CC BY
143
УДК 633.854.78:632.25
ГРИБЫ РОДА RHIZOPUS EHRENB. НА ПОДСОЛНЕЧНИКЕ В ТАМБОВСКОЙ ОБЛАСТИ
© А.А. Выприцкая, А.А. Кузнецов, А.М. Пучнин, И.И. Мустафин, З.И. Мазурина
Ключевые слова: сухая гниль; возбудитель; распространение; симптомы; методы; морфологические признаки. Распространенность в Тамбовской области грибов рода Rhizopus Ehrenb., возбудителей сухой гнили корзинок подсолнечника, достигает в последние годы 28,2-51,4 %. Болезнь и ее возбудители до настоящего времени в области не изучены. Представлены симптомы болезни, описаны морфологические признаки и видовой состав ее возбудителей. Установлено, что в области паразитируют два представителя этого рода - Rh. stolonifer и Rh. ory-zae, уточнено их таксономическое положение.
ВВЕДЕНИЕ
Грибы рода Rhizopus Ehrenb. - возбудители широко распространенной и высоко вредоносной сухой гнили корзинок подсолнечника.
Rhizopus Ehrenb. - низшие грибы семейства Muco-raceae класса Zygomycetes. Токсиногенные грибы, факультативные паразиты. Термофилы. Рост и развитие Rhizopus spp. проходит при температуре 15-40 °C [1]. Их паразитизм проявляется в проникновении мицелия в паренхимную ткань корзинки, что препятствует продвижению питательных веществ к семенам [2]. Кроме того, выделяемые токсины отравляют организм, вызывая нарушение обменных процессов растения.
Видовую идентификацию грибов этого рода до середины 80-х гг. ХХ в. проводили по большому количеству (до 149) критериев, слабо согласующихся между собой, - культуральным (способность к росту на различных субстратах), морфологическим (степень угловатости спорангиоспор, их неправильная форма при одинаковых размерах), физиологическим (интенсивность развития бесполого спороношения, способность к ассимиляции различных источников углерода и азота, образование ферментов и др.) [3]. На основании этих критериев в одну группу были внесены несопоставимые по морфологии и температурным границам роста микроорганизмы [3]. Ученые из Голландии M.M.A. Schipper, S.A. Stalpers [4] разработали новую классификацию Rhizopus Ehrenb., основой которой является дифференциация рода на группы по температурному росту патогена на питательной среде. Ленинградские ученые Г.А. Кочкина и Т.Г. Мирчинк [3] модифицировали этот метод, предложив температурный максимум роста грибов устанавливать по радиальной скорости роста колоний на агаре. Таким образом, Г.А. Кочкина и Т.Г. Мирчинк [3] рекомендуют идентификацию грибов рода Rhizopus для разделения на группы начинать с выявления температурного максимума роста по определению радиальной скорости роста. Видовую же принадлежность устанавливать по морфологическим особенностям бесполого спороношения Rhizopus spp., таким как размеры спорангиев,
спорангиоспор, соотношение между размерами спорангия и спорангиоспор, орнаментацию спорангиоспор [3]. На основании результатов изучения этих параметров, Г.А. Кочкина и Т.Г. Мирчинк [3] установили, что температурный максимум для роста и развития споран-гиеносцев и спорангиев Rhizopus stolonifer -25 °С, Rh. oryzae - 35 °С, Rh. microsporus var. microspores, Rh. microsporus var. chinensis, Rh. microsporus var. oligosporus - 45 °С. Используя эти приемы, ученые пересмотрели всю коллекцию штаммов Rhizopus, хранящихся в ВКМ - Всероссийской коллекции микроорганизмов (около 70), отнесли к 3 видам (4 разновидностям):
- Rhizopus stolonifer (Erhenb.:Fr.) var. stolonifer. Syn. Rhizopus nigricans Ehrenb.;
- Rh. oryzae Went et Prin.- Geerl. Syn. Rh. arrhizus Fischer: Rh. nodosus Namysl.;
- Rh. microsporus v. Tiegh. var. microsporus;
- Rh. microsporus var. chinensis (Saitto) Schipper et Stalpers. Syn. Rh. chinensis (Saitto);
- Rh. microsporus var. oligosporus (Saito) Schipper et Stalpers. Syn. Rh. microsporus (Saitto) emend Nessel-tine.
Rhizopus Ehrenb. встречаются преимущественно в странах южной Европы - Болгарии [5], Италии [6], Испании, Португалии, Франции, Югославии, а также в Австралии, Иране [7], Египте [8], Израиле, Индии [9-10], Канаде, США [11], в южных регионах Украины и России [12-15]. В России болезнь встречается во всех зонах его возделывания, однако постоянное проявление и наибольшая вредоносность отмечаются в Краснодарском и Ставропольском краях, Поволжье и Ростовской области [16].
Распространенность Rhizopus Ehrenb. в России возросла с 3,6-6,2 % в 1959-1973 гг. [13] до 27,9 % в 2006 г. [1, 17], и, по данным О.И. Тихонова, при благоприятных условиях может достигать 40-60 % [18] и даже 100 % [19]. Потери урожая достигают 5,0-50,0 %, при этом существенно ухудшаются посевные и технологические качества семян: всхожесть семян снижается на 5,0-20,0 %, масса семян с корзинки и масса 1000 семянок - на 35,8 и 16,6 %, соответственно [1],
при более раннем проявлении - 37,2, 39,7 и 28,4 %, соответственно [14].
В Тамбовской области сухая гниль корзинок подсолнечника не изучена. Целью наших исследований было определить распространенность болезни в Тамбовской области, установить видовой состав ее возбудителей (грибов рода Rhizopus Ehrenb.), уточнить их таксономическое положение, изучить влияние патогенов на физико-химические и хозяйственные показатели пораженных семян.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Проводили обследования культуры в центральной (Петровский, Рассказовский, Тамбовский районы) и южной (Жердевский, Ржаксинский, Токаревский, Ува-ровский районы) агроклиматических зонах Тамбовской области, где размещены основные посевы подсолнечника. Распространенность болезни определяли по методу А.Е. Чумакова [20]. Интенсивность поражения корзинок определяли по пятибалльной шкале М.Д. Вронских [21], разработанной для учета поражения корзинок подсолнечника белой гнилью, изучение микробиоты семян подсолнечника проводили по методике Н.А. Наумовой [22] с учетом требований ГОСТа 12044-66. Видовую идентификацию паразитирующих в Тамбовской области грибов рода Rhizopus Ehrenb. проводили по определителю В.И. Билай с соавт. [23], таксономическое положение уточняли по методике Г.А. Кочкиной, Т.Г. Мирчинк [3] и дополнительным приемам С.Г. Бородина с соавт. [24].
Помимо возбудителей сухой гнили, с семян и пораженных корзинок выделяли грибы из рода АИетала Nees ex Fr., в отдельные годы достигавших 96,6 %, Fusarium spp. - 7,5 %, Botritis cinerea - 4,3 %, Асйтту-cetes - 6,8 % и (в незначительных количествах) другие грибы. Отметим, что чаще всего грибы рода Rhizopus Е^епЬ. регистрировали на гибридах иностранного происхождения (Испания, Франция и др.). Так, в 2013 г. в одном из хозяйств Тамбовского района области посевной материал испанского гибрида МАС 91 ИР оказался зараженным грибами этого рода, причем
68,5 % инфекции находилось на семенах и 100 % - в ядрах. В конце вегетации 100 % растений были поражены этим патогеном.
Симптомы сухой гнили появляются преимущественно в период созревания корзинок, однако при благоприятных погодных условиях уже в фазу их формирования. Болезнь проявляется на тыльной стороне корзинки и имеет вид небольших мокнущих пятен светлокоричневого цвета. При благоприятных условиях пятна быстро разрастаются, охватывая прилегающую к ней часть стебля (рис. 3а), ткань засыхает, становится твердой и ломкой (рис. 3б).
Со стороны цветоложа корзинка становится сухой, имеет цвет, обусловленный цветом мицелия патогена -кофе с молоком. Пораженные семянки щуплые, горькие на вкус. Ячейки сильно пораженных корзинок большими участками отваливаются от основания.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ
По нашим наблюдениям [25], распространенность сухой гнили корзинок (возбудители - грибы рода Rhi-zopus Е^епЬ.) в Тамбовской области в разные годы колебалась в зависимости от влагообеспеченности и температуры воздуха в летние месяцы: 9,4-14,5 % (1996-2005 гг.), 0,1-0,9 % (2006-2009 гг.). Распространенность болезни в 2010-2013 гг. составляла 47,3, 54,1, 49,4, 28,2 %, соответственно (рис. 1). Фитоэкспертиза посевного материала подсолнечника также показала высокую заселенность семян грибами рода Rhizopus Е^епЬ:. 1,0 % (2009 г.), 11,5 % (2010 г.),
62,4 % (2011 г.) [25]. В 2012 и 2013 гг. эти показатели составляли 22,8 % (2012 г.) и 31,7 % (2013 г.) (рис. 2). Столь высокая распространенность Rhizopus Е^епЬ. была обусловлена аномально высокой для нашей области температурой воздуха в летние месяцы в последние годы. По данным Тамбовской областной метеостанции, максимальная температура в 2008-2013 гг. в июне составляла 29,8-38,8 °С, июле - 32,7-41,1 °С, в августе - 30,6-40,7 °С, что наиболее благоприятно для развития и распространения патогенов из рода Rhizopus. Е^епЬ. (рис. 1).
По наблюдениям С.Г. Бородина с соавт. [24], развитие болезни усиливается, если в фазе созревания подсолнечника наблюдается чередование сухой и дождливой погоды. Именно такие погодные условия характерны были для 2010 г., когда на фоне высокой температуры воздуха количество осадков в июне составляло
31,6 мм, июле - 35,8 мм, августе - 27,6 мм.
47,3%51,4% 49,4%
28,2%
Распространённость
2010
2011
2012
2013
Рис. 1. Распространенность сухой гнили корзинок в Тамбовской области
2009 2010 2011 2012 2013
Рис. 2. Rhizopus Е^епЬ. на посевном материале подсолнечника
в)
Рис. 3. Проявление сухой гнили на корзинках
В начальной стадии болезнь сходна с корзиночной формой белой гнили (возбудитель Sclerotinia scleroti-orum de Bary), однако на пораженной части склероции не образуются, дно корзинки не вываливается.
На тыльной стороне корзинки, между семянками и на срезе корзинки, виден серый налет с черными головками - спорангиеносцами со спорангиями и спорами (рис. Зв). В дальнейшем паренхима пораженной корзинки растрескивается, обнажая подпаренхимную ткань, мумифицируя ее (рис. Зг. На пораженных семенах (на голодном агаре) образуется бесполое спороно-шение возбудителей, состоящее из воздушного мицелия, прямых столонов и плотных ризоидов (рис. 4).
Ранее [25] мы установили, что в Тамбовской области паразитируют два вида грибов из рода Rhizopus Ehrenb. - Rhizopus stolonifer (Ehrenb.:Fr.) Vuil. var. sto-lonifer и Rh. oryzae Went et Pringle.
Рис. 4. Семена сорта Спартак с признаками поражения Rhi-zopus spp.
Полученные нами в последующих исследованиях дополнительные данные подтвердили справедливость этого вывода. В задачу наших исследований не входило разделение видов Rhizopus. Ehrenb. на группы, поэтому метод Г.А. Кочкиной и Т.Г. Мирчинк [3] по определению зависимости радиальной скорости роста колоний грибов от температуры мы упростили, оставив для изучения лишь температурные значения, при которых отмечали начало роста колоний наших видов, интенсивную фазу их развития и прекращение роста. Для этого штаммы Rh. stolonifer и Rh. oryzae выращивали на картофельно-сахарозной среде, содержащей по 1/4 основных компонентов [26], которой мы пользуемся. Инокулюм вносили уколом концентрированной суспензиии (107 спор/мл) грибов в центр чашки Петри со средой. Диаметр колоний измеряли утром и вечером в течение 3-х суток после посева, используя для этого прием С.Г. Бородина с соавт. [24].
Rhizopus stolonifer (Erhenb.:Fr.) var. stolonifer; Syn. Rhizopus nigricans Ehrenb. Колонии патогена быстрорастущие, рыхло-войлочные, буровато-оливковые. Ризоиды разветвленные, темно-коричневые. От шейки ризоида отходят по 1-2, реже - 3, еще реже - 4 споран-гиеносца со спорангиями. Спорангии овально-
шаровидные, диаметром в среднем 181,2ц (16З,4-198,9ц). Споры темно-бурые или несколько рыжеватые, в среднем Ю,5ц (9-12ц) в диаметре. Соотношение размеров спорангиев и спорангиоспор - 17,2 (15,1). Рост колоний вида (на агаровой среде) начинался при температуре 21,5 “C (диаметр колоний - Q,5 см). Интенсивный рост - при температуре 25 “C (диаметр колоний 2,Q см), при повышении температуры до 26,З “C рост колоний замедлялся и при 28 “C - прекращался.
Rhizopus oryzae Went et Pringle. Колонии вида войлочные, темно-бурые с серым оттенком. На рис. 5 представлены морфологические признаки данного вида. Ризоиды разветвлены слабо. От шейки ризоида отходят 2-4, редко - 5 спорангионосцев со спорангиями диаметром в среднем 142,8ц (128,7-163,1). Споран-гиеносцы несколько вздуты. Спорангиоспоры эллипти-чески-шаровидные, диаметром в пределах 8ц (6,9-8,4). Соотношение размеров спорангиев и спорангиоспор -17,8. Рост колоний Rh. oryzae на агаровой среде начинался при температуре 26,8 “C, интенсивный рост -при температуре З4,5-35 “C, при повышении температуры до З6 “C - замедлялся и при температуре свыше 37 “C - прекращался.
Рис. 5. Ризоиды, спорангиеносцы, спорангии и спорангиеспоры Rhizopus oryzae
80,0%
60,0%
40,0%
20,0%
0,0%
III.
2010 2011 2012 2013
Rhizopus
oryzae
Rhizopus
stolonifer
Рис. б. Соотношение Rh. Stolonifer и Rh. oryzae в южных районах Тамбовской области
Отметим, что в эти годы количество дней с максимальной температурой воздуха до 35 “C в июле и августе преобладало. Mожно предположить, что именно это обстоятельство способствовало доминированию Rh. oryzae в области: в 2Q1Q, 2Q11 и 2Q12 гг. - 71,3, 64,1 и 63,7 %, соответственно. Распространенность Rh. stolonifer составляла 28,7, 35,9 и 36,3 %, соответственно. В 2Q13 г. соотношение обоих видов было практически равным: 52,3 % - Rh. oryzae и 47,7 % - Rh. stolonifer (рис. 6).
Для изучения влияния природной популяции Rhizopus spp. на всхожесть и масличность перспективных сортов подсолнечника селекции ГНУ ТНИИСХ отобраны корзинки всех анализируемых сортов, площадь поражения которых составляла 75,Q-1GG,G % (по методу ЮЖ. Сосниной) [15]. Полученные результаты показали снижение всхожести семян на 3,2-12,5 %, масличности - на 3,5-47,7 %.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Грибы рода Rhizopus Ehrenb., возбудители сухой гнили корзинок, ежегодно встречаются в Тамбовской области, и распространенность их носит волнообразный характер, в зависимости от погодных условий, достигая в благоприятные для их развития годы 47,354,1 %. Установлено, что сухую гниль корзинок подсолнечника в условиях Тамбовской области вызывают два вида рода Rhizopus Ehrenb. - Rh. stolonifer и Rh. oryzae. Описаны симптомы болезни и морфологические признаки возбудителей. Показано, что доминирующим в 2Q1Q-2Q14 гг. был Rh. oryzae, частота встречаемости которого составила 71,3, 64,1, 63,7 и 52,3 %, соответственно. Установлено влияние поражения корзинок на всхожесть и масличность семян.
5. Енчева В., Ненов Н. Изследоване въерху сухото гниене по сълнчогледа (Rhizopus p.) през 2003 година // Науч. съобщ. СУБ. Клон Добрич. 2004. V. 6. № 1. С. 56-60. 2.
6. Zazzerini A., Tosi L. Due nuovi parassiti del girasole in Italia Rhizopus oryzae Went e Prinsen Geerligs e Orobanche ramosa // Inform. Fitopa-tologico. 1984. V. 34. № 7/8. P. 47-49.
7. Acimovic M. Prouzrokovaci bolesti suncokreta I niihovo suzbijanie // Nolit-Beograd, 1983. 104 c.
8. Sirry A.R. Studies on leaf spot disease of sunflower in Egypt // Agr. Res. Rev. 1978. V. 56. № 2. P. 95-104.
9. Shtienberg D. Rhizopus head rot of confectionne Sunflower; Effects on Yield quant and quantily and implications for disease management // Phytopathology. 1997. V. 87. № 12. P. 1226-1232.
10. Yang S.M. Rhizopus head rot of cultivated sunflower in Texas // Plant Dis. Rep. 1979. V. 63. № 10. P. 833-835.
11. Rogers C.E., Thompson T.E, Zimmer D.E. Rhizopus head rot of sunflower: etiology and severity in the southerhn plains // Plant Dis. 1978. V. 62. № 9. P. 769-771.
12. Алексеева С.П. Изучение видового состава и биологических особенностей возбудителей болезней подсолнечника в условиях Краснодарского края: автореф. дис. ... канд. биол. наук. Краснодар, 1969. 24 с.
13. Иванченко М.Я. Сухая гниль подсолнечника и способы снижения ее вредоносности // Материалы 7 Международной конференции по подсолнечнику. М.: Колос, 1978. С. 356-358.
14. Мурадасилова Н.В. Патогенная микофлора семян подсолнечника в условиях Западного Предкавказья и способы снижения ее вредоносности: автореф. дис. . канд. биол. наук. Краснодар, 2007.
15. Соснина Ю.М. Селекционный способ снижения вредоносности сухой гнили на растениях подсолнечника // Материалы 5 Международной конференции молодых ученых и специалистов. Краснодар: ВНИИМК, 2009. С. 215-219.
16. Лукомец В.М. Защита подсолнечника // Защита и карантин растений. 2008. № 2. С. 77-108.
17. Бородин С.Г., Котлярова И.А., Соснина Ю.М. Грибы рода Rhizo-pus Ehrenb. на подсолнечнике // Масличные культуры: науч.-тех. бюл. ВНИИМК. 2007. Вып. № 2 (137). С. 55-57.
18. Тихонов О.И. Болезни и вредители подсолнечника и меры борьбы с ними // Подсолнечник. М.: Колос, 1976. С. 391 -426.
19. Пересыпкин В.Ф., Пожар З.А. и др. Болезни сельскохозяйственных культур: в 3 т. Болезни технических культур и картофеля. Т.
2. К.: Урожай, 1990. 247 с.
20. Чумаков А.Е., Минкевич И.И., Власов Ю.И., Гаврилова Е.А. Основные методы фитопатологических исследований. М.: Колос, 1974. 191 с.
21. Вронских М.Д. Защита подсолнечника от болезней при индустриальной технологии // Масличные культуры. 1981. № 3. С. 34-37.
22. Наумова Н.А. Анализ семян на грибную и бактериальную инфекцию. Л.: Колос, 1970. 280 с.
23. Билай В.И., Гвоздяк Р.И., Скрипапъ И.Г., Краев В.Г., Эллан-ская И.А., Зирка Т.И., Мурас В.А. Микроорганизмы - возбудители болезней растений. К.: Наукова Думка, 1988. 552 с.
24. Бородин С.Г., Котлярова И.А., Терещенко Г.А., Соснина Ю.М. Сухая гниль подсолнечника и дополнительные дифференцирующие признаки видов рода Rhizopus Erhenb. // Масличные культуры: науч.-тех. бюл. ВНИИМК. 2013. Вып. 1 (153-154). С. 124-131.
25. Выприцкая А.А., Пучнин А.М., Кузнецов А.А., Мустафин И.И. Грибы рода Rhizopus Ehrenb. на подсолнечнике в Тамбовской области // Иммуногенетическая защита сельскохозяйственных культур от болезней: теория и практика: материалы Международной науч.-практ. конф., посвящ. 125-летию со дня рожд. Н.И. Вавилова. Большие Вяземы, 2012. С. 141-147.
26. Reis E.M. Selective medium for isolating Cochliobolus sativus from soi. // Plant Dis. 1983. V. 67. № 1. С. 68-70.
Поступила в редакцию 12 мая 2Q14 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бородин С.Г., Котлярова И.А. Грибные болезни подсолнечника в Краснодарском крае // Болезни и вредители масличных культур: сб. науч. работ. Краснодар: ВНИИMК, 2006. С. 3-1G.
2. Кукин В. Ф. Болезни подсолнечника и меры борьбы с ними. M.: Колос, 1982. 79 с.
3. Кочкина Г.А., Мирчинк Т.Г. Краткие диагностические признаки видов рода Rhizopus Ehrenb. // Mикология и фитопатология. 1989. Т. 23. № 3. С. 2G5-212.
4. Schipper M.M.A., Stalpers J.A. A revision of genus Rhizopus // Stadies in Mycology. CBS, Baarn and Delft. Holland, 1984. № 25. 34 p.
Vypritskaya A.A., Kuznetsov A.A., Puchnin A.M., Musta-fin I.I., Mazurina Z.I. FUNGI OF THE GENUS RHIZOPUS EHRENB. ON SUNFLOWER IN TAMBOV REGION
Prevalence in the Tambov region of fungi Rhizopus Ehrenb -pathogens of dry rot baskets of sunflower, reaches of 28.2-51.4 % in recent years. Sickness and its pathogens in region have not been studied yet. The article presents symptoms, it describes morphological characteristics and species compositions of the originators. Found that in the region of parasitic two representatives of this genus - Rh. stolonifer and Rh. oryzae, clarify their taxonomic position.
Key words: dry rot; pathogen; area; symptoms; methods; morphological characteristics.
Выприцкая Ася Александровна, Среднерусский филиал Тамбовского научно-исследовательского института сельского хозяйства Россельхозакадемии, п. Новая жизнь, Тамбовский район, Тамбовская область, Российская Федерация, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории иммунитета растений, e-mail: [email protected]
Vypritskaya Asia Aleksandrovna, Middle Russian branch Tambov Research Institute of Agriculture of RAAS, setl. New Life, Tambov district, Tambov region, Russian Federation, Candidate of Biology, Senior Research Worker of Plant Immunity Laboratry, e-mail: [email protected]
Кузнецов Александр Анатольевич, Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина, г. Тамбов, Российская Федерация, аспирант, кафедра биологии, e-mail: [email protected]
Kuznetsoov Aleksander Anatolyevich, Tambov State University named after G.R. Derzhavin, Tambov, Russian Federation, Post-graduate Student, Biology Department, e-mail: [email protected]
Пучнин Алексей Михайлович, Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина, г. Тамбов, Российская Федерация, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры биологии, e-mail: [email protected]
Puchnin Aleksey Mikhailovich, Tambov State University named after G.R. Derzhavin, Tambov, Russian Federation, Doctor of Agriculture, Head of Biology Department, e-mail: [email protected]
Мустафин Ильгиз Ибрагимович, Тамбовский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россель-хозакадемии, п. Жемчужный, Ржаксинский район, Тамбовская область, Российская Федерация, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. отделом селекции подсолнечника, e-mail: [email protected]
Mustafin Ilgiz Ibragimovich, Tambov Research Institute of Agriculture Rosselhozakademy, setl. Zhemchuzhny, Rzhaksa district, Tambov region, Russian Federation, Candidate of Agriculture, Head of Sunflower Breeding Department, e-mail: [email protected]
Мазурина Зинаида Ивановна, Тамбовский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россельхоза-кадемии, п. Жемчужный, Ржаксинский район, Тамбовская область, Российская Федерация, младший научный сотрудник, e-mail: [email protected]
Mazurina Zinaida Ivanovna, Tambov Research Institute of Agriculture Rosselhozakademy, setl. Zhemchuzhny, Rzhaksa district, Tambov region, Russian Federation, Junior Research Worker, e-mail: [email protected]
