ФГБОУ ВО "Красноярский государственный аграрный университет"
с 01.01.2019 по 01.01.2024
Красноярск, Красноярский край, Россия
ВАК 4.1.2 Селекция, семеноводство и биотехнология растений
ВАК 4.1.3 Агрохимия, агропочвоведение
ВАК 4.1.4 Садоводство, овощеводство, виноградарство и лекарственные культуры
ВАК 4.1.5 Мелиорация, водное хозяйство и агрофизика
ВАК 4.2.1 Патология животных, морфология, физиология, фармакология и токсикология
ВАК 4.2.2 Санитария, гигиена, экология, ветеринарно-санитарная экспертиза и биобезопасность
ВАК 4.2.3 Инфекционные болезни и иммунология животных
ВАК 4.2.4 Частная зоотехния, кормление, технологии приготовления кормов и производства продукции животноводства
ВАК 4.2.5 Разведение, селекция, генетика и биотехнология животных
ВАК 4.3.3 Пищевые системы
ВАК 4.3.5 Биотехнология продуктов питания и биологически активных веществ
УДК 632 Вредители растений. Болезни растений. Защита растений
УДК 632.4 Грибные болезни растений
УДК 579.64 Сельскохозяйственная микробиология
Цель исследования – изучение влияния различных питательных сред на продуцирование конидий возбудителями фузариоза пшеницы, актуальными для Красноярского края. Объекты исследования – различающиеся по своим культурально-морфологическим характеристикам, а также по способности к образованию конидий 11 штаммов Fusarium spp., которые выделены автором из корней и зерна выращенной на базе УНПК «Борский» (56°26′15″ с. ш. 92°54′11″ в. д.) лесостепной зоны Красноярского края пшеницы урожая 2021 г. Изучено влияние состава трех питательных сред на способность к образованию конидий грибами рода Fusarium. Из трех изученных сред образование конидий у всех протестированных штаммов обеспечила только среда Чапека-Докса, на втором месте по способности индуцировать образование конидий находится картофельно-сахарозный агар. В минимальной степени образованию конидий способствовала среда № 2 ГРМ (Сабуро). Число конидий на 1 см2 культуры варьировало в широких пределах в зависи¬мости от среды и штамма. На питательной среде Чапека-Докса число макроконидий варьировало от 66,4 тыс. до 1 061,9 тыс. на 1 см2, а число микроконидий – от 149,3 тыс. до 2 787,4 тыс. на 1 см2, на картофельно-сахарозном агаре эти значения находились в диапазоне от 199,1 тыс. до 1 460,1 тыс. на 1 см2 для макроконидий и от 153,5 тыс. до 1791,9 тыс. на 1 см2 для микроконидий. На среде № 2 «ГРМ» (Сабуро) для макро- и микроконидий эти пределы составили от 199,1 тыс. до 995,5 тыс. на 1 см2 и от 331,8 тыс. до 1 791,9 тыс. на 1 см2 соответственно. Для штаммов не выявлено как статистически значимых общих закономерностей по влиянию состава среды на количество образовавшихся конидий, так и значимых корреляций между числом конидий.
зерна пшеницы, грибы p. Fusarium, питательная среда, макроконидии, микроконидии, штаммы, среда № 2 ГРМ (Сабуро), картофельно-сахарозный агар, среда Чапека-Докса, состав питательной среды, способность индуцировать образование конидий, образование конидий
Введение. Фитопатогенные мицелиальные грибы р. Fusarium (отдел Ascomycota, класс Sordariomycetes, порядок Hypocreales, семейство Nectriaceae) являются одними из наиболее распространенных и вредоносных возбудителей болезней сельскохозяйственных растений. Вызываемые этими грибами заболевания с общим названием «фузариозы» проявляются в виде корневых и стеблевых гнилей, листовых пятнистостей и поражения плодов и семян. На сегодняшний момент среди представителей данного рода известно не менее 150 разновидностей (formae speciales), вызывающих заболевания разных видов однодольных и двудольных растений, включая зерновые, зернобобовые, овощные, масличные и плодово-ягодные культуры. Основным способом распространения возбудителей фузариоза в агроценозах являются споры бесполого размножения (одно- и двуклеточные микроконидии и многоклеточные макроконидии), в несколько меньшей степени – хламидоспоры и мицелий в растительных остатках и посевном материале [1]. Проблема фузариозов обостряется тем, что ряд видов р. Fusarium продуцируют опасные для человека и сельскохозяйственных животных микотоксины, что приводит к снижению качества урожая вплоть до его полной непригодности к использованию для пищевых или кормовых целей [2].
Для борьбы с фитопатогенными представителями р. Fusarium применяют целый спектр агротехнических, химических и биологических методов защиты растений, однако проблема фузариозов остается актуальной для всех сельскохозяйственных регионов планеты, включая территорию Российской Федерации [3–5]. В этой связи во всем мире продолжаются исследования, направленные на совершенствование способов защиты растений от фузариозов. В этих исследованиях широко используются получаемые in vitro конидии грибов р. Fusarium – как для идентификации таксономической принадлежности возбудителей, так и для составления искусственных инфекционных фонов при селекции растений на устойчивость к фузариозу и при разработке методов защиты от заболевания, а также для тестирования чувствительности данных грибов к химическим и биологическим фунгицидам [6–13].
Однако способность представителей р. Fusarium к продуцированию конидий в лабораторных условиях в значительной степени зависит от состава питательной среды [14–17].
В этой связи подбор питательных сред для массового получения конидий грибов р. Fusarium в лабораторных условиях является актуальной задачей.
Цель исследования – изучение влияния различных питательных сред на продуцирование конидий возбудителями фузариоза пшеницы, актуальными для Красноярского края.
Объекты и методы. Объектами исследования служили 11 штаммов Fusarium spp., выделенные автором из корней и зерна пшеницы урожая 2021 г., выращенной на базе УНПК «Борский» (56°26′15″ с. ш. 92°54′11″ в. д.) в лесостепной зоне Красноярского края, различающиеся по своим культурально-морфологическим характеристикам, а также по способности к образованию конидий.
В качестве питательных сред использовали среду № 2 ГРМ (далее среда Сабуро) производства ФБУН ГНЦ ПМБ (панкреатический гидролизат рыбной муки – 10,0 г/л; панкреатический гидролизат казеина – 10,0; дрожжевой экстракт – 2,0; натрия фосфат однозамещенный – 2,0; глюкоза – 40,0; агар – 20 г/л), среду Чапека-Докса (сахароза – 20,0 г/л; нитрат натрия – 2,0; фосфат калия двузамещенный – 1,0; сульфат магния – 0,5; хлорид калия – 0,5; сульфат железа – 0,01; агар – 20 г/л) и картофельно-сахарозный агар (далее среда КСА) (агар – 20,0 г/л, картофель очищенный – 200 г, сахароза – 30 г/л). Изучаемые штаммы высевали на питательные среды в чашки Петри газоном и инкубировали при температуре 24–26 °С в течение 7 сут. По окончании инкубирования проводили смыв с поверхности выросших культур заданным объемом воды и подсчитывали число конидий в полученных суспензиях в камере Горяева с последующим пересчетом числа конидий на 1 см2 культуры [18–20]. Макро- и микроконидии учитывали отдельно.
Статистическую обработку результатов провели с помощью Statistica 10.0.
Результаты и их обсуждение. В наибольшей степени образованию конидий способствовала среда Чапека-Докса. Все 11 штаммов образовали на этой среде конидии, в том числе 10 штаммов сформировали и макро-, и микроконидии, а 1 штамм – только микроконидии. На втором месте по способности индуцировать образование конидий находится среда КСА. На этой среде конидии сформировали 8 штаммов из 11. При этом 6 штаммов образовали как макро-, так и микроконидии, 1 штамм образовал только макроконидии, 1 штамм – только микроконидии. В минимальной степени образованию конидий способствовала среда Сабуро. На этой среде сформировали конидии лишь 5 штаммов из 11, из них 4 штамма образовали и макро-, и микроконидии, а 1 штамм – только микроконидии.
Число конидий на 1 см2 культуры варьировало в широких пределах в зависимости от среды и штамма. В тех случаях, когда макроконидии формировались, их число на среде Чапека-Докса варьировало от 66,4 тыс. до 1061,9 тыс. на 1 см2 в зависимости от штамма, при среднем значении 497,7 тыс. на 1 см2. Для среды КСА размах варьирования составил от 199,1 тыс. до 1460,1 тыс. при среднем значении 692,1 тыс. на 1 см2. На среде Сабуро численность макроконидий на 1 см2 культуры варьировала от 199,1 тыс. до 995,5 тыс. при среднем значении 464,6 тыс. (рис. 1).
В случае формирования микроконидий их число на 1 см2 в зависимости от штамма на среде Чапека-Докса составляло от 149,3 тыс. до 2787,4 тыс. при среднем значении 1093,5 тыс. Для среды КСА размах варьирования числа микроконидий составил от 153,5 тыс. до 1791,9 тыс. при среднем значении 875,2 тыс. на 1 см2. На среде Сабуро численность макроконидий на 1 см2 варьировала от 331,8 тыс. до 1791,9 тыс. при среднем значении 982,2 тыс. (рис. 2).
Суммарное число микро- и макроконидий конидий на среде Чапека-Докса в зависимости от штамма составило от 149,3 тыс. до 2920,1 тыс. при среднем значении 1546,0 тыс., на среде КСА – от 153,5 тыс. до 2322,8 тыс. при среднем значении 1371,4 тыс., и на среде Сабуро – от 398,2 тыс. до 2588,3 тыс. при среднем значении 1353,9 тыс. на 1 см2 культуры (рис. 3).
В тех случаях, когда штаммы образовывали конидии на двух сравниваемых средах, парные двухвыборочные тесты (парный двухвыборочный t-тест для средних, критерий Уилкоксона для связных выборок и критерий знаков) не
выявили статистически значимых различий по суммарному числу микро- и макроконидий, образуемых на разных средах. Не выявлено корреляций между способностью штамма образовывать конидии на среде Чапека-Докса и на КСА, на среде Чапека-Докса и на среде Сабуро, на КСА и среде Сабуро (рис. 4).
Аналогичные результаты получены при анализе способности к образованию штаммом макроконидий на разных средах. Единственное исключение – статистически значимая (p < 0,05) отрицательная (r = –0,998) корреляция между численностью макроконидий на среде КСА и на Сабуро, полученная для трех штаммов, образующих макроконидии на обеих этих средах (рис. 5).
Также не выявлено статистически значимых различий по числу микроконидий, образуемых на разных средах, а также корреляций между способностью штамма образовывать конидии на среде Чапека-Докса и на КСА, на среде Чапека-Докса и на среде Сабуро, на КСА и среде Сабуро (рис. 6).
The number of macroconidia formed by the studied strains on different media, thousand pcs/cm2
(hereinafter: Saburo – medium No. 2 of the GRM (Saburo); KSA – potato-sucrose agar;
Chapeka – Chapeka-Doxa medium)
Рис. 2. Число микроконидий, формируемых изучаемыми штаммами
на разных средах, тыс. шт/см2
The number of microconidia formed by the studied strains on different media, thousand pcs/cm2
Рис. 3. Общее число конидий, формируемых изучаемыми штаммами на разных средах,
тыс. шт/см2
The total number of conidia formed by the studied strains on different media,
thousand pcs/cm2
Рис. 4. Суммарная численность конидий, тыс/см2, образуемых штаммами Fusarium spp.
на разных средах; каждая точка соответствует отдельному штамму (представлены
только штаммы, образующие конидии на обеих сравниваемых средах)
The total number of conidia, thousand/cm2, formed by Fusarium spp strains. on different media;
each point corresponds to a separate strain (only strains forming conidia on both media being
compared are presented)
Рис. 5. Численность макроконидий, тыс/см2, образуемых штаммами Fusarium spp. на разных
средах; каждая точка соответствует отдельному штамму (представлены только штаммы, образующие конидии на обеих сравниваемых средах)
The number of macroconidia, thousand/cm2, formed by Fusarium spp strains. on different media; each point corresponds to a separate strain (only strains forming conidia on both media being compared
are presented)
Рис. 6. Численность микроконидий, тыс/см2, образуемых штаммами Fusarium spp. на разных
средах; каждая точка соответствует отдельному штамму (представлены только штаммы, образующие конидии на обеих сравниваемых средах)
The number of microconidia, thousand/cm2, formed by Fusarium spp strains. on different media; each point corresponds to a separate strain (only strains forming conidia on both media being compared
are presented)
Заключение
- Из трех изученных сред образование конидий у всех протестированных штаммов обеспечила только среда Чапека-Докса. На этой среде 10 штаммов из 11 сформировали как макро-, так и микроконидии, 1 штамм сформировал только микроконидии. На втором месте по способности индуцировать образование конидий находится среда КСА, на которой 8 штаммов из 11 сформировали макро- и/или микроконидии. Минимальную способность индуцировать образование конидий продемонстрировала среда Сабуро, на которой лишь 5 штаммов из 11 сформировали макро- и/или микроконидии.
- В случае, если конидии формируются, их число на 1 см2 культуры варьирует в широких пределах в зависимости от среды и штамма. Для макроконидий размах варьирования составляет от 66,4 тыс. до 1061,9 тыс. на среде Чапека-Докса, от 199,1 тыс. до 1460,1 тыс. на среде КСА, и от 199,1 тыс. до 995,5 тыс. на среде Сабуро в зависимости от штамма. Для микроконидий размах варьирования на среде Чапека-Докса составляет от 149,3 тыс. до 2787,4 тыс., для среды КСА – от 153,5 тыс. до 1791,9 тыс., на среде Сабуро – от 331,8 тыс. до 1791,9 тыс.
- Для штаммов, способных к формированию конидий на разных средах, не выявлено каких-либо статистически значимых общих закономерностей по влиянию состава среды на количество образовавшихся конидий. Не выявлено также статистически значимых корреляций между числом конидий, образуемых штаммами на разных средах.
1. Mirmajlessi S.M., editor. Fusarium: An Overview of the Genus. 2022.
2. Bakker M.G., Brown D.W., Kelly A.C., et al. Fusarium mycotoxins: A trans-disciplinary overview // Canadian Journal of Plant Pathology. 2018. Vol. 40, № 2. P. 161–171. DOI:https://doi.org/10.1080/07060661.2018. 1433720. EDN: https://elibrary.ru/YIFPAT.
3. Ekwomadu T.I., Mwanza M. Fusarium Fungi Pathogens, Identification, Adverse Effects, Disease Management, and Global Food Security: A Review of the Latest Research // Agriculture. 2023. Vol. 13, Is. 9. P. 1810. DOI:https://doi.org/10.3390/agriculture13091810. DOI:https://doi.org/10.3390/agriculture13091810. EDN: https://elibrary.ru/DYTNTA.
4. Карпенко В.Н., Голубева Е.В., Карпенко С.В. Новый способ борьбы с фузариозом // Сельскохозяйственные вести. 2023. № 1. С. 44.
5. Келер В.В., Овсянкина С.В., Хижняк С.В., и др. Предварительные результаты полевых испытаний препарата на основе Bacillus atrophaeus для билогической защиты пшеницы от фузариозной корневой гнили // Проблемы современной аграрной науки. 2021. С. 68–70.
6. Mouraa R.D., Monteiro de Castroa L.A., Culikb M.P., et al. Culture medium for improved production of conidia for identification and systematic studies of Fusarium pathogens // Journal of microbiological methods. 2020. Vol. 173. P. 105915. DOI:https://doi.org/10.1016/j.mimet.2020.105915. EDN: https://elibrary.ru/PBXJUF.
7. Mesterházy Á., Lemmens M., Reid L.M. Breeding for resistance to ear rots caused by Fusarium spp. in maize (a review) // Plant breeding. 2012. Vol. 131, № 1. P. 1–19. DOI:https://doi.org/10.1111/j.1439-0523.2011.01936.x.
8. Li J., Xu X., Ma Y., et al. An improved inoculation method to detect wheat and barley genotypes for resistance to Fusarium crown rot // Plant Disease. 2022. Vol. 106, № 4. P. 1122–1127. DOI: 10.1094/ pdis-09-21-1871-re. EDN: https://elibrary.ru/SUTWYQ.
9. Sharma S., Cramer C.S. Selection Progress for Resistance to Fusarium Basal Rot in Short-Day Onions Using Artificial Inoculation Mature Bulb Screening // Horticulturae. 2023. Vol. 9,№ 1. P. 99. DOI:https://doi.org/10.3390/horticulturae9010099. EDN: https://elibrary.ru/GQGCWC.
10. Хижняк С.В. Чувствительность фитопатогенных грибов рр. Bipolaris и Fusarium к фунгицидам разного химического состава // Вестник КрасГАУ. 2015. № 12 (111). С. 3–10. EDN: https://elibrary.ru/VCGVEZ.
11. Кукушкина К.В., Овсянкина С.В., Хижняк С.В. Чувствительность возбудителей гельминтоспориозной и фузариозной гнили зерновых культур в Канско-Красноярской лесостепи к протравителям семян различного химического состава // АгроЭкоИнфо: электронный научно-производст¬венный журнал. 2022. № 2. Доступно по: http://agroecoinfo.ru/STATYI/2022/2/st_232.pdf. Ссылка активна на 23.04.2024. DOI:https://doi.org/10.51419/202122232. EDN: https://elibrary.ru/VNQLWD.
12. Хижняк С.В., Петрушкина С.А., Чернов В.Е., и др. Автохтонное микробное сообщество как потенциальный источник штаммов-антагонистов для биологической борьбы с фузариозом пшеницы в биолого-технических системах жизнеобеспечения // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2020. Т. 54, № 3. С. 84–91. DOI:https://doi.org/10.21687/0233-528X-2020-54-3-84-9. EDN: https://elibrary.ru/LPOYKO.
13. Астачук И.Л., Якуба Г.В., Марченко Н.А., и др. Оценка влияния различных питательных сред на рост грибов Fusarium Link // Плодоводство и виноградство Юга России. 2020. № 65 (5). С. 306–325.
14. Sharma G., Pandey R.R. Influence of culture media on growth, colony character and sporulation of fungi isolated from decaying vegetable wastes // Journal of yeast and fungal research. 2010. Vol. 1, № 8. P. 157–164.
15. Choudhary S., Bagri R.K., Yadav R., et al. Effects of different culture media on the growth and sporulation of Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici causing tomato Wilt. 2022.
16. Астапчук И.Л., Марченко Н.А., Якуба Г.В., и др. Подбор оптимальной среды для культивирования Fusarium sporotrichioides Sherb. В сб.: Паштецкий В.С., ред. Современное состояние, проблемы и перспективы развития аграрной науки: материалы V международной научно-практической конференции. Симферополь: Ариал, 2020. С. 17.
17. Султанова М.Х. Влияние источников питания на рост, развитие и патогенность гриба Fusarium oxysporum f. vasinfectum // Доклады Академии наук Республики Таджикистан. 2011. Т. 54, № 10. С. 851–855. EDN: https://elibrary.ru/OPCPCB.
18. Нетрусов А.И., ред. Практикум по микробиологии: учебное пособие. М.: Академия, 2005. 608 с.
19. Leslie J.F., Summerell B.A. The Fusarium Laboratory Manual. Australia: Blackwell Publishing, 2006. P. 388. DOI:https://doi.org/10.1002/9780470278376. EDN: https://elibrary.ru/SRFUQN.
20. Дудка И.А., Вассер С.П., Элланская И.А., и др.; Билай В.И., ред. Методы экспериментальной микологии: справочник. Киев: Наук. думка, 1982. 550 с.
