Russian Federation
Russian Federation
The purpose of the study is to identify pathogens of rot of unknown etiology that affected potato tubers imported from the Astrakhan Region in 2022, as well as potatoes produced in the Minusinsk District of the Krasnoyarsk Region. In both cases, the cause of the rot was the causative agent of potato rubber rot, the fungus Geotrichum candidum Link, belonging to the kingdom Fungi, division Ascomycota, class Saccharomycetes, order Saccharomycetales, family Dipodascaceae, genus Geotrichum. This is the first case of identification of this phytopathogen on potatoes in the Krasnoyarsk Region. According to literature data, even planting tubers slightly affected by rubber rot lead to a 20–30 % reduction in yield and 15 % yield loss during storage. The fungus reproduces using rectangular (less often round) arthrospores measuring 5.0–12.6 × 3.0–5.5 µm, which in model experiments at a temperature of 25 ±1 °C are formed 13–14 hours after artificial infection of the tissue tubers. Due to the fact that the symptoms caused by G. candidum on potato tubers are similar to the symptoms caused by a number of other phytopathogenic fungi, a biological method should be used to reliably diagnose the pathogen. As a diagnostic sign, we recommend using the formation of arthrospores of G. candidum on the affected tissues in situ or after 14–24 hours of incubation in a humid chamber, as well as the germination of arthrospores by mycelium with characteristic dichotomous branching of individual hyphae and rapid fragmentation of hyphae into arthrospores.
rubber rot of potatoes, Geotrichum candidum, Krasnoyarsk Region
Введение. Резиновая гниль картофеля – это заболевание, вызываемое грибом Geotrichum candidum Link, относящимся к царству Fungi, отделу Ascomycota, классу Saccharomycetes, порядку Saccharomycetales, семейству Dipodascaceae, роду Geotrichum. Согласно литературным данным, заболевание впервые было выявлено в Великобритании в 1948 г., а первые серьезные потери урожая зафиксированы в 1967–1968 гг. Заболевание поражает клубни, которые приобретают влажную, дряблую и «резиноподобную» консистенцию, при этом симптомы похожи на симптомы гнилей, вызываемых Phytophthora erythroseptica и видами р. Pythium [1]. Заражение картофельных клубней происходит либо через почву благодаря проникновению возбудителя через устьица, чечевички и механические повреждения клубня, либо при контакте с инфицированными клубнями при хранении. Заражение вегетирующих растений происходит при использовании инфицированного посадочного материала. Отмечается, что даже слабо пораженные резиновой гнилью посадочные клубни ведут к снижению урожая на 20–30 % и к 15 % потерям урожая в период хранения [2]. До недавнего времени резиновая гниль картофеля считалась лишь потенциально опасным и малораспространенным заболеванием, однако в последние 10–15 лет она получила распространение в Нижегородской, в Челябинской, Брянской, Ростовской и Тюменской областях [2].
Ускоренное распространение резиновой гнили отмечается и в других странах. Так, в 2020 г. резиновая гниль картофеля была впервые обнаружена в США в штате Айдахо [3], а в 2022 г. заболевание уже отмечалось в штате Мичиган [4]. Дополнительную угрозу представляет наметившееся расширение круга поражаемых G. Candidum сельскохозяйственных растений. Так, в 2019 г. появилось первое сообщение о вызываемой данным фитопатогеном послеуборочной гнили моркови в Пакистане [5]. В 2020 г. отмечен первый случай вызываемой G. candidum гнили дыни [6]. В 2021 г. опубликовано первое сообщение о гнили персиков в Китае, возбудителем которой явился G. candidum [7]. В прошлом году было обнаружено поражение данным возбудителем сахарной свеклы в штатах Вайоминг и Мичиган, США [8]. Таким образом, можно констатировать, что G. candidum в последние годы превратился в опасного фитопатогена, быстро распространяющегося в географическом плане и расширяющего спектр поражаемых сельскохозяйственных растений.
Настоящая публикация посвящена первому случаю идентификации G. candidum в качестве возбудителя резиновой гнили картофеля в Красноярском крае.
Цель исследования – идентификация возбудителей гнили неизвестной этиологии, поразившей в 2022 г. клубни картофеля, импортированного из Астраханской области, а также картофеля, произведенного в Минусинском районе Красноярского края.
Объекты и методы. Объектами исследования служили две партии клубней картофеля, пораженных гнилью неизвестной этиологии. Образцы клубней из первой партии были предоставлены специалистами ФГБУ «Красноярский референтный центр Россельхознадзора» в августе 2022 г., образцы клубней из второй партии – специалистом Красноярского представительства Щелково Агрохим в декабре 2022 г. Первая партия картофеля импортирована из Астраханской области, вторая произведена в одном из картофелеводческих хозяйств Минусинского района Красноярского края; информация об импортерах и производителях не приводится по соображениям сохранения коммерческой тайны. Идентификацию возбудителя проводили сочетанием микроскопии смывов с поверхности пораженных клубней, выявления возбудителя методом влажной камеры и выделения возбудителя из пораженных клубней в чистую культуру на агаризованную питательную среду с последующим изучением культурально-морфологических свойств. В качестве питательной среды использовали среду № 2 ГРМ (Сабуро) производства ФБУН ГНЦ ПМБ, дополненную антибиотиком ципрофлоксацин (5 мг/л) для предотвращения бактериального роста. Микрофотографирование выполняли с помощью микроскопа Микмед 6 вар. 3, оснащенного цифровой камерой DCM-130E. Проверку способности выделенного из клубней возбудителя к инфицированию картофельных тканей проводили путем инокуляции картофельных дисков диаметром 5 мм и весом 0,10–0,12 г суспензией артроспор с последующим инкубированием во влажной камере при температуре 25 ± 1 °C. Для проверки использовали изолят, выделенный из клубней, произведенных в Минусинском районе.
Результаты и их обсуждение. По совокупности культурально-морфологических признаков возбудитель гнили клубней в обеих партиях картофеля идентифицирован как Geotrichum candidum Link (1809). Характерной особенностью пораженных клубней является интенсивное образование артроспор G. candidum в виде белого налета на поверхности пораженных тканей (рис. 1, 2).
Внешний вид цепочек артроспор на поверхности пораженных клубней при малом увеличении микроскопа (объектив 20×) показан на рисунке 3.
Рис. 1. Внешний вид клубней картофеля, пораженных резиновой гнилью: вверху – клубень
с умеренным поражением, внизу – клубень с сильным поражением; 1 – вид с внешней поверхности;
2 – вид в разрезе; белый налет на клубне представляет собой спороношение G. candidum
Рис. 2. Артроспоры G. candidum в смыве с поверхности пораженного клубня:
стрелкой показана нераспавшаяся цепочка артроспор; длина масштабной полоски 10 мкм
Рис. 3. Цепочки артроспор G. candidum на поверхности пораженного клубня;
длина масштабной полоски 100 мкм
После инкубирования препаратов со смытыми с клубней артроспорами во влажной камере в течение суток в аэробных условиях при температуре 25 ± 1 °C артроспоры прорастают короткими гифами, которые, в свою очередь, фрагментируются с образованием новых артроспор (рис. 4).
Рис. 4. Прорастание артроспор G. candidum с образованием новых артроспор в смыве
с поверхности пораженного клубня после 24 ч инкубирования во влажной камере
Это происходит за счет остаточных количеств питательных веществ в смыве и может быть использовано в качестве дополнительного диагностического признака при идентификации G. candidum без выделения возбудителя в чистую культуру.
На питательной среде № 2 ГРМ (Сабуро) гриб образует белые колонии, отчасти напоминающие колонии грибов р. Fusarium, но более плотные и с существенно менее развитым воздушным мицелием (рис. 5).
Рис. 5. Колонии G. candidum на среде № 2 ГРМ (Сабуро) в сравнении с колониями грибов р. Fusarium: 1 – G. candidum, 2 – Fusarium sp.
Массовое прорастание артроспор на среде № 2 ГРМ (Сабуро) при 25 ± 1 °C происходит через 4 ч (рис. 6). Субстратный мицелий развитый, септированный, склонный к дихотомическому ветвлению (рис. 7). Воздушный мицелий начинает формироваться через 7 ч после посева, образование артроспор на воздушных гифах – через 15–16 ч после посева. Несколько позже артроспоры начинают формироваться на субстратном мицелии (рис. 8).
Рис. 6. Прорастание артроспор G. candidum на среде № 2 ГРМ (Сабуро)
через 4 часа инкубирования; длина масштабной полоски – 10 мкм
Рис. 7. Примеры дихотомического ветвления мицелия G. candidum;
длина масштабной полоски – 100 мкм
Рис. 8. Формирование артроспор на субстратном мицелии G. candidum;
длина масштабной полоски – 10 мкм
Толщина гиф субстратного мицелия варьирует в широких пределах, от 4,3 до 9,8 мкм (см. рис. 8).
Артроспоры прямоугольные, бочкообразные, реже – круглые, размером 5,0–12,6 × 3,0–5,5 мкм. Наряду с артроспорами могут формироваться более крупные хламидоспоры овальной либо грушевидной формы (рис. 9).
При инокуляции картофельных дисков суспензией артроспор гриб быстро колонизует диск и начинает формировать воздушный мицелий с массовым образованием дочерних артроспор уже через 13–14 ч инкубирования во влажной камере при температуре 25 ± 1 °C (рис. 10).
Рис. 9. Артроспоры и хламидоспоры G. candidum; верхняя микрофотография – светопольная микроскопия, нижняя микрофотография – фазово-контрастная микроскопия;
хламидоспоры показаны стрелками; длина масштабной полоски – 10 мкм
Рис. 10. Формирование артроспор на воздушном мицелии G. candidum через 13,5 ч после
инокуляции картофельных дисков; Д – край диска; длина масштабной полоски – 10 мкм
Общее число артроспор, сформировавшееся на инокулированных картофельных дисках, после 36 ч инкубирования составляет 1 × 107 в пересчете на 1 г сырой массы картофеля. Таким образом, можно констатировать, что выделенный из пораженных клубней картофеля изолят G. candidum проявляет ярко выраженные фитопатогенные свойства.
Заключение
- Возбудитель резиновой гнили картофеля G. candidum в Красноярском крае выявлен как на привозном картофеле, так и на картофеле местного производства.
- В связи с тем, что вызываемые G. candidum симптомы на клубнях картофеля сходны с симптомами, вызываемыми рядом других фитопатогенных грибов, для надежной диагностики возбудителя следует использовать биологический метод. В качестве диагностического признака мы рекомендуем использовать образование артроспор G. candidum на пораженных тканях in situ либо после 14–24 ч инкубирования во влажной камере, а также прорастание артроспор мицелием с характерным дихотомическим ветвлением отдельных гиф и с быстрой фрагментацией гиф на артроспоры.
1. Humphreys-Jones D.R. Rubbery rot (Oospora lactis (Fress. Sacc)) of potatoes // Plant protection. 1969. № 18. P. 186–187.
2. Vasil'eva S.V., Zeyruk V.N., Masyuk Yu.A. Rezinovaya gnil' kartofelya // Zaschita i karantin rasteniy. 2020. № 4. S. 42–43.
3. First report of rubbery rot of potato caused by Geotrichum candidum in the United States / K.M. Duellman [et al.] // Plant Dis. 2020. V. 105, № 4. P. 1206.
4. First report of Geotrichum candidum causing rubbery rot of potato (Solanum tuberosum) in Michigan / J.F. Willbur [et al.] // Plant Dis. 2022. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ 36302729.
5. First report of Geotrichum candidum causing postharvest sour rot of carrot in Punjab / A. Hameed [et al.] // J Plant Pathol. 2019. 101. 763. DOI:https://doi.org/10.1007/s42161-018-00227-w.
6. Halfeld-Vieira B.A., Terao D., Nechet K.L. First Report of Geotrichum candidum Causing Sour-Rot of Melon in Brazil // Plant Disease. 2020. DOI:https://doi.org/10.1094/PDIS-11-19-2484-PDN.
7. First report of Geotrichum candidum causing sour rot of peach in China / R. Lu [et al.] // Plant Dis. 2021. URL: https://pubmed.ncbi. nlm.nih.gov/33822662.
8. Haque M.E., Parvin M.S. First Record of Geotrichum candidum Causing Root Rot to Sugar beet (Beta vulgaris. L) in Wyoming and Michigan, USA. // J Pathol & Microbiol. 2022. 4 (1). P. 1023. URL: https://austinpublishinggroup.com/pathology-microbiology/fulltext/jpm-v4-id1023.pdf.
