания на искусственной питательной среде.

Выводы

1. Заражение растений картофеля мознчнымн вирусами X, У, М и-Б приводит к повышению их относительной фнто-фтороустойчивости. Вирусная инфекция вызывает повышение устойчивости листьев к распространению и спорообразованию Р. ¡пГеэ1ап5 и не изменяет их устойчивость к проникновению патогена.

2. Различные по патогенности штаммы вирусов X и М способны в равной степени стимулировать повышение устойчивости листьев к фитофторозу. Все испытанные штаммы вызывали снижение индекса поражаемостн листьев на 40—45% по сравнению с безвирусными листьями.

3. Безвирусные сеянцы картофеля проявляют большую восприимчивость к фитофторозу, чем зараженные вирусами X и М; Использование вирозных растений при оценке на фи-тофтороустойчнвость в процессе селекции может приводить к завышенным результатам.

4: Безвнрусные клубни картофеля сильнее поражаются фи-тофторозом по сравнению с внрозиыми. Это обусловлено сильным развитием болезни на ботве и низкой клубневой устойчивостью безпнрусиых растений.

5. Заражение картофеля мозаичными вирусами приводит к сильному нарушению всего метаболизма растения, что может способствовать повышению устойчивости к Р. 1П{е$1ап5. В листьях, зараженных вирусами, обнаружены более высокая активность перокендазы, повышенное содержание сухого вещества, свободных аминокислот и растворимых углеводов по сравнению с листьями, свободными от вирусов. Мозаичные вирусы не оказывают влияния на выделение фитоалексинов ришитина и любнмнна тканями клубней в ответ на инфицирование грибом Р. ¡пГез(ап5.

6. Заражение растений вирусом метсльчатостн верхушки картофеля приводит к усилению восприимчивости к фитофторозу ботвы и клубней картофеля.

7. У растеннн-днфференинаторов Шика, зараженных вирусами, полевая фитофтороустойчнвость повышается, что затрудняет идентификацию рас Р. Ы^апз. С большей достоверностью эту работу можно проводить при использовании метода заражения безвнруеных пробирочных растений картофеля.

.Предложения производству •

1. При переходе семеноводства на безвирусную основу по-ражаемость картофеля фитофторозом будет расти. Поэтому оздоровленный от вирусов картофель-требует более тщательной защиты, чем обычный.

2. С нелью повышения достоверности оценки селекционно' го материала на фнтофтороустойчивость рекомендуется использовать гибриды, свободные от вирусной инфекции, ,

3. Для повышения эффективности работы по изучению расового состава возбудителя фитофтороза картофеля необходимо использовать в качестве дифференциаторов оздоровленные от вирусов пробирочные растения картофеля.

По материалам диссертации ■ ' опубликованы следующие работы:

" 1. Джалилов Ф. С. Влияние вирусной инфекции на устойчивость картофеля к фитофторозу. — В кн.: Актуальные вопросы селекшш и семеноводства полевых культур. М„ 1981, с. 105—110.

2. Джалилов Ф, С. Роль вирусов в изменении фнтофторо-устойчнвости разных сортов картофеля. — Известия ТСХА, 1982 вып. 4, с. 121—126. -

Л 77132 1/111—83 г. Объем 1 п, л. Заказ 320. Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. Л. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44