CC BY
47Вестник защиты растений, 2, 2011
57
УДК 632.4:633.63
БИОЛОГИЯ ВОЗБУДИТЕЛЯ ЦЕРКОСПОРОЗА САХАРНОЙ СВЕКЛЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ СОРТООБРАЗЦОВ
О.И. Стогниенко*, Е.А. Мелькумова**
*Всероссийский НИИ сахарной свеклы им. А.Л.Мазлумова, Рамонь **Воронежский ГАУ им. К.Д.Глинки
Описаны условия культивирования Cercospora beticola Sacc в чистой культуре, способы хранения, особенности паразитического и сапротрофного этапов цикла развития, приведены результаты анализа полевой и дифференциальной устойчивости сортов и гетерозисных гибридов сахарной свеклы к штаммам С beticola.
Ключевые слова: сахарная свекла, С. ЪеНсо1а, церкоспороз, цикл развития, устойчивость.
Сахарная свекла - источник сахарозы, стратегического продукта, который в последнее время стал импортозависимым. Ряд объективных факторов, таких как высокая себестоимость возделывания, риск, связанный с выращиванием в зоне недостаточного и неустойчивого увлажнения, и, наконец, болезни сводят на нет все усилия свекловода, а порой приводят и к убыткам. Так, церкоспороз в условиях ЦЧР может привести к недобору урожая корнеплодов до 30% при средней степени поражения. При отмирании листьев и их вторичном отрастании в осенний период происходит снижение сахаристости на 1.5-2%. В 2008-2009 гг. в ЦЧР практически все свекловодческие хозяйства проводили 1-2 обработки против церкоспороза профилактически или при появлении первых симптомов. Тем не менее, проявления болезни в агроценозе отмечаются, что обусловлено, вероятно, образованием устойчивых к фунгицидам рас, а это предполагает необходимость создания устойчивых к церкоспорозу гибридов сахарной свеклы.
Cercospora beticola Sacc. является возбудителем церкоспорозной пятнистости листьев у видов свеклы B. vulgaris L., B. trigina Waldst. & Kit. и у сорных растений из семейства маревых (Chenopodiaceae) Chenopodium polispermum L., Ch. vulvaria L. (Saccardo, 1886; Braun, Melnik, 1997).
В природных популяциях C. beticola обладает широкой вариабельностью признаков.
Это побудило более подробно изучить
биологические особенности патогена с целью создания инфекционных фонов и отбора селекционного материала сахарной свеклы, устойчивого к церкоспорозу.
Для создания искусственных инфекционных фонов были использованы выделенные нами ранее из популяции свекловичного агроценоза в чистую культуру 35 изолятов С. ЪеЫсоЫ, которые по комплексу культурально-морфологических признаков отнесены к 5 штаммам (Стогниенко и др., 2006а).
Учитывая, что при поддержании чистой культуры с помощью постоянных пересевов изменяются и теряются некоторые признаки (агрессивность, конидие-образовательная способность), нами подобраны оптимальные для культивирования питательные среды (суслоагар 4°С по Баллингу с отваром листьев сахарной свеклы и комплексом минеральных и органических добавок). Оптимальной для роста гриба С. ЪеЫсо1а является температура 25-27°С. Образование конидий происходит на 18-21-й день культивирования. Конидии вырастают в течение двух дней и имеют типичные морфологические признаки.
В связи с тем, что при постоянных пересевах культура гриба вырождается, нами исследовались способы длительного хранения культуры. Были изучены следующие варианты: сохранение при постоянных пересевах, хранение в холодильнике при температуре 4-6°С, хранение высохших естественным образом культур при комнатной температуре и
естественном освещении на выше приведенной среде. Пересевы для изучения сохранности культуральных признаков проводили через 6 и 12 месяцев. За время хранения в холодильнике у некоторых образцов происходил автолиз мицелия. После пересевов культур, хранившихся в холодильнике 6 месяцев, наблюдалось образование секторов со стерильным мицелием, после 12 мес. - гибель культуры.
Штаммы и изоляты, хранившиеся в высохшем состоянии, после пересевов через 6 месяцев возобновляли рост и полностью сохраняли свои культураль-но-морфологические признаки. Через 12 месяцев хранения после пересевов наблюдалось образование секторов со стерильным мицелием.
При пересеве из секторов и дальнейшем культивировании новые культу-ральные признаки сохранялись. Наблюдавшиеся мутации могут свидетельствовать о том, что одним из факторов микроэволюции патогена являются низкие положительные температуры в сапро-трофный период жизни.
В связи с подтверждением способности возобновления роста мицелия из стромы, для длительного хранения в чистой культуре С. ЬеЫсо1а можно рекомендовать использование способа хранения в высохшем естественным образом состоянии с пересевом два раза в год.
Инкубационный период после первичного инфицирования в полевых условиях составляет около 30 дней, после вторичного - около 20 дней, наблюдаются 2-3 конидиальных поколения за сезон. Нами установлено, что на одном церкоспороз-ном пятне одновременно образуется около 100 конидий. На конидиеносце поочередно развивается 5-6 конидий, таким образом, одно пятно может продуцировать до 500 конидий.
Особенностями паразитического этапа цикла развития С. ЬеЫсо1а можно считать длительный латентный период после первичного инфицирования. В это время патоген продуцирует в тканях листа токсины, которые способствуют более дли-
Вестник защиты растений, 2, 2011 тельному периоду открытия устьиц, что благоприятствует вторичному массовому инфицированию. Патоген обладает высокой конидиеобразовательной способностью, что способствует ускоренной колонизации тканей.
Особенностью сапротрофного периода жизни и одним из этапов цикла развития является проникновение мицелия гриба с растительных остатков из почвы или с околоплодника семени на корешок проростка, поражение проростков (корнеед) и следующее за этим первичное заражение листьев свеклы. C. beticola в почве может существовать не только в виде стромы, но и в мицелиальной форме (Стогниенко, Корниенко, 20066).
В связи с изложенными особенностями C. beticola можно отнести к разряду r-стратегов. У этого вида не обнаружена половая стадия (телеоморфа); гриб образует несколько вегетативных генераций за сезон. Затрачивает достаточно энергии на размножение конидиями - вегетативными спорами, имеет высокую конидиеоб-разовательную способность и минимальное развитие мицелия в тканях растений.
На основе метода инфицирования отрезков листьев (Person, 1957) нами разработана методика экспресс-скрининга устойчивости сахарной свеклы к церко-спорозу (Стогниенко и др., 2006е). Данная методика наиболее приемлема для определения расоспецифической устойчивости к церкоспорозу. Она позволяет выделять формы с вертикальной и горизонтальной устойчивостью к патогену.
В 2005-2007 гг. в результате скрининга сортообразцов сахарной свеклы (сорта-популяции многосемянные и односемянные, коммерческие гетерозисные гибриды Fb дикие виды и гибриды с их участием) была определена их устойчивость к 4 штаммам C. beticola.
Изучение полевой и дифференциальной устойчивости к штаммам C. beticola гетерозисных гибридов селекции СКНИ-ИССиС показал, что в полевых условиях они проявляют устойчивость к церкоспо-розу, в годы сильного распространения болезни (при Р=100%), развитие (R) мо-
Вестник защиты растений, 2, 2011 жет достигать 15-17%. Отмечено, что к некоторым штаммам патогена гибриды восприимчивы, или имеют невысокую устойчивость (Кубанский МС 74, Кубанский МС 05). К штамму CCR-4 проанализированные сортообразцы имеют среднюю, низкую устойчивость или не имеют ее вовсе. Это позволяет судить о том, что в зоне проведения селекции (Краснодарский край) данный патотип не доминирует или вообще отсутствует.
Анализ дифференциальной устойчивости сортов и гибридов селекции ВНИИСС и ЛОСС показал, что и полевая устойчивость к церкоспорозу и устойчивость к штаммам патогена значительно ниже, чем у северокавказских сортооб-разцов, поскольку целенаправленная селекция на устойчивость к церкоспорозу в Центральном Черноземье не велась. Важно отметить, что сорт-популяция Р 06 проявляет относительную устойчивость ко всем штаммам патогена и, как следствие, относительно устойчив в полевых условиях. Эту устойчивость можно признать горизонтальной. Сорта - популяции Рамонская односемянная 47 и Льговская односемянная 52 проявляют среднюю и низкую устойчивость к штаммам C. beticola, а в отдельных случаях и восприимчивость (Льговская односемянная 52 к штамму CCR-4), чем и объясняется восприимчивость сортов в полевых условиях. Гибриды РМС 70 и РМС 73 проявляют разную степень устойчивости к штаммам патогена и относительную полевую устойчивость к цер-коспорозу.
Сортовой материал селекции KWS (Германия) проявляет относительную устойчивость к штаммам патогена при искусственном инфицировании (Бьянка, Эвелина, Соня) и относительную устойчивость в полевых условиях, а восприимчивый к штамму CCR-3 сорт Кристелла восприимчив и в полевых условиях (поражается в средней и сильной степени).
Гибрид Fl Победа, который на данный момент является самым устойчивым к церкоспорозу в условиях ЦЧР, проявляет устойчивость, близкую к высокой, ко всем штаммам, что и обеспечивает высо-
кую полевую устойчивость к церкоспо-розу. Однако в очагах сильного проявления болезни и на нем болезнь развивается, но в незначительной степени (R=5-10%). Это говорит о том, что полной иммунности к церкоспорозу нет, а высокая степень устойчивости к биотипам гриба не гарантирует долговременной устойчивости при насыщении севооборотов устойчивыми сортами (например, сортом Победа) в связи с размножением биотипов патогена, преодолевающих устойчивость.
Гетерозисные гибриды Fj селекции западноевропейских стран проявляют высокую устойчивость к штамму C. beticola CCR-3, являются устойчивыми и относительно устойчивыми к штамму CCR-4. Гибрид Pilot восприимчив к штамму CCR-1, Ocean - к штамму CCR-5. Наиболее устойчивым в полевых условиях к церкоспорозу является гибрид Флорес, что можно объяснить устойчивостью ко всем штаммам гриба и высокой устойчивостью к CCR-3. В связи с тем, что наиболее агрессивным из изученных штаммов является CCR-4, низкая устойчивость к нему может определять восприимчивость к церкоспорозу в полевых условиях. Особенно сильно будет проявляться полевая восприимчивость к цер-коспорозу, если в данной местности будет доминировать штамм, к которому нет устойчивости (пример - гибрид Маратон).
Проведенный анализ дифференциальной устойчивости сортов и гибридов сахарной свеклы к биотипам C. beticola свидетельствует о различной качественной и количественной устойчивости. Устойчивость ко всем штаммам патогена определяет и высокую полевую устойчивость к церкоспорозу. Низкая устойчивость к одному штамму патогена или ее полное отсутствие будет снижать и полевую устойчивость.
Зная дифференциальную устойчивость, можно прогнозировать микроэволюционные изменения в популяции патогена при насыщении определенными сортами, течение патологического процесса, потерю устойчивости сортов, связанную с отсутствием или низкой устойчивостью к одному или нескольким био-
60
типам патогена.
Нами установлено, что толчком к микроэволюции патогена С. beticola и прогрессированию церкоспороза сахарной свеклы в условиях ЦЧР послужили наряду с циклическими изменениями
Вестник защиты, растений, 2, 2011 климата сортообновление и смена сортов-популяций с горизонтальной устойчивостью к аборигенным расам патогена гетерозисными гибридами, зачастую с вертикальной устойчивостью к одной или нескольким расам.
Стогниенко О.И., Мелькумова Е.А, Корниенко A.B. Популяционное разнообразие возбудителя церкоспороза в ЦЧР // Сахарная свекла, 2006, 5(a), с.46-48.
Стогниенко О.И., Корниенко A.B. К вопросу о цикле развития Cercospora beticola Sacc. Интегрированный з а-хист рослин. Проблемы та перспективи: матер1али миждународно! наук ово-практично! к онференции (13-16 листопада 2006 р.). Кшв, 2006 (б), с. 171-173.
Стогниенко О.И., Мелькумова Е.А, Корниенко A.B. Экспресс-метод лабораторного скрининга устойчивости селекционного материала сахарной свеклы к церкоспорозу // Индуцированный иммунитет сельскохозяйственных культур - важнейшее
направление в защите растений. Материалы Всероссийской научно-практической конференции. Большие Вяземы, Московской области, 15-16 ноября 2006. Большие Вяземы - Санкт Петербург, 2006 (в), с. 113-115.
Braun U., Melnik U.A. Cercosporoid fungi from Russia and adjacent countries // Russian Academy of Sciences, 1997, p. 112.
Person C., Samborski D.J., Forsyth F.R. Effect of benzimedazole detached wheat leaves // Nature, 1957, 180, p. 1294-1295.
Saccardo P.A. Conspectus generum fungorum Italie inferiorum, nempe ad Spheropsides, Melanconies et Giphomycetes pertinentium, sistemate sporologico dispositiorum // Michelia, 1880, 2, s. 1-38.
BIOLOGY OF CERCOSPORA BETICOLA SACC. AND SUGAR BEET HYBRIDS
RESISTANCE O.I.Stognienko, E.A.Melkumova The peculiarities of C. beticola culturing in pure culture, storage methods, and peculiarities of parasitic and saprophytic stages of development cycle are described. Analysis of field and differential resistance of heterotic sugar beet hybrids to C. beticola strains is presented.
Keywords: sugar beet, Cercospora beticola, cercosporosis, development cycle, resistance.
О.И.Стогниенко, к.б.н., [email protected] Е.А.Мелькумова, д.б.н.
