CC BY
144
УДК 632.92
Семена подсолнечника — реальный источник распространения фомопсиса
В.Т. ПИВЕНЬ, заведующий отделом защиты растений Всероссийского НИИ масличных культур Т.П. АЛИФИРОВА, старший научный сотрудник И.И. ШУЛЯК,
ведущий научный сотрудник Н.В. МУРАДАСИЛОВА, старший научный сотрудник Г.М. САЕНКО,
младший научный сотрудник
Фомопсис - болезнь подсолнечника с большим потенциалом вредоносности, зарегистрированная карантинной службой на территории РФ в 1985 г. Возбудитель болезни -гриб РЬоторэ/в (й1аро11Ье) ЬвНаМЫ Мип^-Суе^ а1. относится к порядку ЗрИаегорв^а^в класса Deutero-тусев. Фомопсис имеет синонимы серая пятнистость, рак стеблей, ожог стеблей подсолнечника.
Впервые Phomopвiв врр. был обнаружен в США и определен как Diaporthe агоШ на подсолнечнике видов ИеНап^ив апиив Ь. и ИеНап^ив gigantheuв
В Европе впервые гриб обнаружен в 1960 г Эпифитотийное развитие болезни отмечено в Югославии в 1980 г. Здесь из-за большой вредоносности болезни в 1980-е годы площади под подсолнечником сократились почти в четыре раза. В 1981 г. вспышка фомопсиса наблюдалась в Венгрии, Румынии, Болгарии.
На территории бывшего СССР болезнь впервые обнаружена в 1984 г. в Молдавии и Закарпатье, а на Северном Кавказе - в 1989 г. в районе Железноводска на гибридах Солдор и Санбред в колхозе имени В.И. Ленина. В Ставрополь-
ском крае В.И. Якуткин обнаружил очаг болезни в 1990 г. В 1991 г. фомопсис был зарегистрирован в Краснодарском крае, Ростовской и Белгородской областях [5].
Одной из причин появления в России первых очагов фомопсиса подсолнечника является использование инфицированного патогеном посевного материала. Болезнь распространилась в тех регионах, куда был завезен посевной материал из Молдовы, являвшейся основной зоной промышленного семеноводства в СССР [10].
Маршрутное обследование посевов подсолнечника в Краснодарском крае в 2008 г. показало высокую распространенность болезни в южно-предгорной зоне. Отмечено значительное поражение растений - 26,7 % со степенью развития 2-3 балла. На стеблях обнаружены обширные некрозы, изредка надломы, единичное поражение корзинок. В центральной зоне края распространение болезни составило 17 %, в северной - 5 %.
Ряд авторов отмечает, что в весенне-летний период на растительных остатках (пораженных стеблях) формируется и созревает совершенная стадия гриба - перитеции с аскоспорами, которые переносятся ветром, заражая растения в период вегетации [5, 1].
В связи с быстрым распространением фомопсиса одной из важнейших задач стало выявление источников сохранения и распространения инфекции. Единого мнения относительно роли семян в передаче инфекционного начала возбудителя фомопсиса до сих пор нет. Существует информация, что инфицированные семена не могут быть источ-
ником распространения болезни, так как на их поверхности не формируется совершенная стадия гриба. Кроме того, хранение пораженных семян в течение 10 месяцев в складских помещениях приводит к гибели инфекционного начала [8]. М. Ачимович и др. также утверждают, что семена могли бы представлять источник инфекции в случае формирования на их поверхности перитециев. Наименьшее значение семенной инфекции как источнику сохранения и распространения гриба придают В.П. Шинкарев, В.И. Терехов, М.С. Соколов (1991), утверждая, что пикниды гриба сосредоточены на поверхности семян и предпосевным протравливанием могут быть ликвидированы.
Исследования по выявлению сумчатого спороношения ф1арогШе) были проведены в отделе фитопатологии ВНИИКР в 1996-1998 гг. В чистой культуре перитеции обнаружены на семенах и проростках на голодном агаре и во влажной камере на 48-е сутки и позже. Из этого можно сделать вывод, что зараженные семена, как и растительные остатки, представляют собой реальный источник сохранения инфекционного начала фомопсиса. Установлено, что фомопсис сохраняется на семенах и растительных остатках подсолнечника в складских помещениях до 1,5 лет [9].
Аналогичные исследования были выполнены в отделе защиты растений ВНИИМК в 1998-1999 гг. Перитеции гриба были получены на поверхности 2-6 % семянок на 2328-е сутки [7, 4].
На подсолнечнике развиваются два вида фомопсиса (Phomopвiв heliaпthiи PhomopвiвагоЩ, доминирует Ph. heliaпthi, образуя на семенах бесполую стадию - пикниды, в которых формируются только стерильные р-конидии. Ph. аго1й формирует пикниды с двумя типами спор (а и Р). В отличие от р-спор а-споры прорастают и вызывают заражение растений.
О поражении подсолнечника двумя видами фомопсиса сообщают югославские ученые.
РЬоторв1в агаШ был выделен из семян и растений подсолнечника, собранных в различных регионах России [6]. Единичные случаи поражения подсолнечника этим возбудителем отмечены в 1998 г в Краснодарском крае Э.Л. Слюсарь, Т.С. Антоновой, Н.И. Бочкаревым.
Впервые во ВНИИМК (1990 г.) РЬ. агаШ был выделен из пораженных стеблей гибридов F - 66, Одил и Солдор, а в 2002-2003 гг. - из семян сорта Мастер. В 2005-2006 гг. РЬ. агаШ обнаружен в скрытой форме в семенах этого же сорта [3]. Пик-ниды были очень крупные, с двумя типами спор (а и Р), строма черная.
Семена, пораженные РЬ. агаШ, могут быть источником сохранения и распространения инфекционного начала. Этот возбудитель паразитирует на сорной растительности: циклахене дурнишниколистной, дурнишнике, лопухе малом и осоте колючем [2], формируя пикниды, при созревании которых а-споры могут обеспечивать дополнительный источник инокулюма и заражать корзинки в период налива семян в условиях достаточного увлажнения. В настоящей статье приведены результаты исследований по вредоносности фомопсиса и возможности распространения болезни семенами.
Объектом исследований служили семена растений сорта Родник (Р-453) с пораженным фомопсисом стеблем урожая 2005-2007 гг. Для определения степени поражения растений использовали шкалу, разработанную В.И. Якуткиным:
0 баллов - внешние признаки фомопсиса на растениях отсутствуют;
1 балл - некрозы на листьях, черешках и стеблях занимают до 50 % их поверхности;
2 балла - частичное увядание листьев, некрозы полностью окружают стебли, некротические пятна на корзинках, стебли растений в ак-
тивном состоянии (сохраняют тур-гор);
3 балла - полное увядание (усы-хание) растений или перелом пораженных стеблей.
Для эксперимента отбирали растения со степенью поражения стебля от 2 до 3 баллов, с размерами пораженных участков от 20 до 120 см, по цвету - темные (коричнево-бурые), светлые (серо-бежевые), белые, без признаков поражения корзинок. При фитоэкспертизе в чашки Петри на картофельно-глюкозный агар (КГА) помещали ядра простери-лизованных семянок подсолнечника по 10 штук. Стерилизацию семян проводили в 96 % спирте или фла-мированием с предварительным смачиванием в спирте. Инкубировали при температуре 25-26 °С. Учет инфицированных ядер проводили при формировании пикнид (через 10-12 дней после посева), определяющих вид возбудителей фомопсиса - РЬ. ЬвНаМЫ или РЬ. агаШ.
Энергию прорастания и всхожесть семян определяли согласно ГОСТу 12038-84, массу 1000 семян - согласно ГОСТу 12042-80. Полевые
опыты проводили на делянках по 30 м2 в 3-кратной повторности. Урожай убирали комбайном «Сампо» с каждой делянки отдельно, семена взвешивали и приводили к стандартным показателям чистоты и влажности.
Исследования по изучению инфи-цированности семян были продолжены в 2008 г. Семена отбирали с растений подсолнечника сорта СПК с пораженными фомопсисом стеблями в степени 2-3 балла и размерами видимых некрозов 1/2 - 2/3 (70-130 см) от высоты стебля, при отсутствии симптомов болезни на корзинке.
При фитоэкспертизе семян ядра и плодовые оболочки (лузгу) помещали по 10 штук в одну чашку Петри. Каждый вариант предусматривал анализ 300 семянок, ядер и плодовых оболочек.
Исследования семян с пораженных растений подсолнечника сорта Р-453 проводили в 2005-2007 гг. Изучены элементы структуры урожая и посевные качества, влияние фомопсиса на урожай, а также потенциальная возможность семян
Таблица 1
Влияние срока и степени поражения стеблей подсолнечника фомопсисом на элементы структуры урожая, сорт Р-453, 2005-2007 гг.
Срок проявления фомопсиса Балл поражения Диаметр корзинки (см) Количество семян в одной корзинке (шт.) Масса семян с одной корзинки (г) Масса 1000 семян (г)
Начало цветения 3 7,7 21 1,9 15,5
Конец цветения 3 10,5 320 8,3 22,3
Начало налива семян 3 12,5 656 37,5 40.4
Конец налива семян 2 17,5 1168 53 49,7
Контроль (здоровые) растения - 22,5 1802 131,5 74
Таблица 2
Влияние срока и степени поражения стеблей подсолнечника фомопсисом на инфицированность семян, сорт Р-453, 2005-2007 гг.
Срок поражения растений Балл поражения Инфицировано ядер (%)
Phomopsis helianthi Phomopsis агйп
Начало цветения 3 (кольцевой некроз) 0 0
Конец цветения 3 3 0
Начало налива семян 3 3 0
Конец налива семян 2 5,7 0,3
Контроль (здоровые растения) - 0 0
быть носителями инфекционного начала фомопсиса в случае поражения стеблей (табл. 1, 2). Семена инкубировали при температуре 2526 °С. Учет инфицированности проводили через 10-12 дней. Видовую принадлежность возбудителей фо-мопсиса (РЬ. ЬеНап1Ыи РЬ. агоШ) определяли микроскопированием содержимого пикнид. После учета проводили исследование ядер, инфицированных фомопсисом, в тех же чашках Петри при переменных температурах в диапазоне 13-25 °С, светопериоде 15-16 часов и дневном освещении. Через 30 дней исследовали возможность формирования перитециев на поверхности ядер.
Вопрос о возможной инфициро-ванности семян фомопсисом при поражении стеблей представляет наибольший интерес, ведь при этом все показатели структуры урожая ниже по сравнению с контролем (здоровые растения). У больных растений приостанавливаются рост и развитие корзинок, значительно снижается масса семян, что ведет к существенным потерям урожая и даже преждевременной гибели. Наибольшая вредоносность выявлена при поражении стеблей в начале цветения. Растения подсолнечника в большинстве случаев погибают, семян в корзинках практически нет (21 шт.). Количество семян в одной корзинке в 85,8 раза, масса семян - в 69,2 и масса 1000 семян - в 4,8 раза меньше в сравнении с контролем.
При поражении растений в конце цветения вредоносность болезни тоже велика: диаметр корзинки меньше в 2,1 раза, количество семян в корзинке - в 5,6, масса семян - в 15,8 и масса 1000 семян -в 3,3 раза. Вредоносность фомо-псиса при поражении в начале налива семян меньше: диаметр корзинки - в 1,8 раза, количество семян в корзинке - в 2,7, масса семян с одной корзинки - в 3,5 и масса 1000 семян в 1,8 раза.
Наименьшая вредоносность фомопсиса отмечена при поражении растений в конце фазы налива семян: диаметр корзинки - в 1,3 раза, количество семян с корзинки -в 1,5, масса семян одной корзинки - в 2,5 и масса 1000 семян -в 1,5 раза меньше. В таблице 2 представлены результаты фитоэкс-пертизы семян.
Результаты лабораторной диагностики показали, что семена подсолнечника инфицированы двумя видами возбудителей фомопсиса: РЬ. ЬеНап1Ы и РЬ. агоШ. Растения, пораженные фомопсисом в фазе цветения, семена не образуют. В данном эксперименте выявлена ин-фицированность семян от 3 до 6 % с растений, пораженных в период конец цветения - конец налива. При этом установлено, что семена несут, в основном, инфекционное начало РЬ. ЬеНап1Ы - 5,7 %, РЬ. агоШ всего 0,3 %.
Следующим этапом было исследование влияния степени поражения стеблей фомопсисом на посевные качества семян и урожайные свойства. Для посева в поле семена были объединены по близким показателям структуры урожая в группы с сильным (3 балла) и слабым (2 балла) поражением.
Из таблицы 3 видно, что в обоих случаях поражения стебля семена имели очень низкие посевные показатели. Лабораторная всхожесть при сильном поражении стебля снизилась на 22,2 %, при слабом - на 18,2 %. На фоне здоровых их проростки выглядели значительно слабее: мелкие семядоли, утонченный гипо-котиль, главный корень в большинстве случаев без боковых корешков.
Полевая всхожесть семян с растений с сильным поражением стебля снизилась на 14,6 %, со слабым - на 5,3 %. Потери урожая при севе семян с пораженных растений составили 3,6 и 0,8 % соответственно (табл. 4). Проведенные нами исследования свидетельствуют, что поражение стебля подсолнечника в значительной степени влияет на урожайные свойства семян.
В 2008 г исследования по инфицированности семян подсолнечника в случае поражения стебля фомопсисом были продолжены. Семена для фитоэкспертизы были взяты с пораженных растений сорта СПК с размерами поражения стебля (чаще кольцевого) 70-130 см, что соответствовало 1/2-3/4 по высоте стебля со степенью поражения 2-3 балла. Растения, пораженные одновременно, погибали в разное время. При
Таблица 3
Влияние степени поражения стеблей подсолнечника фомопсисом на энергию прорастания и лабораторную всхожесть семян, сорт Р-453, 2005-2007 гг.
Степень поражения стебля (балл) Энергия прорастания (%) Всхожесть (%) Количество проростков (%) с длиной (см)
1-2 2-6 6-11
3 44,5 63,8 9,2 22 37,6
2 48,3 67,8 8,8 19 50,6
Контроль (здоровые растения) 80 86 6 4 82
Таблица 4
Влияние степени поражения стеблей подсолнечника фомопсисом на урожайные свойства семян, сорт Р-453, 2005-2007 гг.
Степень поражения (балл) Полевая всхожесть (%) Поражено фомопсисом растений (%) Урожайность (ц/га) ± к контролю
3 56,1 4,2 22,9 -3,6
2 65,4 2,8 25,7 -0,8
Контроль (здоровые растения) 70,7 3,4 26,5 -
1. Семена подсолнечника, инфицированные фомопсисом, с растений с поражением стебля (слева), здоровые (справа) (ориг.)
2. Ядра инфицированных семян при поражении стебля фомопсисом (ориг.)
старении растений процесс внутренней (скрытой) некротизации стеблей идет более интенсивно. У некоторых растений он сильно выражен, гриб быстро распространяется вверх по стеблю, доходит до корзинки, что было выявлено при разрезе стеблей в момент отбора семян с пораженных растений. О возможной некротизации внутренних тканей стеблей без внешних, видимых симптомов болезни сообщал В.И. Якут-кин [11]. Патологический процесс внутреннего некроза у некоторых растений был сильно выражен, гриб доходил до корзинок по сосудам и тканям стебля с проникновением в семена. При визуальном осмотре у пораженных семянок апикальная часть была бурого цвета, а сами семянки на вид тусклые, матовые, в большинстве случаев невыполненные, ядра щуплые, желтовато-бурого цвета (фото 1, 2). Масса 1000 се-
мян с растений с поражением стебля в данном исследовании была на 15,1 г меньше по отношению к контролю.
Семена исследовали непосредственно с каждого отобранного пораженного растения, чтобы выявить количество растений, несущих инфекционное начало фомопсиса и степень инфицированности семян. Установлено, что у 55 % исследуемых растений с пораженным стеблем семена были инфицированы фомопсисом в разной степени (табл. 5).
В корзинках растений с пораженным стеблем удалось обнаружить до 83-100 % семян (ядра), инфицированных Ph. helianthi, основная часть которых была с растений, пораженных в фазе налива. Следует отметить, что гриб по стеблю доходит до корзинки, проникая в зародыш семени, не всегда или слабо инфицируя плодовую оболочку. При исследовании целых семянок полученные результаты более чем в 3 раза ниже по сравнению с ядрами (фото 3, 4). Это объясняется тем, что при общепринятой фитоэкспертизе с учетом результатов через 6 дней первоначально появляются колонии наиболее быстро растущих грибов с пышным мицелием - представителей родов Alternaría, Fusarium и др. (на плодовой оболочке). Мицелий фомопсиса компактный, полупогруженный в субстрат, медленно растущий, пикниды появляются через 610 дней. Гриб растет медленно, и в
Таблица 5
Инфицированность семян подсолнечника при поражении стеблей фомопсисом, сорт СПК, 2008 г.
Степень поражения стебля (балл) Инфицированность фомопсисом (%)
ядро плодовая оболочка семянка
3 2 2 2
3 38 4 12
2 2 1 1
3 100 17 31
3 83 16 25
3. Фомопсис на ядрах инфицированных семян с растений с пораженными стеблями (ориг.)
4. Фомопсис подсолнечника при фитоэкспертизе целых семянок (ориг.)
большинстве случаев не может пробиться через пышные колонии других грибов. Для достоверности результатов при исследовании инфи-цированности таких семян необходимо анализировать их ядра. Видовую идентификацию следует проводить микроскопированием содержимого пикнид с выявлением РЬ. ЬвНаМЫ с одним видом спор (Р) или РЬ. агаШ с двумя (а и Р). В данном исследовании изолирован возбудитель РЬ. ЬвНап^Ш.
После определения видовой принадлежности возбудителей фомопсиса 100 штук ядер в этих же чашках Петри были оставлены в лабораторном боксе для дальнейших наблюдений в условиях, приближенных к природным, при колебании температур от 13 до 25 °С, све-топериоде 15-16 ч и дневном свете без дополнительных источников освещения. Через 28-30 дней со дня
5. Перитеции Phomopsis helianthi на ядре пораженной семянки подсолнечника через 30 дней после посева на картофельно-глюкозный агар
(а)
(б)
6. Перитеций Phomopsis helianthi через 30 дней после посева на картофельно-глюкозный агар (а) и формирование сумок внутри него (б) (ориг.)
посева на среду (КГА) на поверхности 3 % ядер отмечено формирование перитециев (фото 5, 6). К этому времени слой питательной среды был обезвожен, влажность в чашках Петри поддерживалась за счет колебания температуры - капельная влага на крышках чашек.
Из полученных результатов исследований следует, что семена растений подсолнечника с пораженным стеблем могут быть инфицированы до 100 % и могут представлять реальный источник инфекционного начала фомопсиса. Поражение семян в корзинке возможно двумя видами фомопсиса - Phomopsis helianthi и Phomopsis arctii по сосудам и тканям стебля и аэрогенным путем. Семена 55 % растений с пораженным стеблем несут инфекционное начало фо-мопсиса (в конкретном случае).
Таким образом, подтверждена возможность формирования совершенной стадии гриба - перитеций на поверхности семянки и на поверхности ядра. Для формирования совершенной стадии гриба на семянках подсолнечника достаточно 28-30 дней (на КГА) при колебании температуры от 13 до 25 °С, светопериоде 15-16 часов и дневном свете без дополнительных источников освещения.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 08-0499106.
ЛИТЕРАТУРА
1. Антонова Т.С. Биологические особенности развития фомопсиса. // Защита и карантин растений, 1999, № 1, с. 25-26.
2. Долженко Е.Г. Биология гриба PhomopsisЬвНвт^ и меры борьбы с ним
в условиях Краснодарского края. Автореферат. - Краснодар, 2000, с. 10-13.
3. Мурадасилова Н.В. Патогенная ми-кофлора семян подсолнечника в условиях Западного Предкавказья и способы снижения ее вредоносности. - Краснодар, 2007, с. 16.
4. Пивень В.Т., Долженко Е.Г., Алифи-рова Т.П. Получение перитециев фомопсиса на семенах подсолнечника в лабораторных условиях. // Защита и карантин растений, 1999, № 9, с. 24-26.
5. Скрипка О.В., Шелухин В.И., Петина В.В. и др. Фомопсис подсолнечника. // Защита и карантин растений, 1993, № 8, с. 24.
6. Скрипка О.В. Биологические особенности возбудителя коричнево-серой пятнистости стеблей подсолнечника. // Микология и фитопатология, 1996, т. 3, вып. 1, с. 56-60.
7. Скрипка О.В. Источники сохранения фомопсиса подсолнечника. // Защита и карантин растений, 1999, № 1, с. 26-27.
8. Слюсарь Э.Л., Антонова Т.С., Бочка-рев Н.И. К вопросу о распространении инфекции фомопсиса. // Защита и карантин растений, 1998, № 1, с. 33-34.
9. Сметник А.И., Александров И.Н., Скрипка О.В. и др. Семена подсолнечника, как форма сохранения инфекции фо-мопсиса. // Защита и карантин растений, 1998, № 1, с. 35-36.
10. ЯкуткинВ.И. Появление бурой пятнистости стеблей подсолнечника в России. // Микология и фитопатология, 1993, т. 27, вып. 5, с. 68-73.
11. Якуткин В.И. Фомопсис подсолнечника в России. // Защита и карантин растений, 1994, № 8, с. 32-33.
Аннотация. Семена подсолнечника являются источником сохранения и распространения инфекционного начала возбудителей фомопсиса (Phomopsis helianthi и Phomopsis arctii). Инфицирование семян происходит как в случае поражения корзинки, так и в случае поражения стебля подсолнечника.
Ключевые слова. Инфицированность семян, пикниды, ядро, семянка, чистая культура грибов.
Abstract. Seeds of sunflower are a source of preservation and distribution of a beginning of infection of exciters Fomopsis (Phomopsis helianthi, Ph. arctii). The infection of seeds descends both in case of a lesion of anthodiums, and in case of a lesion of caulises of sunflower.
Keywords. Infection of seeds, picnids, achene, core, pod, clean culture of funguses.
