Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
The purpose of research is to study the sensitivity of B. sorokiniana to the fungicides “Inshur Perform” and “Vial Trio” for using the example of a strain isolated from the roots of wheat affected by common root rot in the educational and scientific complex Borsky (Sukhobuzimo District of the Krasnoyarsk Region). It was found that when exposed for 24 hours in the presence of a working solution of the drug “Inshur Perform”, the germination of conidia does not differ from germination in the control, although the length of the seedling hyphae formed during this time is statistically significantly (p < 0.001) lower than the control. In the concentration range from the working solution to the working solution diluted 32 times, the effect of the drug “Inshur Perform” against B. sorokiniana does not depend on the concentration, either in terms of the effect on the germination of conidia, or in terms of the effect on the length of seedling hyphae. In contrast to the drug “Inshur Perform”, the drug “Vial Trio” has pronounced fungicidal activity against the regional isolate of B. sorokiniana. With a 24-hour exposure in the “Vial Trio” working solution, as well as in a working solution diluted 2 times, conidia do not germinate. When the working solution is diluted 4–64 times, germination of some conidia is observed, but over the entire range of dilutions it is statistically (p < 0.001) significantly lower than in the control variant. The same applies to the length of seedling hyphae. The dependence of the effect of the drug “Vial Trio” on concentration in the range of dilutions of the working solution by 4–64 times is nonlinear. For conidial germination it is described by an exponential function (R2 = 0.9997, p < 0.001), for mycelial growth – by the modified Monod equation (R2 = 0.9763, statistical significance of the equation p < 0.001).
fungicides, helminthoriosis, wheat, resistance, Bipolaris sorokiniana, Krasnoyarsk Region
Введение. Интенсивное ведение сельского хозяйства невозможно без проведения мероприятий по борьбе с болезнями сельскохозяйственных растений. Обыкновенная корневая гниль зерновых (гельминториоз), заболевание пшеницы, вызываемое фитопатогенными грибами Bipolaris sorokiniana, широко распространено в регионах с континентальным климатом, в том числе в Сибири [1]. В борьбе с распространением фитопатогена необходим комплексный подход [2], с соблюдением ряда мероприятий, таких как предпосевная обработка семян, соблюдение севооборотов, обязательная зяблевая обработка почвы, оптимальные сроки посева, оптимальная глубина заделки семян, сбалансированное внесение минеральных удобрений и другие [3–5].
Использование средств защиты растений остается главным способом контроля вредных организмов на сельскохозяйственных культурах. Однако в последние десятилетия во всем мире отмечается рост резистентности фитопатогенных грибов к применяемым химическим препаратам [6–8]. В результате ранее эффективные препараты снижают либо полностью теряют свою эффективность [9]. В этой связи в каждом регионе необходим постоянный мониторинг чувствительности местных штаммов возбудителей болезней к коммерческим фунгицидам с целью выбора протравителей, наиболее эффективных против региональных популяций B. sorokiniana.
Как правило, протравители, содержащие в своем составе одно действующее вещество, обладают низкой фунгицидной активностью. В связи с этим более эффективными являются препараты, содержащие два и более действующих веществ [10]. Ряд авторов указывают на достаточно высокую эффективность применения таких препаратов, как «Иншур Перформ» (от 97,6 до 100 %) [11, 12] и «Виал Трио», которые характеризуются не только высокой степенью биологической эффективности против возбудителя корневой гнили (до 98 %), но и обладают пролонгированной защитой проростка при высоком инфекционном фоне [13].
Цель исследования – изучить чувствительность B. sorokiniana к фунгицидам «Иншур Перформ» и «Виал Трио» на примере изолята, выделенного из корней пораженной обыкновенной корневой гнилью пшеницы в учебно-научном комплексе «Борский» (Сухобузимский район Красноярского края).
Объекты и методы. В качестве тестируемых протравителей использовали препараты «Иншур Перформ» и «Виал Трио», являющиеся контактными и системными фунгицидами. В качестве тест-культуры для оценки чувствительности к фунгицидам использовали моноконидиальный изолят возбудителя обыкновенной корневой гнили зерновых B. sorokiniana, выделенный из пораженной корневой гнилью мягкой яровой пшеницы Triticum aestivum L. сорта Новосибирская 15, выращенной в учебно-научном комплексе (УНПК) «Борский» ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ, Сухобузимский район Красноярского края [15, 16].
Выделение B. sorokiniana проводили из предварительно промытых корней мягкой яровой пшеницы, помещенных в течение двух недель в чашки Петри на среду Чапека-Докса. В качестве индуктора прорастания конидий использовали сахарозу в концентрации 1 г/л [17].
Проверку фунгицидных свойств препаратов проводили с помощью теста, основанного на прорастании конидий, и дальнейшего микроскопирования и фотографирования полученных препаратов [8, 18].
Эксперименты проводили в плашке для иммуноферментного анализа. В ячейки с помощью микропипет-дозатора вносили по 20 мкл суспензии конидий в смеси с разными концентрациями фунгицидов, после чего инкубировали во влажной камере при температуре 26 °С в течение 24 ч. Контролем служили суспензии конидий без фунгицидов. После 5 и 24 ч инкубирования подсчитывали число проросших и непроросших конидий и измеряли длину проростковых гиф по микрофотографиям набора полей зрения. Микрофотографии выполняли с помощью микроскопа Микмед-6 вариант 3, оснащенного цифровой USB-камерой DCM-13E. Измерение длины мицелия по микрофотографиям проводили с помощью программы ImageJ.
Сравнение вариантов с контролем по прорастанию конидий проводили с применением точного F-теста для таблиц 2 × 2 с использованием он-лайн калькулятора. Множественное сравнение вариантов по прорастанию конидий между собой проводили с помощью теста χ2 (хи-квадрат). Сравнение вариантов с контролем по длине проростковых гиф проводили с помощью двухвыборочного t-теста. Множественное сравнение вариантов между собой по длине гиф проводили однофакторным дисперсионным анализом. Для изучения связи между концентрацией изучаемых препаратов, прорастанием конидий и длиной гиф применяли корреляционный и регрессионный анализ.
В качестве программного обеспечения использовали пакет StatSoft STATISTICA 8.0 и пакет анализа MS Excel 2007.
Результаты и их обсуждение. В результате исследования выявлено, что на начальной стадии прорастания B. sorokiniana препараты «Иншур Перформ» и «Виал Трио» оказали ярко выраженный фунгистатический эффект, проявившийся в статистически значимом (p < 0,001) снижении прорастания конидий и подавлении роста проростковых гиф. При этом фунгистатическое действие препарата «Виал Трио» было несколько выше, чем фунгистатическое действие препарата «Иншур Перформ».
Так, уже через 5 ч инкубирования началось массовое прорастание конидий тест-культуры в контроле и составило 22,5 %, а в рабочих растворах препаратов «Иншур Перформ» и «Виал Трио» прорастания конидий не наблюдалось. При применении препарата «Иншур Перформ» незначительное прорастание конидий (0,5 %) отмечено лишь в рабочем растворе, разведенном в 4 раза, при этом длина проростковых гиф была статистически значимо (p < 0,001) меньше, чем в контрольном варианте. Разведение рабочего раствора препарата в 8, 16 и 32 раза не привело к статистически значимому увеличению прорастания конидий, однако статистически значимо (p<0,001) увеличило длину проростковых гиф.
В варианте с препаратом «Виал Трио» через 5 ч инкубирования незначительное прорастание конидий (0,6 %) отмечено в рабочем растворе, разведенном в 8 раз, при этом длина проростковых гиф также была статистически значимо (p < 0,001) меньше, чем в контроле. Разведение рабочего раствора препарата в 16 и 32 раза не привело к статистически значимому увеличению прорастания конидий и длины проростковых гиф.
После 24 ч инкубирования B. sorokiniana в контрольном варианте сформировал развитый мицелий. В присутствии препарата «Иншур Перформ» прорастание конидий наблюдалось во всех вариантах эксперимента, включая рабочий раствор препарата, хотя длина гиф при этом существенно уступала длине гиф в контроле. Анализ по критерию χ2 не выявил статистически значимых различий между вариантами с различными разбавлениями препарата «Иншур Перформ» по прорастанию конидий. Значение критерия χ2 составило 3,4 при критическом значении для уровня значимости 0,05 χ20,05 = 11,1 (табл. 1).
Регрессионный анализ также не выявил влияния концентрации препарата в исследуемом диапазоне на прорастание конидий.
В отличие от препарата «Иншур Перформ» препарат «Виал Трио» обеспечил полное подавление прорастания конидий B. sorokiniana при инкубировании в течение 24 ч как в рабочем растворе, так и в рабочем растворе, разведенном в 2 раза (рис. 1).
Рис. 1. Примеры конидий B. sorokiniana после 24 ч инкубирования в растворах
изучаемых препаратов: 1, 2 – «Иншур Перформ» (рабочий раствор и рабочий раствор,
разведенный в 2 раза); 3, 4 – «Виал Трио» (рабочий раствор и рабочий раствор,
разведенный в 2 раза)
При более высоких разведениях препарата прорастание конидий наблюдалось, однако на всех изученных концентрациях оно было статистически значимо (p < 0,001) ниже, чем в контроле, и даже при максимальном разведении рабочего раствора (в 64 раза) составило всего 11,8 % (табл. 1).
Хотя длина проростковых гиф в присутствии «Иншурм Перформ» была во всех вариантах статистически значимо (p < 0,001) ниже, чем в контроле, концентрация препарата не проявила существенного воздействия и на параметры распределения длины проростковых гиф.
По мере увеличения концентрации препарата «Иншур Перформ» наблюдаются небольшие тренды к снижению максимальной и минимальной длины проростковых гиф, однако эти тренды являются статистически незначимыми (рис. 2).
Таблица 1
Прорастание конидий B. sorokiniana в присутствии различных концентраций
препаратов «Иншур Перформ» и «Виал Трио» после 24 ч инкубирования
|
Вариант эксперимента |
Прорастание, % |
Значимость различий с контролем |
||
|
Иншур Перформ |
Виал Трио |
Иншур Перформ |
Виал Трио |
|
|
Рабочий раствор |
32,1 |
0,0 |
Нет |
< 0,001 |
|
Разбавление рабочего раствора: |
|
|
|
|
|
в 2 раза |
36,2 |
0,0 |
Нет |
< 0,001 |
|
в 4 раза |
28,6 |
1,8 |
Нет |
< 0,001 |
|
в 8 раз |
28,6 |
2,7 |
Нет |
< 0,001 |
|
в 16 раз |
26,6 |
4,0 |
Нет |
< 0,001 |
|
в 32 раза |
29,8 |
6,7 |
Нет |
< 0,001 |
|
в 64 раза |
– |
11,8 |
– |
< 0,001 |
|
|
|
|
Рис. 2. Влияние концентрации препарата «Иншур Перформ» на максимальную и минимальную длину проростковых гиф тест-культуры после 24 ч инкубирования в растворах препарата |
Рис. 3. Влияние концентрации препарата «Виал Трио» на максимальную и минимальную длину проростковых гиф тест-культуры после 24 ч инкубирования в растворах препарата |
В тех случаях, когда конидии B. sorokiniana прорастали в растворах препарата «Виал Трио», длина проростковых гиф была статистически значимо (p < 0,001) ниже, чем в контроле, на всех изученных концентрациях препарата. Эффект подавления роста гиф сохранялся даже при разведении рабочего раствора препарата в 64 раза (рис. 3).
Препарат «Виал Трио» оказал в высшей степени значимое влияние на параметры распределения длины проростковых гиф. Дисперсионный анализ подтвердил статистическую значимость влияния концентрации «Виал Трио» в диапазоне разведений рабочего раствора в 4–64 раза на среднюю длину проростковых гиф.
Зависимость длины проростковых гиф от концентрации препарата в диапазоне разведений рабочего раствора в 2–64 раза носит ярко выраженный нелинейный характер и может быть описано уравнением вида
, (1)
где Y – средняя длина проростковых гиф, мкм; X – концентрация препарата, % от рабочего раствора; a0, a1 и a2 – коэффициенты.
Результаты подбора коэффициентов методом наименьших квадратов представлены в таблице 2.
Таблица 2
Коэффициенты в уравнении (1)
|
Коэффициент |
Значение |
Уровень значимости, p |
|
a0 |
275,36334 |
< 0,01 |
|
a1 |
294,793 |
< 0,01 |
|
a2 |
3,579991 |
< 0,01 |
Полученное уравнение, фактически представляющее собой взятое с обратным знаком уравнение Моно с дополнительным свободным членом, адекватно описывает зависимость длины проростковых гиф B. sorokiniana от концентрации препарата «Виал Трио» в диапазоне разведений рабочего раствора в 2–64 раза после 24 ч инкубирования в присутствии препарата. Статистическая значимость уравнения p < 0,001, все коэффициенты статистически значимы, коэффициент детерминации R2 = 0,9763, что говорит о высоком совпадении рассчитанных по уравнению значений прорастания конидий с экспериментальными значениями.
Заключение. Таким образом, препарат «Виал Трио» показал высокую фунгицидную активность в отношении изолята B. sorokiniana, выделенного из региональной популяции возбудителя обыкновенной корневой гнили зерновых. Эта активность проявилась в способности полностью подавлять прорастание конидий фитопатогена не только в концентрации, соответствующей рабочему раствору препарата, но и при разбавлении рабочего раствора в 2 раза.
При этом ярко выраженный фунгицидный эффект, заключающийся в статистически значимом снижении прорастания конидий и ингибировании роста мицелия тест-культуры, сохранялся даже при разбавлении рабочего раствора в 64 раза.
На основании проведенных исследований при выборе протравителя семян зерновых культур в регионе следует отказаться от препарата «Иншур Перформ» в пользу протравителя «Виал Трио».
1. Parazitirovanie Bipolaris sorokiniana Sacc. Shoem. v sisteme organov sortov yarovoy pshenicy v severnoy lesostepi Priob'ya / E.Yu. Toropova [i dr.] // Vestnik NGAU. 2022. № 1 (62). S. 76–87. DOI:https://doi.org/10.31677/2072-6724-2022-62-1-76-87.
2. Romanova O.V. Vliyanie sposobov obrabotki pochvy na razvitie test-kul'tury // Nauka i obrazovanie: opyt, problemy, perspektivy razvitiya. Krasnoyarsk, 2017. S. 145–148.
3. Agrotehnicheskie priemy bor'by s kornevymi gnilyami / V.V. Nemchenko [i dr.] // Zaschita i karantin rasteniy. 2014. № 8. S. 15–16.
4. Kornevye gnili yarovoy pshenicy v Zaural'e i mery bor'by s nimi / I.N. Porsev [i dr.] // APK Rossii. 2017. T. 24, № 1. S. 212–219.
5. Zaselennost' pochvy zasushlivoy Kulundinskoy zony Altaya fitopatogenom Bipolaris sorokiniana Sacc. Shoem / E.Yu. Toropova [i dr.] // Dostizheniya nauki i tehniki APK. 2020. T. 34, № 1. S. 12–15. DOI: 10.24411/ 0235-2451-2020-10102.
6. Modern fungicides: Mechanisms of action, fungal resistance and phytotoxic effects / E.V. Baibakova [et al.] // Annual Research & Review in Biology. 2019. P. 1–16. DOI:https://doi.org/10.9734/arrb/2019/v32i330083.
7. Brent K.J. Historical perspectives of fungicide resistance. In: Fungicide resistance in crop protection: risk and management / T.S. Thind (ed.). CABI, Wallingford, UK. 2012: 3–20. DOI:https://doi.org/10.1079/9781845939052.0003.
8. Es'kova E.N., Hizhnyak S.V. Chuvstvitel'nost' vozbuditelya obyknovennoy kornevoy gnili zernovyh Bipolaris sorokiniana k fungicidam razlichnogo himicheskogo sostava // Vestnik KrasGAU. 2021. № 12 (177). S. 3–10. DOI:https://doi.org/10.36718/1819-4036-2021-12-3-10.
9. Scherbakova L.A. Razvitie rezistentnosti k fungicidam u fitopatogennyh gribov i ih hemosensibilizaciya kak sposob povysheniya zaschitnoy effektivnosti triazolov i strobilurinov // Sel'skohozyaystvennaya biologiya. 2019. T. 54, № 5. S. 875–891. DOI:https://doi.org/10.15389/agrobiology.2019.5.875rus.
10. Mehdiev I.T. Izuchenie biologicheskoy effektivnosti fungicidov protiv kornevoy gnili // Nacional'naya associaciya uchenyh. 2016. № 4-2 (20). S. 38–39.
11. Gusev I.V., Chekmarev V.V. Vliyanie protraviteley semyan na vozbuditelya obyknovennoy kornevoy gnili pshenicy // Nauchnyy zhurnal. 2021. № 2 (57). S. 59–60.
12. Porsev I.N., Toropova E.Yu., Malinnikov A.A. Effektivnost' protraviteley semyan v ogranichenii kornevyh gniley yarovoy pshenicy // Zaschita i karantin rasteniy. 2016. № 2. S. 24–25.
13. Vliyanie protraviteley Vial Trio, VSK i Tabu, VSK na vrednye ob'ekty v posevah yarovogo yachmenya / S.A. Moiseev [i dr.] // Tendencii razvitiya nauki i obrazovaniya. 2021. № 79. S. 146–148.
14. Ovsyankina A.V., Glinushkin A.P. Fungicidnaya aktivnost' sredstv zaschity protiv gribov // Russian Agricultural Science Review. 2015. T. 6, № 6-2. S. 43–47.
15. Keler V.V., Hizhnyak S.V. Aspekty povysheniya produktivnosti i rentabel'nosti proizvodstva zerna yarovoy pshenicy v Krasnoyarskom krae // Vestnik KrasGAU. 2019. № 6. S. 28–34.
16. Keler V.V., Khizhnyak S.V. Cost-effective reducing the environmental impact of wheat production in Siberia, IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2019. 315 052001.
17. Hizhnyak S.V., Manukovskiy N.S. Fitosanitarnye svoystva pochvopodobnogo substrata // Vestnik KrasGAU. 2016. № 11 (122). S. 90–96.
18. Hizhnyak S.V., Puchkova E.P., Petrushkina S.A. Ekspress-metod vyyavleniya shtammov-antagonistov dlya biologicheskoy zaschity rasteniy ot fitopatogennyh gribov // Prioritetnye napravleniya nauchno-tehnologicheskogo razvitiya agropromyshlennogo kompleksa Rossii: mat-ly nac. nauch.-prakt. konf. 2019. Ch. 2. S. 590–594.
