Патогенные микромицеты и оптимизация фитосанитарного состояния лука в лесостепи приобья 06. 01. 11 защита растений
| Вид материала | Автореферат диссертации |
- Анализ деятельности отдела карантинного фитосанитарного контроля на государственной, 179.32kb.
- Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 06. 01. 07 «Защита растений», 168.03kb.
- Постановлением Правительства Российской Федерации от 23 апреля 1992 г. N 268 "О государственной, 34.55kb.
- Лекция тема: протозойные инвазии кишечника, 115.66kb.
- Рабочая программа по дисциплине Защита растений / Энтомология, 143.58kb.
- Методическая разработка по подготовке лабораторного занятия №41 для студентов медицинского, 1130.19kb.
- Организация систем интегрированной защиты растений, 36.71kb.
- Календарный план лекций по микробиологии, вирусологии и иммунологии для студентов, 23.61kb.
- Рабочей программы дисциплины Защита растений по направлению подготовки 250700 Ландшафтная, 21.07kb.
- Оптимизация производственной программы предприятия Выбор портфеля финансовых активов, 75.23kb.
Таблица 3 – Влияние культуральной жидкости B. allii на длину корней и проростков растений
| Вариант | Кукуруза | Пшеница | |
| корни, мм | ростки, мм | корни, мм | |
| дистиллированная вода | 32,1 | 77,3 | 97,1 |
| среда Чапека | 34,4 | 64,9 | 71,0 |
| культуральный фильтрат | 23,1 | 21,0 | 25,6 |
| фитотоксическая активность, % | 33,0 | 73,0 | 74,0 |
| НСР05 | 12,3 | 42,1 | 41,1 |
Исследованиями установлена оптимальная инфекционная нагрузка патогена – 300-800 спор на 0,01 мл, которая обеспечивала заражение луковиц на уровне 50-80%. При увеличении плотности суспензии до 1000 спор и выше, наблюдалась задержка в развитии заболевания: медленнее нарастала вегетативная масса гриба, позднее формировались конидии, снижалось (до 30%) количество эффективных инокуляций. Полученные результаты подтверждают факт антагонизма между особями не только на стадии споры, но и мицелия и свидетельствуют о наличии механизмов регулирования численности в популяции гриба (Бигон и др., 1989).
Инокуляция растений лука возбудителем гнили показала, что наиболее эффективным было заражение с нанесением механических повреждений и введение инфекционного начала внутрь тканей (таблица 4).
Таблица 4 – Эффективность инокуляции лука сорта Стригуновский в зависимости от способа и срока заражения
| Способ заражения | Больные луковицы, % по срокам заражения | |
| 22 июня | 12 августа | |
| опрыскивание растений | 5,2 | 11,1 |
| опрыскивание + натирание листьев песком | 23,7 | 10,7 |
| введения инокулюма • в шейку растения • внутрь трубчатых листьев | 8,7 40,0 | 51,3 6,1 |
| раскладка зараженных луковиц в рядки | 7,7 | – |
Результаты заражения растений в разные сроки доказывают, что критический период шире, чем принято считать (Уокер, 1956; Осницкая, 1957). Лук высоко восприимчив к сибирской популяции возбудителя болезни с середины вегетации, поэтому искусственное заражение рекомендуем проводить в фазу роста листьев. Способ опрыскивания растений суспензией спор с нанесением механических повреждений легко осуществим, не требует большого количества инокулюма.
Таблица 5 – Адаптационные особенности сибирской популяции B. allii
| Признак | Botrytis allii | |
| популяция по Осницкой, Рудакову | сибирская популяция патогена | |
| начало прорастания спор | через 6 час. | через 3 час. |
| количество ростковых гиф | всегда 1 | 2 – 3 |
| условие для прорастания конидий | капельная влага | высокая влажность |
| жизнеспособность спор | – | более 10 мес. |
| автоингибирование прорастания спор | – | выраженное |
| условие для прорастания склероциев | промораживание | без промораживания |
| фитотоксичность культур. фильтрата | – | высокая |
| влияние фитонцидов листьев лука на прорастание конидий | подавляющее | стимулирующее |
| онтогенетическая специализация | стареющие растения | активно растущие |
| филогенетическая специализация | узкая | широкая |
На основании литературных и полученных нами экспериментальных данных была составлена сравнительная характеристика популяций патогена, вызывающего шейковую гниль лука (таблица 5).
Очевидно, что сибирская популяция возбудителя ботритиоза в большей степени приспособлена к условиям внешней среды, чем узко специализированный патоген Botrytis allii, известный по научным источникам.
Разработаны циклы развития возбудителя ботритиозной гнили, типичные для лесостепной зоны Западной Сибири, в которых учтен факт широкой филогенетической специализации патогена и расширено количество факторов передачи инфекции из года в год.
5. Механизмы устойчивости лука к заболеваниям
Исследованы некоторые факторы пассивного иммунитета луков репчатого и шалотов. Доказано, что содержание моносахаров в луковицах положительно коррелирует со степенью поражения шейковой гнилью (r = 0,86), а плотность тканей луковицы имеет с признаком болезнеустойчивости существенную отрицательную зависимость (r = – 0,80).
Изучение фитонцидной (Ф) активности сортов лука шалота и 18 образцов корневищных луков, различающихся по устойчивости к серой гнили и пероноспорозу, показало, что конидии возбудителя пероноспороза более чувствительны к фитонцидам, чем ботритиоза, но выраженная взаимосвязь между фитонцидной активностью тканей и устойчивостью лука к заболеваниям отсутствует.
В соответствии с методом капельных диффузатов (Озерецковская, Савельева, 1975), надосадочную жидкость, содержащую естественный фитонцидный комплекс и фитоалексины, проверяли на эффективность, используя в качестве тест-объекта споры Botrytis allii. Установили, что гриб Penicillium sp. является слабым индуктором в отличие от облигатного паразита P. destructor, который вызывал усиленное образование фитоалексинов у большинства луков (таблица 6). Совместное действие фитонцидов и фитоалексинов (Ф+ФА) в группе высоко- и среднеустойчивых образцов значительно снижало количество проросших спор (в 10,7 и 5,5 раза соответственно) по сравнению с естественными фитонцидами (Ф). У восприимчивых образцов индуцированная антимикробная активность отсутствовала (лук батун), или проявлялась в слабой степени (луки алтайский крупнолуковичный, молочноцветный), так как в присутствии ФА прорастало максимальное количество спор тест-объекта. У луков косой, черемша, Ледебура (светлая и ордынская формы) оценить действие ФА было сложно ввиду их высокой естественной фитонцидности. Фитоалексины высокоустойчивых и восприимчивых видов повлияли на линейный рост гиф паразитов, сократив его в 2,1 и 3,1 раза соответственно.
Таблица 6 – Действие естественных и индуцированных патогеном P. destructor биологически активных соединений лука на рост спор B. allii
| № п/п | Группы устойчивости, образцы | Проросшие споры к контролю, % | Длина гиф к контролю, % | |||
| Ф | Ф+ФА | Ф | Ф+ФА | |||
| контроль | 100,0 | 100,0 | ||||
| иммунные и высокоустойчивые | ||||||
| 1 | л. слизун | 32,2 | 18,5 | 78,2 | 41,3 | |
| 2 | л. линейный | 81,8 | 2,0 | 100,0 | 71,4 | |
| 3 | л. косой | 1,3 | 2,1 | 91,3 | 56,5 | |
| 4 | л. плевокорневищный | 85,1 | 7,6 | 121,4 | 100,0 | |
| 5 | л. черемша | 2,0 | 4,1 | 37,0 | 24,1 | |
| 6 | л. пскемский | 60,2 | 4,4 | 90,7 | 53,7 | |
| 7 | л. луговой | 167,3 | 8,6 | 78,5 | 157,1 | |
| 8 | л. душистый | 189,4 | 12,2 | 325,0 | 139,3 | |
| 9 | л. стареющий | 74,8 | 7,8 | 150,0 | 96,4 | |
| 10 | л. красноватый | 117,1 | 8,5 | 142,8 | 50,0 | |
| среднее по группе | 81,1 | 7,6 | 121,4 | 57,2 | ||
| среднеустойчивые | ||||||
| 11 | л. Ледебура, светлая форма | 4,2 | 4,5 | 26,0 | 52,1 | |
| 12 | л. Ледебура, темная форма | 38,9 | 5,3 | 94,4 | 66,6 | |
| 13 | л. шнитт | 14,2 | 3,0 | 50,0 | 60,8 | |
| 14 | л. Ледебура, ордынская форма | 1,0 | 2,0 | 44,4 | 87,0 | |
| 15 | л. алтайский мелколуковичный | 40,1 | 3,3 | 68,5 | 27,7 | |
| среднее по группе | 19,7 | 3,6 | 56,7 | 58,8 | ||
| восприимчивые | ||||||
| 16 | л. алтайский крупнолуковичный | 97,8 | 81,6 | 195,6 | 139,1 | |
| 17 | л. батун, сорт Восход | 34,5 | 95,5 | 68,5 | 144,4 | |
| 18 | л. молочноцветный | 103,1 | 39,5 | 751,8 | 44,9 | |
| среднее по группе | 78,5 | 72,2 | 338,6 | 109,5 | ||
Силу тормозящего влияния на прорастание тест-объекта не во всех случаях можно рассматривать как суммарное действие индуцированной (фитоалексинной) и естественной фитонцидной активности, поскольку последняя не только подавляла, но и стимулировала развитие патогена. При изучении ФА-активности не следует ограничиваться измерением длины ростковых трубок тест-объекта, как делают некоторые исследователи (Басова, Денбновецкий, 1981), необходимо учитывать также количество проросших спор, так как подавление пропагативных структур на этом этапе снижает в природе уровень инфекционной нагрузки.
Полученные нами данные свидетельствуют о том, что ФА-активность может служить показателем видового иммунитета и сортовой устойчивости луков к серой гнили и пероноспорозу.
Сорта репчатого лука и шалота, восприимчивость которых к шейковой гнили была установлена экспериментально, исследовали на содержание свободных аминокислот в здоровой и зараженной ткани. Условно поделив образцы на две группы: устойчивые (Штутгартен ризен, Бессоновский, Сибирский желтый) и восприимчивые (остальные), выявили, что луковицы устойчивых сортов до инокуляции содержали (в среднем) свободных аминокислот на 43,2% больше, чем луковицы восприимчивых. При заражении у 73% сортов количество свободных аминокислот возрастало на 14,6-60,0% (таблица 7). У восприимчивых сдвиг в сторону увеличения суммарного количества аминокислот был более выраженным.
Таблица 7 – Количество свободных аминокислот (% на сырое вещество) в здоровых и зараженных шейковой гнилью луковицах
| Сорт | Сумма аминокислот в луковицах | Разница (+, –), % | Группа устойчивости | |
| здоровые | больные | |||
| лук репка | ||||
| Сквирский | 1,288 | 1,790 | +39,0 | восприимчивый |
| Стригуновский | 1,310 | 1,944 | +48,4 | сильновосприимчивый |
| Св – 50 | 1,099 | 1,442 | +31,2 | восприимчивый |
| Золотой шар | 0,882 | 1,411 | +60,0 | сильновосприимчивый |
| Сорочинский | 0,966 | 1,378 | +42,6 | сильновосприимчивый |
| Вшетаты | 1,062 | 1,008 | –5,1 | восприимчивый |
| лук севок | ||||
| Бессоновский | 1,702 | 1,457 | –14,4 | устойчивый |
| Штутгартен ризен | 1,510 | 1,733 | +14,8 | высокоустойчивый |
| лук шалот | ||||
| Сибирский желтый | 1,549 | 1,451 | –6,3 | устойчивый |
| Кущевка харьковская | 1,196 | 1,371 | +14,6 | среднеустойчивый |
| Кайнарский | 1,059 | 1,473 | +39,1 | среднеустойчивый |
Нарушения структуры протопласта, описанные нами в разделе 4, могли привести к усилению протеолитических процессов в тканях за счет активирования протеаз растения-хозяина (Рубин и др., 1975). Другим фактором, приводящим к изменению в составе азотсодержащих веществ растения, являются ферменты, выделяемые микроорганизмом. У 75% исследуемых восприимчивых сортов антиметаболические защитные реакции проявлялись в слабой степени, т.к. шло увеличение количества свободных аминокислот, свидетельствовавшее о распаде белковых соединений. В группе устойчивых сортов сумма свободных аминокислот при патологическом процессе увеличивалась незначительно (Штутгартен ризен) или снижалась (Бессоновский, Сибирский желтый).
Возможно, протеазы, выделяемые патогеном, связывались у устойчивых сортов структурными элементами протопласта и переводились в неактивное состояние. У восприимчивого сорта Вшетаты и среднеустойчивого сорта Кущевка харьковская на начальных этапах инфекционного процесса также отмечено противодействие метаболитам паразита.
Выявлены изменения в динамике отдельных аминокислот по группам устойчивости. Заражение привело к повышению содержания во всех сортах треонина, серина, глицина, метионина, изолейцина, лейцина и фенилаланина, но у восприимчивых образцов накопление их шло интенсивнее. У более устойчивых наблюдалась тенденция к снижению или сохранению на прежнем уровне глутаминовой и аспарагиновой кислот, у восприимчивых – к повышению. У сорта Вшетаты, в отличие от всех других сортов группы, произошло резкое снижение (на 44%) содержания глутаминовой кислоты. В значительной степени отличалась динамика аланина и пролина. Восприимчивыми сортами эти кислоты накапливались в среднем в 2-3 раза быстрее, чем устойчивыми.
Падение суммарного количества свободных аминокислот в зараженной ткани устойчивых образцов, безусловно, явилось реакцией на метаболиты паразита, которая выразилась в усилении синтетических процессов. Более высокое содержание аминокислот в здоровых луковицах устойчивых сортов, возможно, связано с их специфическими функциями: стимуляция синтеза фитоалексинов, фунгицидные свойства и др. (Тарр, 1975).
Результаты исследований свидетельствуют, что количество свободных аминокислот в здоровой ткани лука, их динамика при патологическом процессе могут служить критериями при разработке методики по определению сортовой устойчивости луков к гнили, а также важными показателями в селекционном процессе.