ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ВОЗБУДИТЕЛЯ ОБЫКНОВЕННОЙ КОРНЕВОЙ ГНИЛИ ЗЕРНОВЫХ BIPOLARIS SOROKINIANA К ФУНГИЦИДАМ РАЗЛИЧНОГО ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 632.9 DOI: 10.36718/1819-4036-2021-12-3-10

Елена Николаевна Еськова

Красноярский государственный аграрный университет, доцент, заведующая кафедрой экологии и природопользования, кандидат биологических наук, доцент, Красноярск, Россия, [email protected] Сергей Витальевич Хижняк

Красноярский государственный аграрный университет, профессор кафедры экологии и природопользования, доктор биологических наук, доцент, Красноярск, Россия, [email protected]

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ВОЗБУДИТЕЛЯ ОБЫКНОВЕННОЙ КОРНЕВОЙ ГНИЛИ ЗЕРНОВЫХ BIPOLARIS SOROKINIANA К ФУНГИЦИДАМ РАЗЛИЧНОГО ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА

Цель работы - изучить чувствительность Bipolaris sorokiniana, выделенного в Сухобузим-ском районе Красноярского края, к фунгицидам разного химического состава. Были протестированы следующие фунгициды: Витарос (карбоксин 198 г/л + тирам 198 г/л), Ламадор (протиокона-зол 250 г/л + тебуконазол 150 г/л), Оплот (дифеноконазол 90 г/л + тебуконазол 45 г/л), Максим (флудиоксонил 25 г/л) и Виал ТрасТ (тебуконазол 60 г/л + тиабендазол 80 г/л). В качестве показателя антигрибной активности использовали снижение прорастания конидий B. sorokiniana в присутствии различных концентраций фунгицидов. Установлено, что максимальную фунгицид-ную активность в отношении B. sorokiniana проявляет препарат Витарос, обеспечивающий 100 % подавление прорастания конидий даже при разведении рабочего раствора в 16 раз. На втором месте по эффективности находится Ламадор, для которого 100 % ингибирующее действие на прорастание конидий сохраняется при разведении рабочего раствора в 2 раза. Фунгицид Максим обеспечивал 100 % подавление прорастания конидий в рабочем растворе, однако терял эффективность при разведении рабочего раствора в 2 раза. Фунгициды Оплот и Виал ТрасТ были неэффективны против B. sorokiniana. Прорастание конидий в рабочем растворе составило 64 и 95 % к контролю соответственно. Кривые «доза-эффект» для препаратов Витарос и Ламадор адекватно описываются уравнением Михаэлиса-Ментен (коэффициенты детерминации соответственно 0,992, 0,999 и более 0,999). Кривая «доза-эффект» для препарата Максим адекватно описывается линейным уравнением (коэффициент детерминации 0,982). Результаты исследования показывают, что региональная популяция B. sorokiniana устойчива к дифеноконазолу, тебуконазолу и тиабендазолу, но чувствительна к карбоксину, тираму и про-тиоконазолу.

Ключевые слова: Bipolaris sorokiniana, обыкновенная корневая гниль зерновых, фунгициды, чувствительность, Витарос, Ламадор, Оплот, Максим, Виал ТрасТ.

Elena N. Eskova

Krasnoyarsk State Agrarian University, Associate Professor, Head of the Department of Ecology and Nature Management, Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, Krasnoyarsk, Russia, [email protected]

© Еськова Е.Н., Хижняк С.В., 2021 Вестник КрасГАУ. 2021. № 12. С. 3-10.

ВестникКрасГАУ 2021. № 12

Sergey V. Khizhnyak

Krasnoyarsk State Agrarian University, Professor at the Department of Ecology and Nature Management, Doctor of Biological Sciences, Associate Professor, Krasnoyarsk, Russia, [email protected]

SUSCEPTIBILITY OF THE COMMON ROOT ROT CAUSAL AGENT OF CEREALS BIPOLARIS SOROKINIANA TO FUNGICIDES OF DIFFERENT CHEMICAL COMPOSITION

The aim of research is to study the susceptibility of Bipolaris sorokiniana, isolated in the Sukhobuzimsky District of the Krasnoyarsk Region, to fungicides of different chemical compositions. The following fungicides were tested: Vitaros (carboxin 198 g/l + tyram 198 g/l), Lamador (prothioconazole 250 g/l + tebuconazole 150 g/l), Oplot (difenoconazole 90 g/l + tebuconazole 45 g/l), Maxim (fludioxonil 25 g/l) and Vial TrasT (tebuconazole 60 g/l + thiabendazole 80 g/l). A decrease in the germination of B. sorokiniana conidia in the presence of various concentrations of fungicides was used as an indicator of antifungal activity. It was found that the drug Vitaros exhibits the maximum fungicidal activity against B. sorokiniana, which provides 100 % suppression of conidia germination even when the working solution is diluted 16 times. In second place in terms of efficiency is Lamador, for which a 100 % inhibitory effect on the germination of conidia is retained when the working solution is diluted by 2 times. Fungicide Maxim provided 100 % suppression of the germination of conidia in the working solution, however, it lost efficiency when the working solution was diluted 2 times. The fungicides Oplot and Vial TrasT were ineffective against B. sorokiniana. Germination of conidia in the working solution was 64 and 95 % of the control, respectively. Curves "dose-effect" for Vitaros and Lamador drugs are adequately described by the MichaelisMenten equation (coefficients of determination, respectively, 0.992, 0.999 and more than 0.999). The dose-effect curve for Maxim is adequately described by a linear equation (coefficient of determination 0.982). The results of the study show that the regional population of B. sorokiniana is resistant to difenoconazole, tebuconazole, and thiabendazole, but is sensitive to carboxin, thiram, and prothioconazole.

Keywords: Bipolaris sorokiniana, common root rot of cereals, fungicides, sensitivity, Vitaros, Lamador, Oplot, Maxim, Vial TrasT.

Введение. Возбудитель обыкновенной (гельминтоспориозной) корневой гнили фитопа-тогенный гриб Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoemaker (синонимы - Helminthosporium sorokinianum Sacc. 1891, Helminthosporium sativum Pammel, C.M. King & Bakke 1910, Drechslera sorokiniana (Sacc.) Subram. & B.L. Jain 1966, Cochliobolus sativus (S. Ito & Kurib.) Drechsler ex Dastur 1942, Ophiobolus sativus S. Ito & Kurib. 1929), относящийся к отделу Asco-mycota, классу Dothideomycetes, порядку Pleosporales, семейству Pleosporaceae, является одним из наиболее распространенных и вредоносных возбудителей болезней зерновых культур (в первую очередь - ячменя и пшеницы). Заболевание, вызываемое B. sorokiniana, проявляется в виде корневой гнили, листовой пятнистости и (в случае поражения семян) «черного зародыша». Наибольшие потери урожая от данного фитопатогена отмечаются в Северной Америке, Западной и Южной Африке, Западной Австралии, Центральной и Юго-Восточной Азии [1]. На территории бывшего

СССР обыкновенная корневая гниль распространена в центральных районах Нечерноземной зоны и Среднем Поволжье, в Казахстане, Западной и Восточной Сибири, Алтайском крае и на Дальнем Востоке [2-5]. Ежегодные потери урожая от вызываемой B. sorokiniana корневой гнили оцениваются в 15-20 %, а в засушливые годы - до 50 % при одновременном ухудшении посевных и потребительских качеств зерна [5]. Наиболее эффективным методом защиты растений от обыкновенной корневой гнили на сегодняшний момент является предпосевное протравливание семян фунгицидными препаратами [6, 7]. Однако в настоящее время наблюдается повсеместный рост резистентности фитопато-генных грибов к применяемым фунгицидам [810]. В этой связи необходим постоянный мониторинг чувствительности региональных популяций фитопатогенов к фунгицидам разного химического состава с целью выбора наиболее эффективных препаратов.

Цель исследования. Изучение чувствительности B. sorokiniana, актуального для Сухо-

бузимского района Красноярского края, к фунгицидам разного химического состава, рекомендованным в качестве протравителей семян для защиты зерновых культур от обыкновенной корневой гнили.

Задачи: изучение фунгицидной активности препаратов Витарос, Ламадор, Оплот, Максим и Виал ТрасТ в отношении B. sorokiniana; построение кривых «доза-эффект» для препаратов, показавших высокую фунгицидную активность; выявление фунгицидных соединений, к которым B. sorokiniana проявляет резистентность.

Объекты и методы исследования. Тест-объектом служил моноконидиальный изолят B. sorokiniana, выделенный в 2020 г. из корней пораженной корневой гнилью мягкой яровой пшеницы W'icum aestivum L. сорта Новосибирская 15 в УНПК «Борский» ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ(Сухобузимский район Красноярского края, Канско-Красноярская лесостепь).

В качестве фунгицидов использовали следующие препараты, рекомендованные в качестве протравителей семян зерновых культур для защиты от комплекса грибных болезней [11], включая гельминтоспориозно-фузариозные корневые гнили: Витарос (действующие вещества карбоксин 198 г/л + тирам 198 г/л), Ламадор (действующие вещества протиоконазол 250 г/л + тебуконазол 150 г/л), Оплот (действующие вещества дифеноконазол 90 г/л + тебуконазол 45 г/л), Максим (действующее вещество флуди-оксонил 25 г/л) и Виал ТрасТ (действующие вещества тебуконазол 60 г/л + тиабендазол 80 г/л).

Проверку эффективности препаратов осуществляли с помощью теста, основанного на прорастании конидий [12, 13]. Для получения конидий гриб выращивали в течение 14 суток при температуре 25±1 °С на среде Чапека-Докса

следующего состава: сахароза - 20,0 г/л; нитрат натрия - 2,0; фосфат калия двузамещенный -1,0; сульфат магния - 0,5; хлорид калия - 0,5; сульфат железа - 0,01; агар - 20,0 г/л; рН 7,3±0,2. Для построения кривых «доза-эффект» использовали препараты в концентрациях, рекомендованных производителями для приготовления рабочих растворов для протравливания семян, а также разведения рабочих растворов в 2, 4, 8, 16 и 32 раза. В качестве индуктора прорастания конидий использовали сахарозу (10 г/л) [14]. Контролем служили конидии B. sorokiniana в растворе сахарозы (10 г/л) без добавления фунгицидов. Микроскопию и микрофотосъемку выполняли с помощью микроскопа Микмед-6 (вариант 3), оснащенного цифровой USB-камерой DCM-130 E. Значимость различий между прорастанием конидий в опыте и контроле определяли с помощью точного F-теста для таблиц 2х2. Для построения уравнений регрессии при описании зависимостей «доза-эффект» использовали пакет анализа MS Excel (в случае линейной зависимости) и пакет StatSoft STATISTICA 6.0 (в случае нелинейной зависимости).

Результаты исследования и их обсуждение. Прорастание конидий B. sorokiniana в контроле составило 69,4 %. Препараты Витарос, Ламадор и Максим в рекомендованных производителем концентрациях полностью подавили прорастание конидий, в то время как рабочий раствор препарата Оплот оказал лишь частичное ингибирующее воздействие, а рабочий раствор препарата Виал ТрасТ вообще не оказал статистически значимого влияния на прорастание конидий гриба (табл.).

При этом в рабочем растворе препарата Виал ТрасТ отмечен парасексуальный процесс (рис. 1).

Влияние рабочих растворов изучаемых препаратов на прорастание конидий В. ЭогокШапа

Препарат Прорастание конидий, % к контролю Значимость различий с контролем, p

Витарос 0,0 <0,001

Ламадор 0,0 <0,001

Максим 0,0 <0,001

Оплот 64,0 <0,01

Виал ТрасТ 95,0 нет

ФестникКрасГЯУ. 2021. № 12

Рис. 1. Прорастание конидий В. эогокШапа в рабочем растворе препарата Виал ТрасТ: К - конидии, П - проростковые гифы, стрелкой отмечен парасексуальный процесс.

Ширина линейки - 100 мкм

Препарат Витарос обеспечил 100%-е подавление прорастания конидий даже при разведении рабочего раствора в 16 раз, препарат Ла-мадор - при разведении в 2 раза. Препарат

Максим при разведении рабочего раствора в 2 раза обеспечил лишь частичное подавление прорастания конидий (43,6 % к контролю, значимость различий с контролем р<0,001) (рис. 2).

Рис. 2. Прорастание конидии В. эогокШапа в растворе препарата Максим при разведении рабочего раствора в 2 раза: К - конидия, П - проростковая гифа

Препарат Оплот при разведении рабочего раствора в 2 раза не оказал статистически значимого влияния на прорастание конидий

В. Богокшапа, длина проростковых гиф не отличалась от контроля (рис. 3).

Рис. 3. Прорастание конидий в растворе препарата Оплот при разведении рабочего раствора

в 2 раза: К - конидии, П - проростковые гифы

Препарат Витарос обеспечивал 100%-е подавление прорастания конидий В. эогокШапа даже при разведении рабочего раствора в 16 раз, и лишь при разведении рабочего раствора в 32 раза в нем было отмечено прорастание конидий (18,0 % к контролю, значимость различий с контролем р<0,001). В препарате Ламадор прорастание конидий отмечено при разведении рабочего раствора в 4 раза (6,0 % к контролю, значимость различий с контролем р<0,001). При разведениях в 8, 16 и 32 раза доля проросших конидий возрастала (соответственно 6,4 %, 14,4 и 24,2 % к контролю), однако при всех разведениях различия с контролем оставались статистически значимыми на уровне р<0,001.

Зависимость доли погибших конидий от концентрации препарата и для Витароса, и для Ла-

мадора адекватно описывается уравнением Михаэлиса-Ментен (коэффициенты детерминации К соответственно 0,992 и более 0,999)

У

У шах-С

Кс + С

(1)

где У - доля погибших конидий, %; Утах - максимально возможная доля погибших конидий, равная 100 % для обоих препаратов; С - концентрация препарата, % от рабочего раствора; Кс -концентрация препарата, при которой доля погибших конидий составляет половину от максимально возможной. Теоретические и экспериментальные зависимости эффекта от концентрации препаратов приведены на рисунках 4 и 5.

Вестник^КрасТЛУ. 2021. № 12

X

о ^

X s

3

ю

к с; о

100

80

60

40

20

0 20 40 60 80 100

Концентрация препарата, % от рабочего раствора

♦ Экспериментальные значения

Теоретическая кривая

Рис. 4. Экспериментальные и теоретические (рассчитанные по уравнению (1)) значения доли погибших конидий в зависимости от концентрации препарата Витарос

I

о

X s

3

ю

к с; о d

100

80

60

40

20

20 40 60 80 100

Концентрация препарата, % от рабочего раствора

♦ Экспериментальные значения

Теоретическая кривая

Рис. 5. Экспериментальные и теоретические (рассчитанные по уравнению (1)) значения доли погибших конидий в зависимости от концентрации препарата Ламадор

Определенный по методу наименьших квадратов параметр ^ для препарата Витарос равен 0,61 % от концентрации рабочего раствора, для препарата Ламадор - 1,04 % от концентрации рабочего раствора.

Зависимость доли погибших конидий B. sorokiniana от концентрации для препарата Максим носит линейный характер и может быть описана уравнением

Y = 0,966 • C + 6,064,

(2)

где Y - доля погибших конидий, %; C - концентрация препарата, % от рабочего раствора.

При использовании данного уравнения коэффициент детерминации R2 равен 0,982, значимость регрессии p<0,01. Рассчитанная по уравнению (2) концентрация, при которой происходит гибель 50 % конидий, для препарата Максим составляет 45,5 % от рабочего раствора.

Заключение. Среди испытанных препаратов наиболее эффективным против регионального изолята B. sorokiniana оказался Витарос, обес-

0

0

0

печивающий 100%-е подавление прорастания конидий гриба даже при разведении рабочего раствора в 16 раз. На втором месте по эффективности находится препарат Ламадор, который обеспечивает 100%-е подавление прорастания конидий при разведении в 2 раза. Оба препарата сохраняют высокую степень фунгицидной активности при разведении рабочего раствора в 32 раза. На третьем месте по эффективности находится препарат Максим, который обеспечивает 100%-е подавление прорастания конидий в рабочем растворе, но уже при разведении в 2 раза обеспечивает лишь частичный фунгицид-ный эффект. Препараты Оплот и Виал ТрасТ неэффективны против регионального изолята B. sorokiniana. С учетом химического состава препаратов можно констатировать, что региональная популяция B. sorokiniana резистентна к дифеноконазолу, тебуконазолу и тиабендазолу, но чувствительна к карбоксину, тираму и про-тиоконазолу. В этой связи для протравливания семян зерновых культур в целях защиты от обыкновенной корневой гнили можно рекомендовать препараты на основе карбоксина, тира-ма и протиоконазола.

Список источников

1. Kumar J., Schäfer P., Hückelhoven R., Langen G., Baltruschat H., Stein E., Nagarajan S., Kogel Karl. Bipolaris sorokiniana, a cereal pathogen of global concern: cytological and molecular approaches towards better control // Molecular plant pathology. 2002. Vol. 3, №. 4. P. 185-195.

2. Григорьев М.Ф. Изучение патогенных комплексов возбудителей наиболее распространенных типов корневых гнилей зерновых культур в Центральном Нечерноземье России // Известия ТСХА. 2012. Вып. 2. С. 111-125.

3. Чулкина В.А. Корневые гнили хлебных злаков в Сибири. Новосибирск: Наука, 1985. 189 с.

4. Ермекова Б.Д. Почвенные грибы и обыкновенная корневая гниль колосовых зерновых. Алма-Ата: Наука КазССР, 1988. 144 с.

5. Заселенность почвы засушливой Кулундин-ской зоны Алтая фитопатогеном Bipolaris sorokiniana Sacc. Shoem. / Е.Ю. Торопова [и др.] // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34, №. 1. С. 12-15.

6. Гришечкина Л.Д., Долженко В.И. Современные фунгициды для интегрированных систем защиты зерновых культур от комплекса фитопатогенов // Вестник ОрелГАУ. 2012. № 6. С. 7-9.

7. Лапина В.В. Агроэкологическое обоснование защиты яровых зерновых культур от корневых гнилей в условиях юга Нечерноземной зоны России: дис. ... д-ра с.-х. наук. Саранск, 2014. 369 с.

8. Deising H.B., Reimann S., Pascholati S.F. Mechanisms and significance of fungicide resistance // Brazilian Journal of Microbiology. 2008. Vol. 39, no. 2. P. 286-295.

9. Hollomon D.W. Fungicide resistance: facing the challenge - a review // Plant Protect. Sci. 2015. Vol. 51. P. 170-176.

10. Щербакова Л.А. Развитие резистентности к фунгицидам у фитопатогенных грибов и их хемосенсибилизация как способ повышения защитной эффективности триазолов и стробилуринов // Сельскохозяйственная биология. 2019. Т. 54, № 5. С. 875-891.

11. Список пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации за 2018 год // Приложение к журналу «Защита и карантин растений». 2018. № 5.

12. Хижняк С.В., Пучкова Е.П., Петрушки-на С.А. Экспресс-метод выявления штаммов-антагонистов для биологической защиты растений от фитопатогенных грибов // Приоритетные направления научно-технологического развития агропромышленного комплекса России: сб. мат-лов национальной науч.-практ.. конф. Рязань, 2019. С. 590-594.

13. Хижняк С.В. Чувствительность фитопатогенных грибов рр. Bipolaris и Fusarium к фунгицидам разного химического состава // Вестник КрасГАУ. 2015. № 12 (111). С. 3-10.

14. Хижняк С.В., Мануковский Н.С. Фитосани-тарные свойства почвоподобного субстрата // Вестник КрасГАУ. 2016. № 11 (122). С. 90-96.

References

1. Kumar J., Schäfer P., Hückelhoven R., Langen G., Baltruschat H., Stein E., Nagarajan S., Kogel Karl. Bipolaris sorokiniana, a cereal pathogen of global concern: cytological and

Вестник, КрасТЛУ. 2021. № 12

molecular approaches towards better control // Molecular plant pathology. 2002. Vol. 3, №. 4. P. 185-195.

2. Grigor'ev M.F. Izuchenie patogennyh kom-pleksov vozbuditelej naibolee rasprostranen-nyh tipov kornevyh gnilej zernovyh kul'tur v Central'nom Nechernozem'e Rossii // Izvestiya TSHA. 2012. Vyp. 2. S. 111-125.

3. Chulkina V.A. Kornevye gnili hlebnyh zlakov v Sibiri. Novosibirsk: Nauka, 1985. 189 s.

4. Ermekova B.D. Pochvennye griby i obykno-vennaya kornevaya gnil' kolosovyh zernovyh. Alma-Ata: Nauka KazSSR, 1988. 144 s.

5. Zaselennost' pochvy zasushlivoj Kulundinskoj zony Altaya fitopatogenom Bipolaris sorokiniana Sacc. Shoem. / E.Yu. Toropova [i dr.] // Dostizheniya nauki i tehniki APK. 2020. T. 34, №. 1. S. 12-15.

6. Grishechkina L.D., Dolzhenko V.I. Sovremen-nye fungicidy dlya integrirovannyh sistem zaschity zernovyh kul'tur ot kompleksa fitopatogenov // Vestnik OrelGAU. 2012. № 6. S. 7-9.

7. Lapina V.V. Agro'ekologicheskoe obosnovanie zaschity yarovyh zernovyh kul'tur ot kornevyh gnilej v usloviyah yuga Nechernozemnoj zony Rossii: dis. ... d-ra s.-h. nauk. Saransk, 2014. 369 s.

8. Deising H.B., Reimann S., Pascholati S.F. Mechanisms and significance of fungicide re-

sistance // Brazilian Journal of Microbiology. 2008. Vol. 39, no. 2. P. 286-295.

9. Hollomon D.W. Fungicide resistance: facing the challenge - a review // Plant Protect. Sci. 2015. Vol. 51. P. 170-176.

10. Scherbakova L.A. Razvitie rezistentnosti k fungicidam u fitopatogennyh gribov i ih hemosensibilizaciya kak sposob povysheniya zaschitnoj effektivnosti triazolov i strobiluri-nov // Sel'skohozyajstvennaya biologiya. 2019. T. 54, № 5. S. 875-891.

11. Spisok pesticidov i agrohimikatov, razreshen-nyh k primeneniyu na territorii Rossijskoj Federacii za 2018 god // Prilozhenie k zhur-nalu «Zaschita i karantin rastenij». 2018. № 5.

12. Hizhnyak S.V., Puchkova E.P., Petrushki-na S.A. 'Ekspress-metod vyyavleniya shtam-mov-antagonistov dlya biologicheskoj zaschity rastenij ot fitopatogennyh gribov // Prioritetnye napravleniya nauchno-tehnologicheskogo raz-vitiya agropromyshlennogo kompleksa Rossii: sb. mat-lov nacional'noj nauch.-prakt.. konf. Ryazan', 2019. S. 590-594.

13. Hizhnyak S.V. Chuvstvitel'nost' fitopatogennyh gribov pp. Bipolaris i Fusarium k fungicidam raznogo himicheskogo sostava // Vestnik KrasGAU. 2015. № 12 (111). S. 3-10.

14. Hizhnyak S. V., Manukovskij N. S. Fitosanitarnye svojstva pochvopodobnogo substrata // Vestnik KrasGAU. 2016. № 11 (122). S. 90-96.