UDK 635.9 Декоративные растения. Декоративное садоводство
In the context of the development of the agro-industrial complex and the replacement of imported plant material in the Russian Federation, the development of methods and technologies for the prevention and control of diseases and pests is a priority area of agrarian science. Fungal diseases cause great damage to both vegetable and ornamental crops. Some of the most harmful phytopathogens are fungi of the genus Fusarium (Fusarium Link). The objective of the study is to identify and determine the aggressiveness of the pathogenic mycobiota complex present on annual flowering plants of the Lamiaceae Bromhead family. During immunological studies on plants, fungal pathogens from the genera Alternaria Nees, Fusarium Link, some species of Pythium spp. and representatives of lower mold fungi Penicillium Link, Mucor Fresen were identified. Based on this, a collection of the most common pathogens from the genera Alternaria (5 samples) and Fusarium (10 samples) was created. When testing the selected samples using the method of L.M. Sokolova, the strains of alternariosis did not show high pathogenicity, the damage score of the tested material was from 0.5 to 1.0. When testing the strains of fusarium, the damage score varied from 1.0 to 4.0. Based on this, only one aggressive strain FAK-7 was selected, which had a damage score of 4.0 for the tested material. This pathogenic strain was isolated from the root system of the snapdragon selection line A-5-1. This strain will be involved in the selection process to work on the resistance of snapdragon lines and varieties to root rot.
Antirrhinum, Alternaria, Fusarium, Pythium, Penicillium, Mucor, fusarium, ornamental crops
Введение. В условиях необходимости интенсификации развития АПК и замещения импортного растительного материала в РФ разработка методов и технологий по предупреждению и борьбе с болезнями и вредителями является приоритетным стратегическим направлением аграрной науки. Немалую долю научных работ в данной отрасли представляют исследования в области грибных заболеваний, которые значительно поражают как полевые, овощные, так и декоративные культуры [1–3].
Одними из наиболее распространенных, вредоносных и неоднородных по морфометрическим признакам являются грибы рода Fusarium, включающего множество патогенных видов [4, 5]. Большинство представителей рода Fusarium – фитотрофы, способные поражать многие виды культурных растений, вызывая у них широкий спектр патологических изменений [6–9]. Самыми распространенными заболеваниями, вызываемыми фузариумом, являются гнили корней, увядание, реже – болезни плодов и семян [3, 5, 10]. Болезни растений, вызываемые грибами рода Fusarium, принято называть фузариозами [11, 12]. По всему миру на протяжении уже более ста лет ведущие ученые исследуют возбудителей фузариоза полевых сельскохозяйственных культур, однако на декоративных культурах проведение исследований данных грибных заболеваний начались не так давно [10–15].
Заражение декоративных древесно-кустарниковых растений грибами рода Fusarium в большинстве случаев приводит к инфекционному полеганию сеянцев, так называемой «черной ножке», фузариозной корончатой и корневой гнилям [16–19].
Среди декоративных культур наиболее подвержены фузариозу многолетние травянистые растения, о чем свидетельствуют отчеты о фитосанитарной оценке состояния коллекций ботанических садов по всему миру. В Батумском ботаническом саду было выделено 10 видов патогенных штаммов грибов рода Fusarium, вызывающих корневую гниль у 20 видов травянистых многолетников. Наиболее распространенным возбудителем являлся F. oxysporum (Schlecht.) Snyd. Et Hans. [20–22].
При оценке коллекций Никитского ботанического сада от 2018 г. в качестве фитопатогенных возбудителей фузариоза луковиц тюльпана (Tulipa L.) указан Fusarium oxysporum f. sp. tulipae, а на стеблях и листьях тюльпанов во время цветения обнаружен Fusarium avenaceum (Fr.) Sacc. Ирисы (Iris L.) и канны (Canna L.) также поражены фузариозом, вызванным Fusarium spp. [23]. На массово пораженной коллекции садовых хризантем (Chrysanthemum L.) в 2016 г. были обнаружены Fusarium oxysporum Schltdl., F. moniliforme Sheld, F. sambucinum Fuckel [21, 24, 25].
В ГБС РАН им. Н.В. Цицина и Ботаническом саду Петра Великого в 2016–2017 гг. показатель зараженности коллекции флокса фузариозом также был незначителен [26–30]. Предположительно, это может быть связано с высоким содержанием у флокса антоциановых пигментов, которые, согласно исследованиям, могут приводить к повышению общей устойчивости растений к фузариозу [31, 32].
Цель исследований – выявить и определить агрессивность комплекса патогенной микобиоты, которая присутствует на рассаде и растениях однолетних цветочных культур.
Материалы и методы. Материал для исследований – линейный материал, больные растения антирринума и патогенные микроорганизмы из разных родов.
Болезни, рассматриваемые в статье, относятся к факультативным патогенам и хорошо растут на агаризованных питательных средах различного состава. Для выделения и культивирования этих грибов чаще всего используют универсальные среды, в том числе стандартную среду Чапек, картофельный и морковный агар.
В стандартную среду Чапека входит сахароза – 30 г, натрий азотнокислый (NaNO3) –
Выделение патогенов из растительного материала. Патогенные грибные болезни выделяли из растений с выраженными симптомами заболевания. Образцы пораженных растений после сбора поместили в отдельные бумажные пакеты. Каждый образец был снабжен этикеткой, в которой указывали место и дату сбора, сорт и название растения, фамилию собиравшего.
Суть метода – исследуемый материал предварительно отмывали от почвенных частиц и проводили его поверхностную стерилизацию для освобождения от эпифитной микобиоты. Поверхностную стерилизацию анализируемого материала проводили 1 %-м раствором КMnO4 (10 мин) с последующим промыванием дистиллированной водой. На границе пораженной и здоровой ткани стерильным скальпелем отрезали небольшие кусочки и раскладывали в приготовленные чашки Петри, которые помещали в термостат, инкубировали при 23–25 °С. Через 5 сут появившийся грибной налет анализировали в поле зрения микроскопа при увеличении 16 × 40 и отбирали образцы для пересева на питательные среды и выделения в «чистые культуры» [33].
Метод получение «чистых культур». «Чистые культуры» грибов выделяли путем посева грибного налета на агаризованную питательную среду Чапека. Для очищения мицелия культивируемого гриба от сопутствующих микроорганизмов применяли метод «посева иглой». Небольшое количество мицелия подцепляется на лабораторную иглу и помещается в заранее приготовленную чашку Петри с питательной средой. Далее ставится в термостат на 14 суток, рост мицелия происходит при температуре 23–25 °С. Идентификацию проводили путем анализа их культурально-морфологических характеристик невооруженным глазом и в поле зрения микроскопа с использованием определителей (Саттон Д., Фотергилл М., Ринальди М. Определитель патогенных и условно патогенных грибов. М.: Мир, 2001; Определитель болезней сельскохозяйственных культур / М.К. Хохряков [и др.]. Л.: Колос, 1984).
Оценка степени агрессивности патогена. Для проведения данного опыта были взяты устойчивые и восприимчивые образцы. Почву заранее прокаливали при температуре 150 °С, после остывания доводили ее до влажности 90 % и равномерно заполняли кассеты. Далее по схеме производили посев исследуемого материала растений антирринума. После посева кассеты (24 ячейки (260 мл 530 × 340 мм)) укрывали полиэтиленовой пленкой и устанавливали в световую комнату под светоустановку (день, ночь). Когда растения достигли фазы 5 настоящих листьев, проводили опрыскивание суспензией спор исследуемых штаммов.
Приготовление суспензии спор. В чистую культуру гриба с хорошо разросшимся мицелием (чашка Петри) наливали дистиллированную воду 20 мл, затем шпателем Дригальского проводили смыв конидий (такой смыв с одной чашки проводится 2 раза). Полученную суспензию процеживали через 3 слоя марли в колбу, доводя до 40 мл готового раствора, затем встряхивали суспензию в течение 10 мин на установке «Вортекс» и подсчитывали концентрацию полученной суспензии с помощью камеры Горяева. Концентрация суспензии составляла 2 ∙ 105 спор в мл для Alternaria и 2 ∙ 107 спор в мл для Fusarium. После опрыскивания образцы растений в кассетах устанавливали под каркасы и накрывали полиэтиленовой пленкой. Для заражения использовали свежеприготовленную суспензию спор.
Учеты проводили на 5-е, 10-е, 15-е сут по следующей шкале:
0 баллов – практически устойчивые, поражено не более 20 % растений, средневзвешенный балл до 0,8;
1 балл – слабовосприимчивые, поражено 21–40 % растений, средневзвешенный балл 0,9–1,6;
2 балла – средневосприимчивые, поражено 41–60 % растений, средневзвешенный балл 1,7–2,4;
3 балла – восприимчивые, поражено 61–80 % растений, средневзвешенный балл 2,5–3,2;
4 балла – сильновосприимчивые, поражено 81–100 % растений, средневзвешенный балл 3,3–4,0.
По результатам проявления патогенности определяли наиболее агрессивный штамм [17].
Результаты и их обсуждение. Посев родительских линий проводили в остекленной отапливаемой теплице на территории УНПЦ «Овощная опытная станция имени В.И. Эдельштейна» по стандартной агротехнике. Дополнительное освещение не применяли. Семена высевали в контейнеры с торфом и присыпали тонким слоем прокаленного речного песка для уменьшения испарения влаги, улучшения контакта семян с субстратом и снижения вероятности появления грибных болезней. Контейнеры с посевами прикрывали однослойной полиэтиленовой пленкой с регулярным ежедневным проветриванием и удалением конденсата. Пленку снимали после появления всходов.
При выращивании рассады учитывали такие факторы, как влажность субстрата, грибные инфекции, высокая температура воздуха (выше 18 °С), недостаточное освещение (рассаде однолетних культур требуется 15–20 000 Люкс), выращивание без прищипки на ранних стадиях развития (в фазе 2–3 узлов), негативная реакция на пересадку в стадии старше трех пар листьев.
В период выращивания рассады было выявлено, что всходы у Antirrhinum majus были сильно поражены «черной ножкой», а, как известно, «черная ножка» относится к группе корневых гнилей, которая вызывается различными паразитными и полупаразитными грибами. В 60-е гг. XX в. в Америке из-за данного комплекса заболеваний перестали выращивать данные виды на срезку, в связи с тем, что большинство сортов были к нему очень чувствительны.
В первые 10 сут от пикировки сеянцев проявилась «черная ножка» на растениях. Она проявилась в виде почернения гипокотиля сеянцев, стебли у основания имели черную окраску и были истончены у основания, корешки были подгнившими (рис. 1).
Рис. 1. Проявление «черной ножки» на вегетирующих растениях антирринума
При выращивании такой рассады в условиях открытого грунта растения теряли тургор, желтели и поникали. В связи с этим остро встал
вопрос о ведении селекции по направлению устойчивости и о создании искусственного инфекционного фона для оценки устойчивости исходного селекционного материала. Выделение комплекса патогенов проводили с больных растений антирринума методом раскладки пораженных частей на питательную среду (см. методику) (рис. 2).
|
|
|
|
|
а |
б |
|
Рис. 2. Пораженные вегетативные части растений антирринума: а – культура (стебель
с листьями, корень); б – идентификация методом раскладки
В результате проведенной раскладки проявился мицелий, с которым проведена работа по идентификации патогенов до рода. Идентификацию проводили при помощи микроскопа «Биомед-6» с фотонасадкой при увеличении 40/0.65 (160/0.17). При проведении микроскопирования выявлены грибные патогены из родов Alternaria, Fusarium, Pythium и представители низших плесневых грибов Penicillium, Mucor (рис. 3).
|
|
|
Рис. 3. Конидии Alternaria и Fusarium под микроскопом
В ходе микроскопирования в дальнейшую работу были отобраны 5 штаммов из рода Alternaria, выделенных с листьев и цветков, и 10 штаммов из рода Fusarium, выделенных с корешков, стебля, цветков и листьев, как наиболее патогенных. Данные штаммы отличались по цветовой гамме и конидиям. В результате многократных пересевов были получены чистые культуры патогенов из родов Alternaria и Fusarium.
В ходе работы по определению агрессивности выделенных штаммов методом опрыскивания суспензией спор (см. методику) нами были отбракованы штаммы патогенов из рода Alternaria, так как они оказались с низкой степенью патогенности (табл. 1).
Таблица 1
Оценка агрессивности штаммов рода Alternaria
|
Номер штамма |
Шифр |
Балл |
Происхождение |
|
1 |
ААЛ-1 |
1,0 |
С листовой пластины |
|
2 |
ААЦ-2 |
0,9 |
С цветоноса |
|
3 |
ААЛ-3 |
0,9 |
С листовой пластинки |
|
4 |
ААС-4 |
1,0 |
Со стебля |
|
5 |
ААЦ-5 |
0,5 |
С цветоноса |
По фузариозу из 10 штаммов было выделено 3, это FАЛ-2, FАК-7 и FАС-9, наиболее агрессивным из них оказался штамм FАК-7, который был выделен с корневой системы антирринума линии А-5-1 (табл. 2). Принудительно инфицированные растения данным штаммом были угнетенными, плохо развивались, слабо цвели или погибали совсем. С данным штаммом будет продолжена дальнейшая селекционная работа по созданию инфекционного фона для селекции антирринума на устойчивость. В таблице 3 представлена характеристика агрессивного штамма.
Таблица 2
Оценка агрессивности штаммов рода Fusarium
|
Номер штамма |
Шифр |
Балл |
Происхождение |
|
1 |
FАЦ -1 |
1,0 |
С цветков |
|
2 |
FАЛ-2 |
2,4 |
С листовой пластины |
|
3 |
FАС -3 |
2,1 |
Со стебля |
|
4 |
FАК -4 |
1,4 |
С корня |
|
5 |
FАК -5 |
1,0 |
С корня |
|
6 |
FАЛ -6 |
1,7 |
С листовой пластинки |
|
7 |
FАК- 7 |
4,0 |
С корня |
|
8 |
FАЦ -8 |
0,9 |
С цветков |
|
9 |
FАС-9 |
3,3 |
Со стебля |
|
10 |
FАК -10 |
1,0 |
С корня |
Таблица 3
Характеристики колоний Fusarium (FАК-7)
|
Признак |
Описание |
|
|
Цвет мицелия |
Серый |
|
|
Край мицелия |
Ровный |
|
|
Поверхность мицелия |
Ровная, пушистая |
|
|
Профиль мицелия |
Плоский |
|
|
Структура колонии |
Однородная |
|
|
Реверс |
Белый |
|
|
Образование конидий |
Обильное |
|
|
Форма колонии |
Округлые |
|
|
Размер колоний, мм |
2–10 |
|
|
Число перегородок у конидии, шт. |
От 2 до 6 |
|
В дальнейшем будет проведен ПЦР-анализ выделенных штаммов для определения вида и будет создан инфекционный фон по оценке исходного материала антирринума к корневым гнилям, которые вызывает патоген рода Fusarium.
Заключение. В связи с тем, что львиный зев (Antirrhinum majus) в основном произрастает во Франции, Испании, Кипре, Израиле и других странах, данная культура может быть устойчива к патогенам именно в этих регионах возделывания. Когда мы приобретаем семена данной культуры у иностранных производителей и пытаемся их адаптировать к условиям выращивания в России, в нашем случае это УНПЦ «Овощная опытная станция имени В.И. Эдельштейна», то, как следствие этого, растения могут терять заявленную устойчивость к патогенам. В связи с этим в результате иммунологической работы были выявлены образцы, на которых проявилось заболевание. В ходе исследований выявлены грибные патогены из родов Alternaria, Fusarium, Pythium и представителей низших плесневых грибов Penicillium, Mucor. В коллекцию было отобрано 5 штаммов из рода Alternaria и 10 штаммов Fusarium как наиболее патогенные и часто встречающиеся на рассаде и растениях антирринума патогены. При тестировании агрессивности отобран один штамм по фузариозу FАК-7, который был выделен с корневой системы. Данный штамм будет вовлечен в селекционно-иммунологический процесс по работе над устойчивостью и при создании инфекционного фона. С остальными штаммами будет проделана работа по определению видового состава методом ПЦР.
1. Sokolova L.M. Proyavlenie fuzarioza na ovoschnyh kul'turah // Agropromyshlennye tehnologii Central'noy Rossii. 2019. № 2 (12). S. 42–47.
2. Al-Jassani M., Al-Taee H., Al-Hakeem A. Molecular identification of some ornamental plant root rotting fungi // VII International Scientific Congress Of Pure, Applied And Technological Sciences. 2023. P. 235–244.
3. Leus L. (2018). Breeding for Disease Resis-tance in Ornamentals // Springer. 2018. № 11.
4. Fedirko A.S. Selekciya dekorativnogo podsolnechnika // Sovremennoe ekologicheskoe sostoyanie prirodnoy sredy i nauchno-prakticheskie aspekty racional'nogo prirodopol'zovaniya: mat-ly I Mezhdunar. nauch.-prakt. internet-konf., posvyasch. 25-letiyu FGBNU «Prikaspiyskiy nauchno-issledova¬tel'skiy institut aridnogo zemledeliya» / Prikasp. nauch.-issled. in-t aridnogo zemledeliya. Solenoe Zaymische, 2016. S. 2873–2876.
5. Chekmarev V.V. Grib Fusarium proliferatum i ego chuvstvitel'nost' k sovremennym fungicidam // Colloquium-journal. 2020. № 18 (70). S. 32–33.
6. Malorasprostranennye cvetochnye kul'tury / V.I. Bolgov [i dr.]; Vseros. nauch.-issled. in-t cvetovodstva i subtropiches¬kih kul'tur. Sochi, 1998. 73 s.
7. Sokolova L.M. Vliyanie pogodnyh usloviy na rasprostranennost' bolezney i ustoychivost' morkovi stolovoy // Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2019. № 4 (174). S. 21–26.
8. Sultanova M.H. Vliyanie istochnikov pitaniya na rost, razvitie i patogennost' griba Fusarium oxysporum f. vasinfectum // Doklady Akademii nauk Respubliki Tadzhikistan. 2011. № 54 (10). S. 851–855.
9. Fitopatogennyy grib Fusarium circinatum i vozmozhnosti ego rasprostraneniya nasekomymi v Rossii / A.V. Selihovkin [i dr.] // Rossiyskiy zhurnal biologicheskih invaziy. 2018. T. 11, № 2. S. 53–63.
10. Geneticheskie issledovaniya shtammov Fusa-rium oxysporum i Fusarium verticillioides, vydelennyh iz seyancev hvoynyh vidov / O.V. Sheykina [i dr.] // Vestnik Povolzhskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta. Ser. «Les. Ekologiya. Prirodopol'zovanie». 2020. № 2 (46). S. 46–53.
11. Kosterina N.A. Analiz sovremennogo sos-toyaniya problemy fuzarioza kolosa i zerna pshenicy v Rossiyskoy Federacii // Agrarnyy vestnik Urala. 2023. № 5 (234). C. 49–60.
12. Patrusheva M.M., Arkanova M.E. Prospects of biocontrol of phytopathogenic fungi of the genus Fusarium – causative agents of fusariosis of agricultural cultures // Molodezh'. Obschestvo. Sovremennaya nauka, tehnika i innovacii. 2023. № 22. P. 316–317.
13. Ostapenko T.A. Ispol'zovanie mikroorganizmov-antagonistov dlya zaschity lyupina belogo ot patogennyh gribov roda Fusarium // Plodovodstvo i yagodovodstvo Rossii. 2013. T. 36, № 2. S. 60–65.
14. Soilborne diseases caused by Fusarium and Neocosmospora spp. on ornamental plants in Italy / V. Guarnaccia [et al.] // Phytopathologia Mediterranea. 2019. № 58. P. 127–137.
15. Identification and Chemical and Biological Management of Fusarium Root and Crown Rot Disease of Oakleaf Hydrangea / S. Neupane [et al.] // Plant Disease. 2023. № 107 (10). P. 3188–3197.
16. Vorob'eva I.G. Bolezni gladiolusov v lesostepi Zapadnoy Sibiri: avtoref. dis. … kand. s.-h. nauk. Novosibirsk, 1994. 16 s.
17. Dishuk N.G., Gayshun V.V. Bolezni floksa v Central'nom botanicheskom sadu NAN Belarusi // Cvetovodstvo: istoriya, teoriya, praktika: mat-ly VII mezhdunar. nauch. konf. (Minsk, 24–26 maya 2016 g.). Minsk, 2016. C. 393–394.
18. Siddikova N.K., Nuraliev H.H., Abdullaeva G.D. Effektivnye mery bor'by s lesnymi boleznyami // Life Sciences and Agri¬culture. 2020. № 2-2. S. 120–125.
19. Wilt, Crown, and Root Rot of Common Rose Mallow (Hibiscus moscheutos) Caused by a Novel Fusarium sp. / S. Lupien [et al.] // Plant Disease. 2016. № 101. P. 354–358.
20. Chhubadze G.S. Rezul'taty izucheniya gribnyh bolezney mnogoletnih travyanistyh dekorativnyh rasteniy Batumskogo botanicheskogo sada // Nauchnye issledovaniya vysshey shkoly: sb. st. VI Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. Penza, 2021. S. 44–47.
21. Fusarium wilts of ornamental crops and their management / M. Gullino [et al.] // Crop Protection. 2015. № 73. P. 50–59.
22. Hammond J., Reinsel M. Mixed infections and novel viruses in various species of Phlox // Acta Hortic. 2011. № 901. P. 119–126.
23. Balykina E.B., Ivanova O.V., Smykova N.V. Vredonosnost' fitomikozov roda Fusarium na Hrizanteme sadovoy // Sb. nauch. tr. Gosudarstvennogo botanicheskogo sada. 2017. T. 145. C. 252–257.
24. Ivanova O.V. Fitosanitarnoe sostoyanie kollekciy cvetochno-dekorativnyh kul'tur Nikitskogo botanicheskogo sada // Biologiya rasteniy i sadovodstvo: teoriya, innovacii. 2018. № 147. C. 211–213.
25. Trokhymchuk A.I., Shevel A.I. Sources of resistance to fusarium wilt among different Callistephus chinensis (L.) Nees varieties // Genetičnì resursi roslin (Plant Genetic Resources). 2020. № 10. P. 49–60.
26. Varfolomeeva E.A., Reynval'd V.M. Covre-mennoe sostoyanie kollekcii floksov v botanicheskom sadu Petra Velikogo // Biologiya rasteniy i sadovodstvo: teoriya, innovacii. 2017. № 145. C. 49–53.
27. Keldysh M.A., Chervyakova O.N. Immunnyy status cvetochno-dekorativnyh rasteniy v kollekciyah Glavnogo botanicheskogo sada RAN (virusnye i gribnye patogeny) // Plodovodstvo i yagodovodstvo Rossii. 2022. T. 70. S. 83–92.
28. Seliverstova E.N., Schegrinec N.V. Bolezni i vrediteli cvetochnyh rasteniy semeystva Astrovye v Stavropol'skom botanicheskom sadu // Agrarnyy vestnik Severnogo Kavkaza. 2015. № 2 (18). S. 216–219.
29. Seliverstova E.N., Schegrinec N.V. Bolezni pionov v Stavropol'skom botanicheskom sadu // Agrarnyy vestnik Severnogo Kavkaza. 2018. № 1 (29). S. 99–101.
30. Seliverstova E.N., Schegrinec N.V. Bolezni i vrediteli Lileynika gibridnogo (Hemerocallis) v Stavropol'skom botanicheskom sadu // Agrarnyy vestnik Severnogo Kavkaza. 2020. № 1 (37). S. 71–74.
31. Tihvinskiy S.F., Doronin S.V. Antocianovye pigmenty rasteniy i ih rol' v adaptivnoy selekcii sel'skohozyaystvennyh kul'tur // Teoreticheskaya i prikladnaya ekologiya. 2007. № 3. S. 15–19.
32. Kotyuk L.A., Ivaschenko I.V. Fungіcidna aktivnіst' ekstraktіv efіroolіynih roslin rodini Lamiaceae Lindl. Vіdnosno Fusarium oxysporum. // Ukrainian Journal of Ecology. 2013. № 3 (9). S. 70–82.
33. Sokolova L.M. Sistema kompleksnogo primeneniya selekcionno-immunologicheskih metodov dlya sozdaniya sortov i gibridov morkovi stolovoy s gruppovoy ustoychivos-t'yu k Alternaria sp. i Fusarium sp.: metod. rekomendacii. M., 2022. 56 s.
