CC BY
79
155М 0202-5493. МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 1 (153-154), 2013
СУХАЯ ГНИЛЬ ПОДСОЛНЕЧНИКА И ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИЕ ПРИЗНАКИ ВИДОВ РОДА RHIZOPUS EHRENB.
С.Г. Бородин,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
И.А. Котлярова, кандидат сельскохозяйственных наук Г.А.Терещенко,
кандидат сельскохозяйственных наук Ю.М.Соснина,
научный сотрудник
ГНУ ВНИИМК Россельхозакадемии Россия, 350038, г. Краснодар, ул. Филатова, д. 17 Тел.: (861) 254-27-91 e-mail:[email protected]
Описаны и представлены фотографии симптомов проявления сухой гнили на корзинках подсолнечника. По результатам исследований установлена возможность использования радиальной скорости роста грибов на агаровой среде при температуре 25 оС и поверхности спорангиеспор для определения групп и видов грибов рода Rhizopus Ehrenb.
Представлены фотографии наиболее характерных морфологических особенностей видов грибов рода Rhizopus Ehrenb.
The article describes and presents the photos of dry rot symptoms on sunflower heads. According to research results there was discovered the possibility of using radial velocity of fungi growth in agar medium under the temperature of 25 °C and sporangio-spores surface for determination of groups and species of fungi of Rhizopus Ehrenb genus. The photos of the most characteristic morphological features of fungi species of Rhizopus Ehrenb genus are presented.
Ключевые слова: подсолнечник, сухая
гниль, род Rhizopus Ehrenb., диагностические признаки, идентификация, классификация, вид
УДК 632.4:633.854.78
Введение. В последнее время наблюдается нарастание поражения корзинок подсолнечника сухой гнилью. Количество
заболевших корзинок колеблется от 20 до 60 %. По данным R. Harveson, частота встречаемости болезни может достигать 85-100 % [1]. В литературных источниках это заболевание упоминается под двумя названиями: бурая сухая и сухая гниль [2; 3]. Болезнь зарегистрирована в Югославии, Болгарии, Португалии, Испании, Австралии, Иране, США, Израиле, Индии, Канаде [4; 5; 6; 7]. В России сильное распространение и вредоносность сухой гнили на посевах подсолнечника зафиксированы на Северном Кавказе, в южной части Центральной Черноземной зоны (ЦЧЗ), в Среднем Поволжье, на юге Урала и Сибири [8].
Впервые признаки болезни на подсолнечнике описал М.А. Целле в 1932 г. Симптомы проявления сухой гнили очень похожи на признаки поражения корзинки серой и белой гнилями [9]. Заражение происходит в фазе цветения спорами и мицелием, которые разносятся ветром, птицами и насекомыми. Для развития возбудителя сухой гнили требуется зрелая поврежденная ткань корзинки [10]. Проявляется болезнь в фазе созревания подсолнечника. Сохраняется инфекция в послеуборочных остатках больных корзинок и в семенах.
Вредоносность болезни в сильной степени зависит от погодных условий во время вегетации подсолнечника. При благоприятных условиях развития патогена потери урожая достигают 20-40 %. У семянок снижается масличность семян, ухудшаются посевные качества [11; 12; 13; 14].
Возбудители сухой гнили относятся к широко распространенному в природе семейству Mucoraceae, классу Zygomycetes, роду Rhizopus. Первые диагностические признаки рода были описаны немецким ученым C.G. Ehrenberg в 1820 г. Основой рода стал вид гриба Mucor stolonifer, переименованный C.G. Ehrenberg в Rhizopus nigricans Ehrenb. За эти годы опубликовано несколько таксономических систем грибов рода Rhizopus
Ehrenb. и описано более 100 видов. Дифференциация видов осуществлялась по морфологическим признакам бесполого спороношения, росту на различных субстратах и способности вызывать брожение. Определение видов по этим диагностическим признакам приводило к неточностям и затрудняло идентификацию. Ревизию рода проводили ученые A. Len-dner (1908), J. Hanzawa (1915), H. Zycha (1935), H. Zycha et all. (1969), Н.А. Наумов и др. (1935/1939), T. Inui (1965), M. Scholer (1970), M. Scholer и E. Muller (1971). Авторы в пределах рода выделяли разное количество видов [15; 16].
В 1984 г. голландские ученые Schipper и Stalpers разработали новую классификацию грибов рода Rhizopus Ehrenb. [15]. Основной ее особенностью является дифференциация рода по температурному максимуму роста патогена на субстрате на группы: «stolonifer», «microsporus», «oryzae». Исследования по ДНК-гибриди-зации, проведенные американским ученым J.J. Ellis, подтвердили обоснованность выделения групп видов [17]. В группе определение вида осуществляется по признакам половой репродукции, а идентификация разновидностей проводится по морфологическим особенностям бесполого спороношения. Согласно новой систематике род Rhizopus Ehrenb. состоит из 5 видов и 8 разновидностей. Многие названия видов перешли в разряд синонимов [15; 16].
Г.А. Кочкина с соавторами (1989) на основании проведенных морфологических и физиологических исследований рода Rhizopus предложили температурный максимум роста грибов устанавливать по радиальной скорости роста мицелия на агаре. При идентификации грибов рода Rhizopus Ehrenb. учитывать орнаментацию оболочки спорангиоспор, а также соотношение между размерами спорангия и спорангиоспор между группами. Используя эти показатели и диагностические признаки видов грибов рода Rhizopus Ehrenb., описанные в работе
Schipper (Schipper, 1984), они провели ревизию коллекционного материала рода Rhizopus (70 штаммов), хранящегося в ВКМ под 10-ю видовыми наименованиями. В результате пересмотра оказалось, что штаммы относятся к 3 видам (4 разновидностям): Rh. stolonifer var. stolonifer, Rh. oryzae, Rh. microsporus var. micro-sporus, Rh. microsporus var. chinensis и Rh. microsporus var. oligosporus [16].
В научных публикациях возбудитель сухой гнили подсолнечника описывается под разными видовыми названиями. Это связано с тем, что авторы для определения видов используют очень незначительные морфо-биологические особенности патогена. По данным отечественных исследователей, возбудителями бурой сухой гнили на подсолнечнике являются виды Rhizopus nigricans Ehrenb. и Rhizopus nodosus Namysl. [9; 18]. Югославские ученые сообщают о трех представителях рода Rhizopus Ehrenb.: Rh. arrhizus Fisch., Rh. nigricans Ehrenb., Rh. oryzae Went et Pringle [5]. В Италии, США распространен Rh. oryzae Went et Pringle [4; 19]. Вид Rh. arrhizus Fisch. считается основным возбудителем на посевах подсолнечника в США, Индии, Израиле [6; 10]. В штатах Техас и Миннесота встречается Rh. stolonifer Ehrenb.: Fr. Vuill. [20]. В штатах Колорадо, Вайоминг, Небраска сухая гниль вызвана несколькими видами этого рода: Rh. stolonifer, Rh. arrhizus, Rh. oryzae и Rh. microsporus [1].
По результатам наших исследований, сухую гниль корзинок подсолнечника в Краснодарском крае вызывают три вида грибов рода Rhizopus Ehrenb.: Rh. oryzae Went et Pringle, Rh. stolonifer (Ehrenb.: Fr.) Vuill. var. stolonifer и Rh. microsporus V. Tiegh. var. microsporus (рис. 1).
Доминирующим является вид Rh. oryzae Went et Pringle, частота встречаемости которого достигает 91,2 %. Распространенность вида Rh. stolonifer (Ehrenb.: Fr.) Vuill. var. stolonifer не превышает 8,4 %. Встречаемость Rh. microsporus V. Tiegh. var. microsporus составляет всего
0,3-0,4 % [21].
Rh. oryzae Went et Rh. stolonifer Rh. microsporus Pringle Ehrenb., Fr. Vuill V.'Tiegh var.
var. stolonifer microsporus
Рисунок 1 - Частота встречаемости видов грибов рода Rhizopus Ehrenb. на посевах подсолнечника в Краснодарском крае за период 2006-2011 гг.
В связи со сложностью и длительностью установления групп видов рода Rhizopus Ehrenb. по системе Schipper (1984) возникла необходимость изучить подходы к определению видов, описанные Г.А. Кочкиной с соавторами (1989).
Материалы и методы. Для уточнения диагностических признаков видов грибов рода Rhizopus Ehrenb. на подсолнечнике исследовали 300 корзинок, пораженных сухой гнилью, в Краснодарском крае. Выделение возбудителя в чистую культуру, изучение его морфологических признаков осуществлялось по общепринятым методикам [22; 23; 24; 25]. Культивирование штаммов, выделенных из пораженных сухой гнилью корзинок, проводили на картофельно-глюкозном агаре (КГА) в чашках Петри в трехкратной повторности при различных температурных режимах (25, 35, 45, 50 °С). Укол споровой суспен-
у
зии (10 спор/мл) делали в центр чашки. Диаметры выросших колоний измеряли утром и вечером после посева в течение 3 суток культивирования.
Вычисление радиальной скорости проводили по формуле:
Kr = (r - ro) / (t - to),
где K - радиальная скорость роста;
ro - радиус колоний в начальный момент времени to;
r - радиус колоний в момент времени t [26].
Видовую принадлежность грибов рода Rhizopus Ehrenb. в крае устанавливали по классификации, разработанной Schipper M.M.A. (1984), и диагностическим признакам Кочкиной и Мирчинк [15; 16].
Результаты и обсуждение. По нашим многолетним наблюдениям (1999-2011), в Краснодарском крае отмечается ежегодное поражение растений подсолнечника грибами рода Rhizopus. В условиях сухого жаркого лета частота встречаемости составляет 16-35 %, а у некоторых сортов и гибридов количество больных растений достигает 60 %. В годы с достаточной влагообеспеченностью растений и умеренной температурой (2000, 2001, 2004) частота встречаемости находится в пределах 4-6 %.
Типичные симптомы проявления сухой гнили наблюдаются в начале созревания подсолнечника. Сначала на тыльной стороне корзинки появляется небольшое мокнущее пятно светло-коричневого цвета. Оно быстро увеличивается в размерах и захватывает всю поверхность корзинки. Пораженные возбудителем болезни размягченные ткани через некоторое время теряют влагу, становятся темно-коричневыми и мумифицируются. При сильном развитии мицелий гриба проникает внутрь корзинки, переплетает паренхиму и распространяется на лицевую сторону корзинки, заполняя грязно-белым войлочным мицелием пространство между семянками. Они слипаются, становятся щуплыми и горькими на вкус. Ячейки с семенами легко отделяются от основной ткани корзинки. Развитие болезни усиливается, если в фазе созревания подсолнечника наблюдается чередование сухой и дождливой погоды (рис. 2).
Рисунок 2 - Симптомы проявления сухой гнили на подсолнечнике
Видовую принадлежность грибов рода Rhizopus невозможно установить по внешним симптомам проявления болезни на корзинке. Затрудняет идентификацию по системе Schipper (1984) определение
вида по признакам половой репродукции, так как довольно сложно у гетероталлич-ных представителей этого рода зафиксировать и описать зигоспоры, цвет и размеры которых являются дифференцирующим признаком разделения на виды. Интересна в практическом отношении работа Г.А. Кочкиной с соавторами, которые при идентификации используют не только морфологические, но и физиологические свойства видов грибов рода ЕЫ-zopus Ehrenb.
Проведенные нами исследования показали, что средняя радиальная скорость роста на агаровой среде при различных температурах специфична для видов и разновидностей грибов рода Rhizopus Eh-гспЬ. У группы «microsporus» при 25 оС скорость роста мицелия в 2-2,8 раза ниже, чем у <Шо1от/ег» и «о^ае». При повышении температуры до 45 оС она увеличивается в 2 раза. При температуре 35 оС штаммы Ш. о^ае обладали максимальной скоростью роста. При 45 оС ни в одной из 253 чашек развития гриба зафиксировано не было. У видов группы <Шо1от/ег» наиболее интенсивный рост мицелия отмечался при 25 оС, а при 36 оС наблюдалось отсутствие роста колоний на агаре (табл. 1).
Таблица 1
Средняя радиальная скорость роста видов рода ЕН1горш ЕНгвнЬ.
Краснодар, ВНИИМК, 2009-2011 гг.
Вид Число испытан- ных штаммов, шт. Средняя радиал роста, см/ч, при рату ьная скорость разных темперах
25 35 45 50
Rh. oryzae Went et Pringle 253 0,148 ± 0,030 0,230 ± 0,023 роста нет роста нет
Rh.stolonifer (Ehrenb.: Fr.) Vuill. var. stolonifer 35 0,200 ± 0,013 роста нет роста нет роста нет
Rh. microsporus V. Tiegh. var. microsporus 12 0,070 ± 0,050 0,145 ± 0,030 0,155± 0,010 роста нет
Таким образом, проанализировав рост культуры на агаре при 25 оС можно сделать предположение относительно при-
надлежности ее к той или иной группе. Использование показателя средней радиальной скорости роста мицелия на агаровой среде, в качестве дополнительного физиологического критерия, облегчает разделение грибов рода Rhizopus Ehrenb. на группы.
Микроскопические наблюдения при изучении морфологических признаков показали, что виды различаются по орнаментации поверхности спор, которая не меняется от температуры культивирования штаммов (рис. 3).
Рисунок 3 - Орнаментация поверхности спорангиоспор: а) Rh. oryzae Went et Pringle; б) Rh. stolonifer (Ehrenb.: Fr.) Vuill. var. stolonifer; в) Rh. microsporus V. Tiegh. var. microsporus
У вида Rh. oryzae Went et Pringle споры 6-9 x 4-6 мкм в диаметре, эллиптически-шаровидные, продолговатые, исчерченные. Спорангиоспоры вида Rh. stolonifer (Ehrenb.: Fr.) Vuill. var. stolonifer эллиптические, округлые, угловатые,
штриховато-полосатые (8-14 x 5-10) мкм. На поверхности спорангиоспор Rh. micro-sporus V. Tiegh. var. microsporus наблюдаются отчетливые борозды, параллельные длинной оси споры.
Изучение поверхности спор показало, что этот признак можно использовать в качестве диагностического признака при определении видов.
Одной из отличительных особенностей видов грибов рода Rhizopus Ehrenb. являются их ризоиды. Для вида Rh. oryzae Went et Pringle характерны слабо разветвленные, буровато-коричневые. У вида Rh. stolonifer (Ehrenb.: Fr.) Vuill. var. stolonifer ризоиды хорошо развиты, разветвленные, коричневые. Вид Rh. microsporus V. Tiegh. var. microsporus отличается своими меньшими размерами. Ризоиды короткие, слегка пигментированные (рис. 4).
Выводы. В Краснодарском крае симптомы сухой гнили на корзинках подсолнечника появляются в фазе созревания. Пораженные грибами рода Rhizopus Ehrenb. ткани корзинки сначала мягкие, светло-коричневые, затем становятся твердыми, темно-коричневыми. При сильном поражении, в отличие от склеро-тиниоза, дно корзинки не вываливается, склероции не образуются. Показатель радиальной скорости роста культуры на агаре при температуре 25 оС облегчает разделение рода Rhizopus Ehrenb. на группы: «oryzae», «stolonifer», «microsporus)». Орнаментация поверхности споран-гиоспор может служить вспомогательным признаком при идентификации грибов рода Rhizopus Ehrenb. Отличительным морфологическим признаком видов являются ризоиды. У вида Rh. oryzae Went et Pringle они слабо разветвленные, буровато-коричневые. Вид Rh. stolonifer (Eh-renb.: Fr.) Vuill. var. stolonifer имеет
ризоиды хорошо развитые, разветвленные, коричневые. Для вида Rh. microsporus V.Tiegh. var. microsporus характерны короткие, слегка пигментированные ризоиды.
2 мкм
Рисунок 4 - Ризоиды: а) Rh. oryzae Went et Pringle; б) Rh. stolonifer (Ehrenb.: Fr.) Vuill. var. stolonifer; в) Rh. microsporus V. Tiegh. var. microsporus.
Список литературы
1. Harveson, M.R. Rhizopus head rot of sunflower in Nebraska / M.R. Harveson // Plant Diseases Field. Crops. - 2007. - Is. 1.
2. Пересыпкин В.Ф. Болезни технических культур: учебник / В.Ф. Пересыпкин.
- М: Агропромиздат, 1986. - С. 217-218.
3. Определитель болезней растений / М.К. Хохряков, Т.Л. Доброзракова, К.М. Степанов [и др.] // СПб.: Издательство «Лань». 3-е изд. испр., 2003. - 224 с.
4. Yang, S.M. Rhizopus head rot of cultivated sunflower in Texas / S.M. Yang // Plant Diss. Rep. - 1979. - Vol. 63 - № 10 -P. 833-835.
5. Acimovic, M. Prouzrokovaci bolesti suncokreta i njihovo suzbijanje / M. Acimovic. - Nolit-Beograd, 1983. - Р. 104.
6. Agrawat, J.M. Some observations on Rhizopus head rot of sunflower in Rajasthan, India / J.M. Agrawat, O.P. Vaish, S.J. Mathur // Proc. 8th. Int. Sunflower Conf., 23-27 July, Minneapolis, 1978. - P. 264-270.
7. Rogers, C.E. Rhizopus head rot of sunflower; etiology and severity in the southern plains / C.E. Rogers, T.E. Thompson, D.E. Zimmer // Plant Dis. - 1978. - Vol. 62. -№ 9. - P. 769-771.
8. Якуткин, В.И. Ареал и зоны вредоносности сухой гнили корзинок подсолнечника Rh. stolonifer (Ehrenb.:Fr.) Vuill. var. stolonifer / В.И. Якуткин, М.И. Сау-лич // Агроэкологический атлас России и сопредельных стран, 2007.
9. Кукин, В.Ф. Болезни подсолнечника и меры борьбы с ними / В.Ф. Кукин. -М.: Колос, 1982. - Р. 34-36.
10. Sirry, A.R. Head rot disease of sunflower in Egypt / A.R. Sirry. - Agr. Res. Rev. - 1978. - Vol. 56. - № 2. - P. 105-112.
11. Погорлецкий, Б.К. Изменение технологических и посевных качеств семян подсолнечника при поражении корзинок ризопусом или склеротинией / Б.К. Погорлецкий // Научные труды по сельскохозяйственной биологии. - Одесса, 1972.
- С. 174-176.
12. Иванченко, М.Я. Сухая гниль подсолнечника и способы снижения ее вредоносности / М.Я. Иванченко // Материалы VII Международной конференции по подсолнечнику. - М.: Колос, 1978. -С. 356-358.
13. Котлярова, И.А. Влияние возбудителей на качество семян подсолнечника / ИА. ^тлярова, A^. Хатит // Шуч.-тех. бюл. BHИИMK. - 2000. - Вып.123. -С.32-35.
14. Бородин, С.Г. Грибы рода Rhizopus Ehrenb. на подсолнечнике / С.Г. Бородин, ИА. ^тлярова, Ю.М. Соснина // Масличные культуры: №уч.-техн. бюл. ВЩИ-MMK. - 2007. - Вып. 2 (137). - С. 55-58.
15. Schipper, M.M.A. A revision of genus Rhizopus / M.M.A. Schipper, J.A. Stalpers // Studies in Mycology. CBS, Baarn and Delft, Holland. - 1984. - N 25. - 34 p.
16. Кочкина, Г.А. ^аткие диагностические признаки видов рода Rhizopus Eh-renb. / Г.A. ^чкина, Т.Г. Мирчинк // Микология и фитопатология. - 1989. -Т. 23. - Вып. 3. - С. 205-212.
17. Ellis, J.J. Species and varieties in the Rhizopus arrhizus - Rhizopus oryzae group as indicated by their DNA complementarity / J.J. Ellis // Mycologia, 1986. - Vol. 78. -P. 508-510.
18. Тихонов, О.И. Болезни и вредители подсолнечника и меры борьбы с ними / О.И. Тихонов // Подсолнечник. - М.: ^-лос, 1976. - С. 391-426.
19. Zazzerini, F. Due nuovi parassiti del girasole in Italia Rhizopus oryzae Went et Prin. / F. Zazzerini, L. Tosi // Inform fitopatologico. - 1984. - V. 34. - № 7/8. -P. 47-49.
20. Шинкарев, В.П. Распространение болезней подсолнечника и борьба с ними за рубежом / В.П. Шинкарев, Т.И. Масленникова, Т.С. Дайнеко // Обзорная информация ВЩИИТЭИ агропром. - М., 1990. - 62 с.
21. Бородин, С.Г. Видовой состав грибов рода Rhizopus Ehrenb. на подсолнечнике / С.Г. Бородин, ИА. ^тлярова, ГА. Терещенко // Масличные культуры: Шуч.-тех. бюл. BHИИMK. - 2012. - Вып. 2 (151-152). - С. 152-157.
22. Наумов, Н.А. Методы микологических и фитопатологических исследований / H.A. Шумов. - Л.: Сельхозгиз, 1937. -С. 107-113, С. 147-180.
155М 0202-5493. МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 1 (153-154), 2013
23. Наумова, Н.А. Анализ семян на грибную и бактериальную инфекцию / Н.А. Наумова. - Л.: Колос, 1970. - С. 5561; 165-169; 195-204.
24. Чумаков, А.Е. Основные методы фитопатологических исследований / А.Е. Чумаков, И.И. Минкевич. - М.: Колос, 1974.- С. 70-107; 5-42.
25. Поликсенова, В.Д. Методы экспериментального изучения микроскопических грибов / В.Д. Поликсенова, А.К. Храмцов, С.Г. Пискун // Методические указания. - Минск: БГУ, 2004.-36 с.
26. Паников, Н.С. Кинетика роста микроорганизмов / Н.С. Паников. - М.: Наука, 1991. - С. 245.
