Россия
Россия
Россия
Цель исследования – изучить чувствительность B. sorokiniana к фунгицидам «Иншур Перформ» и «Виал Трио» на примере штамма, выделенного из корней пораженной обыкновенной корневой гнилью пшеницы в учебно-научном комплексе «Борский» (Сухобузимский район Красноярского края). Установлено, что при экспозиции в течение 24 часов в присутствии рабочего раствора препарата «Иншур Перформ» прорастание конидий не отличается от прорастания в контроле, хотя длина сформировавшихся за это время проростковых гиф статистически значимо (p < 0,001) ниже контроля. В диапазоне концентраций от рабочего раствора до рабочего раствора, разведенного в 32 раза, эффект препарата «Иншур Перформ» в отношении B. sorokiniana не зависит от концентрации ни в плане влияния на прорастание конидий, ни в плане влияния на длину проростковых гиф. В противоположность препарату «Иншур Перформ» препарат «Виал Трио» обладает ярко выраженной фунгицидной активностью в отношении регионального изолята B. sorokiniana. При 24-часовой экспозиции в рабочем растворе «Виал Трио», а также в рабочем растворе, разведенном в 2 раза, прорастания конидий не происходит. При разведениях рабочего раствора в 4–64 раза отмечается прорастание части конидий, однако во всем диапазоне разведений оно статистически (p < 0,001) значимо ниже, чем в контрольном варианте. То же относится и к длине проростковых гиф. Зависимость эффекта препарата «Виал Трио» от концентрации в диапазоне разведений рабочего раствора в 4–64 раза носит нелинейный характер. Для прорастания конидий она описывается экспоненциальной функцией (R2 = 0,9997, p < 0,001), для роста мицелия – модифицированным уравнением Моно (R2 = 0,9763, статистическая значимость уравнения p < 0,001).
фунгициды, гельминториоз, пшеница, резистентность, Bipolaris sorokiniana, Красноярский край
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. Паразитирование Bipolaris sorokiniana Sacc. Shoem. в системе органов сортов яровой пшеницы в северной лесостепи Приобья / Е.Ю. Торопова [и др.] // Вестник НГАУ. 2022. № 1 (62). С. 76–87. DOI:https://doi.org/10.31677/2072-6724-2022-62-1-76-87.
2. Романова О.В. Влияние способов обработки почвы на развитие тест-культуры // Наука и образование: опыт, проблемы, перспективы развития. Красноярск, 2017. С. 145–148.
3. Агротехнические приемы борьбы с корневыми гнилями / В.В. Немченко [и др.] // Защита и карантин растений. 2014. № 8. С. 15–16.
4. Корневые гнили яровой пшеницы в Зауралье и меры борьбы с ними / И.Н. Порсев [и др.] // АПК России. 2017. Т. 24, № 1. С. 212–219.
5. Заселенность почвы засушливой Кулундинской зоны Алтая фитопатогеном Bipolaris sorokiniana Sacc. Shoem / Е.Ю. Торопова [и др.] // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34, № 1. С. 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. Еськова Е.Н., Хижняк С.В. Чувствительность возбудителя обыкновенной корневой гнили зерновых Bipolaris sorokiniana к фунгицидам различного химического состава // Вестник КрасГАУ. 2021. № 12 (177). С. 3–10. DOI:https://doi.org/10.36718/1819-4036-2021-12-3-10.
9. Щербакова Л.А. Развитие резистентности к фунгицидам у фитопатогенных грибов и их хемосенсибилизация как способ повышения защитной эффективности триазолов и стробилуринов // Сельскохозяйственная биология. 2019. Т. 54, № 5. С. 875–891. DOI:https://doi.org/10.15389/agrobiology.2019.5.875rus.
10. Мехдиев И.Т. Изучение биологической эффективности фунгицидов против корневой гнили // Национальная ассоциация ученых. 2016. № 4-2 (20). С. 38–39.
11. Гусев И.В., Чекмарев В.В. Влияние протравителей семян на возбудителя обыкновенной корневой гнили пшеницы // Научный журнал. 2021. № 2 (57). С. 59–60.
12. Порсев И.Н., Торопова Е.Ю., Малинников А.А. Эффективность протравителей семян в ограничении корневых гнилей яровой пшеницы // Защита и карантин растений. 2016. № 2. С. 24–25.
13. Влияние протравителей Виал Трио, ВСК и Табу, ВСК на вредные объекты в посевах ярового ячменя / С.А. Моисеев [и др.] // Тенденции развития науки и образования. 2021. № 79. С. 146–148.
14. Овсянкина А.В., Глинушкин А.П. Фунгицидная активность средств защиты против грибов // Russian Agricultural Science Review. 2015. Т. 6, № 6-2. С. 43–47.
15. Келер В.В., Хижняк С.В. Аспекты повышения продуктивности и рентабельности производства зерна яровой пшеницы в Красноярском крае // Вестник КрасГАУ. 2019. № 6. С. 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. Хижняк С.В., Мануковский Н.С. Фитосанитарные свойства почвоподобного субстрата // Вестник КрасГАУ. 2016. № 11 (122). С. 90–96.
18. Хижняк С.В., Пучкова Е.П., Петрушкина С.А. Экспресс-метод выявления штаммов-антагонистов для биологической защиты растений от фитопатогенных грибов // Приоритетные направления научно-технологического развития агропромышленного комплекса России: мат-лы нац. науч.-практ. конф. 2019. Ч. 2. С. 590–594.
