CC BY
102
ISSN 0202-5493.МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 1 (153-154), 2013
Защита и иммунитет
НОВЫЕ БАКТЕРИАЛЬНЫЕ БОЛЕЗНИ ПОДСОЛНЕЧНИКА
С.Г. Бородин,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
И.А. Котлярова,
кандидат сельскохозяйственных наук,
Г.А. Терещенко,
кандидат сельскохозяйственных наук,
О.В. Лавренко,
научный сотрудник
ГНУ ВНИИМК Россельхозакадемии
Россия, 350038, г. Краснодар, ул. Филатова, д. 17
Тел.: (861) 254-27-91
Приведены сведения о бактериальных болезнях, выявленных в процессе фитооценки в 19992012 гг. на растениях подсолнечника. Зафиксировано появление фитопатогенных бактерий: Xan-thomonas arboricola (Smith) Vauterin et al. и Rhizobium radiobacter (Beijerinck и Van Delden, 1902; Young et al, 2001). Дана их характеристика, описаны симптомы проявления и представлены фотографии.
The article presents the data on bacterial diseases, identified during the process of phyto evaluation on the sunflower plants in 1999-2012. The occurrence of phytopathogenic bacteria was observed: Xanthomonas arboricola (Smith) Vauterin et al. and Rhizobium radiobacter (Beijerinck и Van Delden,
1902; Young et al, 2001). The article provides their characteristics, photographs and symptoms description.
Ключевые слова: подсолнечник, бактериальные болезни, распространенность бактериозов, диагностика, симптомы проявления
УДК 632.35:633.854.78
Введение. До недавнего времени на подсолнечнике отмечались следующие бактериальные болезни: мелкая некротическая пятнистость листьев (Pseudomonas syringae pv. mellea), бурая угловатая пятнистость листьев (Pseudomonas syringae pv. helianthî), пятнистость листьев и стеблей (Pseudomonas syringae pv. cichoriî), хлоратическая пятнистость (Pseudomonas syringae pv. tagetis), гниль стеблей, корзинок и увядания (Pectobacterium caroto-vora subsp. carotovora). Возбудителями этих бактериозов в основном являлись представители родов Pseudomonas и Pec-tobacterium [1; 2; 3].
В 1981 г. американский фитопатолог M.L. Richeson выявил и описал новую бактериальную болезнь подсолнечника. Выделенный им возбудитель был идентифицирован как Xanthomonas campestris (Pammel, 1895). Основные симптомы - бурые пятна на листьях, часто окруженные хлоратическим ореолом, растрескивание и образование язв на стеблях, бурые сосуды, заполненные серой слизистой массой [4]. Из-за широкого спектра симптомов проявления болезнь имеет несколько названий: бактериальный ожог, побурение стебля и листьев, растрескивание и изъязвление стеблей, бурая пятнистость, бактериальная гниль
[5; 6].
В мире нет определенного мнения в отношении ксантомонад, вызывающих бактериоз подсолнечника. В Югославии штаммы этого патогена отнесены к X. campestris pv. phaseoli, в Бразилии - к новому патоварианту X. campestris pv. silvia. В других регионах мира - X. arboricola [6; 7]. В России первоначально все штаммы, выделенные из пораженных бактериозом растений, по своим фенотипическим
свойствам были определены как X. campestris [8]. Однако дальнейшие исследования показали, что большинство из них относятся к виду X. arboricola (Smith) и отличаются от X. campestris способностью утилизировать соли хинной кислоты [9; 10]. Тот факт, что группа бактерий вида X. arboricola является возбудителем нового бактериоза, подтверждают и данные А.Н. Игнатова, В.В. Котлярова, полученные в 2001-2008 гг. при обследовании посевов подсолнечника в Европейской части Российской Федерации [10; 11].
В мире патовары этого вида паразитируют на землянике (X. arboricola pv. fragaria), косточковых плодовых деревьях (X. arboricola pv. pruni), фундуке (X. arboricola pv. coryliva), грецком орехе (X. arboricola pv. jglandis), тополе (X. arboricola pv. populi) и молочае (X. arboricola pv. poinsetticola) [12; 13]. Впервые в России вид X. arboricola (Smith) Vauterin et al. был выделен из растений семейства злаковых, капустных и сложноцветных [7; 14]. Способность вида X. arboricola переходить с одной культуры на другую и осваивать новые делает его особо опасным.
В нашей стране бактериальный ожог подсолнечника был зафиксирован Е.В. Матвеевой в 1989 г. на полях совхоза «Коминтерн» Белгородской области. В 1990 г. растения, пораженные этим бактериозом, были обнаружены и в некоторых хозяйствах Пензенской области Кузнецкого района [2]. В 2006 г. значительное поражение растений подсолнечника бактериозами с преобладанием бактериального ожога было зафиксировано при обследовании посевов в Центральном и Северо-Кавказском регионах [5]. В 20082009 гг. штаммы, принадлежащие к виду X. arboricola (Vauterin et al., 1995), стали причиной заболеваний подсолнечника в некоторых районах Краснодарского края и Ростовской области. Частота встречаемости бактериальной гнили на отдельных полях достигала 80 %. Болезнь приводила к частичной гибели всходов, преждевре-
менному созреванию, снижению биометрических показателей и к потерям урожая маслосемян на 50-70 % [11; 15].
В последние годы на посевах подсолнечника все чаще встречаются растения, пораженные почвенной бактерией из рода Agrobacterium. Эта фитопатогенная обли-гатно аэробная бактерия способна поражать более 1000 видов высших растений. Характерная особенность - образование наплывов, наростов, раковых опухолей. Впервые была описана Смитом и Тоун-зендом под названием Bacterium tumefaciens (от tumor «опухоль» и facere «делать, действовать»). В 1907 г. переименована ими в Agrobacterium tumefaciens (Smith & Townsend, 1907) [16]. В 2001 г. на основе сравнительного генетического анализа вид A. tumefaciens переведен в род Rhizobium и переименован в Rhizobium radiobacter [17]. Вид R radiobacter вызывает у растений подсолнечника рак корней и распространен по всему миру.
По мнению В.В. Котлярова, А.Н. Игнатова, Е.В. Матвеевой, основные причины увеличения распространенности бактериозов на подсолнечнике заключаются в появлении новых, более агрессивных видов и групп фитопатогенных бактерий, потеплении климата, высокой инфицированности семян, в отсутствии необходимых мероприятий по снижению вредоносности бактерий. В основном для защиты используются химические, фун-гицидные, а не бактерицидные препараты [6; 7; 11].
Крайне осложняет проблему выявления бактериозов подсолнечника внешняя похожесть их проявления на симптомы нехватки питательных элементов: фосфора, азота, магния, и некоторых грибных болезней. Нередко имеет место поражение одновременно 3-4 видами бактерий. Для снижения вредоносности и разработки мер борьбы с бактериозами возникает необходимость своевременного их обнаружения и правильной диагностики [6;
11; 14].
В статье рассматриваются новые бактериальные болезни селекционного материала подсолнечника, выявленные в 1999-2012 гг. в процессе проведения фи-тооценки.
Материалы и методы. Материалом для получения данных о поражении и развитии бактериозов на растениях подсолнечника в 1999-2012 гг. служили сорта и гибриды, выращиваемые на ЦЭБ ВНИИМК в питомниках испытания и оценки потомств. Бактериальную природу болезни определяли по характерным симптомам внешнего проявления (выделение светлого или темного экссудата, маслянистость и водянистость тканей, неприятный запах) и микроскопированием колоний патогена, выделенных из пораженных тканей [18; 19; 20]. Диагностику бактериозов осуществляли по симптомам проявления различных видов бактерий на растениях, описанных в работах российских и иностранных ученых [2; 3; 5; 6; 21; 22].
Учет бактериозов проводили в фазе физиологической спелости по общепринятым методам [23; 24].
Принадлежность изучаемых бактерий к грамположительному или грамотрица-тельному виду устанавливали тестом Гре-герсена [25].
Морфологические признаки выделенных колоний (форма, прозрачность, цвет, консистенция) изучали при выращивании на слабощелочном картофельном и мясо-пептонном агаре (рН 7,2-7,5).
В работе приводятся названия фито-бактерий, утвержденные Международным комитетом по систематике прокариотов (МССП) и опубликованные в Международном журнале систематической и эволюционной микробиологии (ШЕМ) [26; 27] и в соответствии с руководством Д. Берги (2001) по систематической бактериологии [28; 29].
Результаты и обсуждение. Данные, полученные в результате фитооценки селекционного материала, свидетельствуют о ежегодном поражении растений под-
солнечника различными видами бактерий.
В 2004-2005 гг. нами зафиксировано появление бактериального заболевания с признаками поражения, характерными для представителей рода Xanthomonas.
Поражаются все органы подсолнечника во всех фазах развития растений. Источником первичной инфекции являются семена. При посеве зараженных семян у многих проростков у основания корешков появляются некротические участки ткани, которые буреют, загнивают и отмирают. Часть всходов подсолнечника погибает.
При диффузном заражении растений сосудистая система приобретает бурую окраску, заполняется серой слизистой массой. Бактерии закупоривают сосуды, прекращается приток воды, растение увядает (рис. 1).
Рисунок 1 - Признаки диффузного поражения
В процессе вегетации подсолнечника через поры и травмированные ткани ксантомонады поражают сосудистую систему корзинки, стебля, листьев. Сосудистый некроз корзинки проявляется в виде
усыхания тканей в области прикрепления ее к стеблю. Корзинка созревает раньше стебля. Полноценные семена образуются только у края корзинки, а ближе к центру формируются невыполненные, легковесные (рис. 2).
ж т
Рисунок 2 - Симптомы проявления бактериоза на корзинках подсолнечника
Возбудитель болезни - Xanthomonas arboricola (Smith) (Vauterin et al., 1995).
Характерным признаком бактериального ожога является растрескивание, изъязвление и загнивание стеблей. Сначала на стеблях и черешках появляются некротические темно-коричневые пятна, язвы. Из них выделяется бактериальный экссудат. Затем стебель становится твердым, ребристым и растрескивается в продольном направлении. Сосуды имеют бурый цвет, при надавливании из них вытекает серо-белая слизистая масса (рис. 3).
Рисунок 3 - Симптомы проявления бактериального ожога на стеблях и черешках (возбудитель - Xanthomonas arboricola Smith) (Vauterin et al., 1995)
Основной симптом проявления бактериоза на листьях - бурые, водянистые некротические пятна, часто окруженные хлоратическим ореолом. Чаще всего пятна образуются по краю листовой пластинки (рис. 4).
Рисунок 4 - Симптомы проявления Xanthomonas arboricola (Smith) (Vauterin et al., 1995) на листьях подсолнечника Микроскопический анализ подтвердил наличие бактерий в сосудах. Это грамот-рицательные подвижные палочки, разме-
ром 0,2-0,8 х 0,7-1,8 мкм. На питательных средах с углеводами выделенные изоляты образовывали светло-желтые слизистые колонии с прозрачными ровными краями (рис. 5).
н
Рисунок 5 - Колонии Xanthomonas arboricola (Smith) (Vauterin et al., 1995) на картофельном агаре
При обследовании посевов в 2006 г. были обнаружены единичные растения с симптомами, типичными для бактериального рака корней. Возбудитель болезни -грамотрицательная, облигатно аэробная палочковидная почвенная бактерия Rhizobium radiobacter (Beijerinck and van Delden, 1902; Young et al., 2001). В последующие годы (2007-2012 гг.) распространенность болезни колебалась от 2,7 до 16,0 %.
У растений подсолнечника бактерия R. radiobacter вызывает разрастание тканей корней и корневой шейки. При поражении сначала образуются светлые, мягкие наросты, затем они темнеют и твердеют. Наблюдается недоразвитость и отмирание боковых корешков. Центральный корень утолщается и деформируется. Паренхим-ные ткани стебля буреют и разрушаются. На продольном срезе стебля заметны опробковевшие ткани, разрывы которых увеличиваются к центру (рис. 6). У растений отмечается отставание в росте, сближенность междоузлий, ребристость стебля. Корзинки часто имеют форму воронки с отогнутыми краями и пустой сердцевиной. В таких корзинках семена образуются щуплые, бурые, с повышенной в 2-3 раза лузжистостью.
Рисунок 6 - Симптомы проявления бактериального рака на подсолнечнике (возбудитель - Rhizobium radiobacter) Морфология клеток и колоний бактерий аналогична описанной для рода Rhizobium в определителе Берджи (2001).
Клетки Rhizobium radiobacter представляли собой прямые или слегка изогнутые подвижные палочки размером 0,6-1,0 х 1,5-3,0 мкм. Грамотрицательные. Не образовывали спор. На картофельном агаре колонии выпуклые, округлые, полупрозрачные, слизистые, от непигментирован-ных до светло-бежевых.
Источником инфекции являются зараженные многолетние растения, растительные остатки и почва, в которой патоген сохраняется в течение нескольких лет.
Выводы. В последние годы (19992012) зафиксировано появление и распространение неспецифических бактериальных патогенов для подсолнечника -Xanthomonas arboricola (Smith) (Vauterin et al., 1995), и Rhizobium radiobacter (Bei-jerinck and van Delden, 1902; Young et al., 2001). Группа бактерий вида Xanthomonas arboricola (Smith) (Vauterin et al., 1995) является возбудителем бактериального ожога, наиболее вредоносного бактериоза. Бактерии Rhizobium radiobacter (Beijerinck и Ван Delden, 1902; Young et al., 2001) вызывают рак корней.
Список литературы
1. Kotle, S.J. Diseases of annual edible oilseed crops / S.J. Kotle // III Bacterial diseases, Press. Inc. Boca Raton, Florida -1985. - V.1. - P. 58-61.
2. Матвеева, Е.В. Бактериозы подсолнечника / Е.В. Матвеева, Т.Н. Тихонова // Защита растений. - 1991. - № 7. - С. 55-56.
3. Илюхина, М.К. Бактериальные болезни подсолнечника / М.К. Илюхина // Защита растений. - 1993. - № 1. - С. 55-56.
4. Richeson, M.L. Etiology of late season wilt in Helianthus annuus / M.L. Richeson // Plant Diseases, 1981. - 65. - P. 1019-1021.
5. Бурая пятнистость подсолнечника / Е.В. Матвеева, В.А. Политыко, К.П. Кор-нев [и др.] // Защита и карантин растений. - 2008. - N 8. - С. 15-17.
6. Мороз, С. Бактериальные болезни подсолнечника / С. Мороз, В.П. Патыка // Зерно. - 2011. - № 1. - С. 27-33.
7. Новые возбудители бактериозов и прогноз их распространения в России / АН. Игнатов, Н.В. Пунина, Е.В. Матвеева [и др.] // Защита и карантин растений.
- 2009. - № 4. - С. 38-40.
8. Возбудители бактериозов подсолнечника в России и их фенотипические свойства / Е.В. Матвеева, В.А Политыко, В.Г.Фокина [и др.] // АГРО XXI - 2008. -№ 10-12. - С. 29-31.
9. Пунина, Н.В. Оценка генетического разнообразия фитопатогенных бактерий рода Xanthomonas и разработка молекулярных маркеров для их диагностики / Н.В. Пунина // Автореф. дис. ... канд. биол. наук. - М., 2009. - 18 с.
10. Xanthomonas arboricola - бактериальный патоген сельскохозяйственных культур в России / А.Н. Игнатов, Н.В. Пунина, Е.В. Матвеева [и др.] // Защита и карантин растений. - 2010. - N 4. - С. 41-43.
11. Котляров, В.В. Бактериальная гниль - новая болезнь подсолнечника / В.В. Котляров, А.Н. Игнатов, Е.А. Га-манцов // Защита и карантин растений -2010. - № 8. - С. 43-44.
12. The host range of the genus Xan-thomanas / F. Leyns, M. De Cleene, J. G. Swings [et al.] // Bot. Rev. - 1984. - 50. - P. 308-365.
13. The relationship within genus Xanthomonas and a proposal for a new classification / L. Vauterin, B Hoste, K. Kersters [et al.] // Int. J. Syst. Bacteriol., 1995. - Vol. 45.
- P. 472-489.
14. Котляров, В.В. Бактериальные болезни культурных растений: учебное пособие / В.В. Котляров. - Краснодар: КубГАУ, 2008. - 325 с.
15. Котляров, В.В. Новые возбудители бактериозов на подсолнечнике / В.В. Котляров, А.Н. Игнатов // Поле деятельности. - Волгоград, 2010. - № 10/11. - С. 27-28.
16. Revision of Rhizobium Frank 1889, with an emended description of the genus, and the inclusion of all species of Agrobac-terium Conn 1942 and Allorhizobium undicola de Lajudie et al. 1998 as new com-
binations Rhizobium radiobacter, R. rhizo-genes, R rubi, R undicola and R vitis / J.M. Young, L.D. Kuykendall, E. Martínez-Romero [et al.] // IJSEM. - 2001. - 51. -P. 89-103.
17. Lindstrom K. International Committee on Systematics of Prokaryotes: Subcommittee on the taxonomy of Agrobacterium and Rhizobium / K. Lindstrom, M. E. Martinez-Romero // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. -2002. - November 1. - Vol. 52. - № 6. -P. 23-37.
18. Биология фитопатогенных бактерий / КВ. Попкова, В. А. Шкаликов, Ю.М. Стройков [и др.] // Общая фитопатология. - М.: ООО «Дрофа», 2005. - С. 235-276.
19. Основные методы диагностики фитопатогенных бактерий: Методические указания / Е.В. Матвеева, Е.С. Семигоно-ва, Э.Ш. Пехтерева [и др.] - М.: ВАСХНИЛ, 1990. - 50 с.
20. Schaad N.W., Jones J.B. and Chun W. lab Guide for Identification of Plant Pathogen Bacteria. - 3rd edition APS Press St. Paul, MN, EEUU. - 2001. - 373 p.
21. Методы диагностики бактериальных болезней / К.В. Попкова, В.А. Шкаликов, Ю.М. Стройков [и др.] // Общая фитопатология. - М.: ООО «Дрофа», 2005. - С. 388-393.
22. Лазарев, А.М. Диагностика бактериозов подсолнечника / А.М. Лазарев. -Санкт-Петербург, 2010. - 56 с.
23. Основные методы фитопатологиче-ских исследований / А.Е. Чумаков, И.И. Минкевич, Ю.И. Власов [и др.]. - М.: Колос, 1974. - 191 с.
24. Чумаков, А.Е. Вредоносность болезней сельскохозяйственных культур / А.Е. Чумаков, Т.И. Захарова. - М.: Агро-промиздат, 1990. - 127 с.
25. Санитарно-микробиологический анализ питьевой воды: методические указания МУК 4.2.1018-01. - М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2001. - 42 с.
ISSN 0202-5493.МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 1 (153-154), 2013
26. Sneath, P.H.A. Brenner D.J. «Official» Nomenclature Lists. from the American Society for Microbiology ASM News, April. - 1992. - № 58. - P. 175.
27. Skerman, V.B.D. Approved Lists of Bacterial Names / V.B.D. Skerman, V. McGowan and P.H.A. Sneath // Int. J. Syst. Bacteriol. - 1980. - № 30. - P. 225-420.
28. Garrity, G.M. Taxonomic Outline of the Prokaryotes / G.M. Garrity, J.A. Bell and T.G. Lilburm // Bergey's Manual of Systematic Bacteriology; Second Edition. - Release 5 May. - Berlin, New York. -2004. - P. 1399.
29. Bergey's, Manual of Systematic Bacteriology. - 2001. - Vol. 1. - P. 155-166.
