CC BY
122
УДК 579.264:630 В.А. Сенашова
ЭПИФИТНАЯ МИКРОФЛОРА И ЗАБОЛЕВАНИЯ ХВОИ У ДРЕВЕСНЫХ ВИДОВ СРЕДНЕЙ СИБИРИ
Заболевания хвои, вызываемые фитопатогенными грибами, ослабляют взрослые растения. Особенную опасность для сеянцев они создают ввиду их анатомических и физиологических особенностей. Изучение видового разнообразия возбудителей данных заболеваний и их биологии необходимо для успешной борьбы с ними. Автором статьи диагностированы заболевания хвои сосны обыкновенной, лиственницы сибирской, ели сибирской, можжевельника казацкого, можжевельника обыкновенного. Проведено исследование состава эпифитной микрофлоры филлосферы здоровых и больных растений в качественном и количественном аспектах.
Ключевые слова: болезни хвои, фитопатогенные грибы, эпифитная микрофлора.
V.A. Senashova EPIPHYTIC MICROFLORA AND NEEDLE DISEASES OF WOODY SPECIES IN MIDDLE SIBERIA
The article shows that the diseases of needles caused by phytopathogenic fungi weaken adult plants. They create especial danger for the seedlings because of their anatomic and physiological peculiarities. Studying of the specific variety of activators of the given diseases and their biology is necessary for successful struggle against them. The author of the article diagnosed the diseases of needles of an ordinary pine, Siberian larches, Siberian fur-trees, a Cossack juniper, an ordinary juniper.The research of the epiphytic microflora structure of healthy and sick plants phillosphere in qualitative and quantitative aspects is conducted.
Key words: needle diseases, phytopathogenic fungi, epiphytic microflora.
Введение. Продуктивность лесов в большой степени зависит от здоровья как подземной, так и надземной частей вегетирующего растения, особенно на площадях, где проходят процессы лесовосстановления (лесопитомники). В процессе индивидуального развития древесные виды постоянно подвергаются воздействию абиотических и биотических факторов окружающей среды. Эти воздействия иногда носят неблагоприятный для растений характер и могут служить причиной возникновения различных заболеваний. Абиотические воздействия чаще всего приводят к неинфекционным заболеваниям, в то время как биотические факторы могут вызывать болезни инфекционного характера. В большинстве случаев за данный процесс ответственны грибные организмы, которые могут поражать корневую часть, стволы, листовой аппарат и семена деревьев.
Красноярский край располагает значительным запасом хвойных (бореальных) лесов и имеет обширную сеть лесопитомников, в которых выращивается посадочный материал. Ввиду физиологических и анатомических особенностей сеянцы древесных растений весьма уязвимы. Опасным фактором для них являются инфекционные поражения хвои, развитие и усиленный рост которой приходится на период от 2 до 11 лет [3]. Под влиянием патогенов хвоинки желтеют и осыпаются, вследствие чего наблюдается замедление роста (в некоторых случаях и гибель) деревца. При условиях, благоприятных для протекания заболевания, могут возникать эпифитотии. Воздействие инфекций на взрослые деревья проявляется в меньшей степени, однако они ослабляются и становятся более восприимчивыми к повреждению иными стрессами, так как при этом возникают площади риска [4].
Болезни хвои довольно разнообразны, поэтому выявление видового состава фитопатогенных грибов и их биологии необходимо не только для эффективной борьбы с заболеваниями, но и для создания банка данных, характеризующих возбудителей инфекций.
Существенным фактором в ограничении развития фитопатогенов на хвое в ювенильный период развития сеянцев является эпифитная микрофлора, формирующаяся в конкретных условиях их роста. Растения взаимодействуют с различными группами эпифитных микроорганизмов, населяющих их поверхность, в процессах трансформации элементов минерального питания растений и продукции эпифитами биологически активных соединений. Представители эпифитной микрофлоры способны выделять антибиотические вещества в отношении возбудителей инфекций и тем самым предохранять растения от заболеваний. Одна-
ко исследования по изучению эпифитной микрофлоры сеянцев хвойных и взрослых деревьев в Сибири немногочисленны. Вероятно, что состав формирующейся эпифитной микрофлоры может быть одним из главных факторов устойчивости сеянцев к болезням и ограничивающим развитие эпифитотий при массовом выращивании лесопосадочного материала.
Исходя из вышеизложенного, цель данной работы - установить видовое разнообразие фитопатогенных грибов филлосферы хвойных, а также количественный и качественный состав эпифитной микрофлоры здоровой и больной хвои сеянцев и взрослых деревьев, произрастающих на территории Средней Сибири.
Объекты и методы исследований. Объектом исследований являлись фитопатогенные грибы, вызывающие заболевания хвои, и эпифитная микрофлора филлосферы видов хвойных. Материал исследований представлен хвоей следующих растений: сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), ели сибирской (Picea obovata Ldb.), лиственницы сибирской (Larix sibirica Ldb.), можжевельника обыкновенного (Juniperus communis L.), можжевельника казацкого (Juniperus sabina L.).
Исследования проводились на территориях Сухобузимского, Маганского и Уярского лесхозов, расположенных соответственно в таежной, горно-таежной и лесостепной зонах.
Для диагностики возбудителя заболевания отбиралась хвоя с явно сформированными органами спо-роношения. При изучении эпифитной микрофлоры исследовались хвоинки с видимыми поражениями (изменение цвета, наличие плодовых тел и т. д.), контролем служила зеленая хвоя здоровых насаждений. Для оценки качественного и количественного состава эпифитной микрофлоры сбор образцов проводился следующим образом. У сосны (3-4-летние сеянцы, хвоя 2-го года жизни) и лиственницы (взрослые деревья) через декаду, у ели (6-7-летний самосев, хвоя 2-го года жизни) и можжевельника (взрослые растения) ежемесячно с июня по сентябрь на каждом этапе отбирали хвою с не менее 10 особей.
Для определения возбудителя болезни с образцов, имеющих поражение фитопатогенами, делали тонкие поперечные срезы. Внешней вид больной хвои, морфологию плодовых тел изучали с помощью би-нокуляра (МБС-10) при увеличении x 8.4. Идентификацию грибов проводили с помощью справочной литературы [5-6; 8-9]. При определении учитывали тип спороношения, строение плодовых тел, размер спор и характер их расположения.
Выделение изолятов и оценку численности эпифитной микрофлоры проводили методом посева смывов с поверхности хвои на питательные среды: агар Чапека (для учета грибов), мясопептонный (для обнаружения бактерий) и крахмало-аммиачный агар (для обнаружения актиномицетов). Культивирование проводили при температуре 25°С. Выросшие колонии микроорганизмов микроскопировали при увеличении х1350 раз. Проводили количественный учет колоний споровых и неспоровых бактериальных форм, дрожжей, ми-целиальных грибов, актиномицетов. С помощью метода Г регерсона [7] устанавливали способность бактериальных форм окрашиваться по Граму.
Данные обрабатывались при помощи Microsoft Excel 97 и Statistica 5. Все они достоверны при уровне значимости p = 0,05.
Результаты исследований и их обсуждение. Микроскопический анализ поперечных срезов больных хвоинок сосны обыкновенной показал, что возбудителем инфекционного процесса являлся Lophoder-mium seditiosum Mint., Stal., формирующий блестящие плодовые тела - апотеции, имеющие эллипсоидную форму. Этот патоген входит в комплекс грибов «Lophodermium pinastri», вызывающих обыкновенное шютте сосны, приводящее к отмиранию хвои. Также присутствовало конидиальное спороношение, представленное грибом Leptostroma pinastri Desm. Данное заболевание - одно из самых известных и распространенных во многих странах мира, в том числе и в России. Поражаются как сеянцы, так и взрослые деревья рода Pinus.
Микробиологический анализ показал, что максимальная численность эпифитных микроорганизмов на здоровой и пораженной хвое P. sylvestris приходится на первую декаду июня, а затем она плавно понижается (рис. 1).
Увеличение численности микрофлоры здоровой хвои регистрируется в сентябре - 33 X 103 КОЕ, а больной хвои - в августе (115 X 103 КОЕ). Мицелиальные грибы являются постоянными обитателями, но представлены в разном соотношении с преобладанием на больной хвое. Следует отметить, что в первой декаде июня и в третьей декаде сентября дрожжи являются доминирующими в составе эпифитной микрофлоры здоровой хвои: их доля 97,53 и 47,5 % соответственно. В другие периоды численность дрожжевых грибов незначительна, в то время как возрастает численность мицелиальных форм. Для здоровой хвои P. sylvestris в летние месяцы характерно отсутствие неспоровых бактерий, лишь в сентябре отмечено их незначительное количество, в то время как для больной хвои они являются постоянными обитателями.
Л
н
о
о
д
д
ё
63
V
« Й о о
з Й
Я с-..
и о
О
&
«
300 -250 -200 -150 -100 -50
«
о
а
о
ч
о
ю
I декада июня
здоровая больная здоровая больная здоровая больная здоровая больная
III декада июня II декада июля I декада августа III декада сентября
0
□ мицелиальные грибы □ дрожжи □ актиномицеты □ споровый неспоровые
Рис. 1. Динамика численности эпифитной микрофлоры сосны обыкновенной
Хвоя ели сибирской (РСеа obovata) была поражена I. тааоврошт, заболевание носит название обыкновенного шютте ели. При поражении данным патогеном хвоя приобретает желтый цвет, причем здоровые хвоинки чередуются с отмершими, и дерево приобретает пестрый вид. Плодовые тела (апотеции) в виде длинных черно-коричневых блестящих валиков. Характерным признаком поражения этим патогеном является появление черного кольца у основания хвоинки.
При рассмотрении динамики формирования эпифитной микрофлоры как здоровой, так и больной, хвои ели сибирской следует отметить, что доминирующей группой в течение вегетативного сезона являются неспоровые бактерии. Их доля колеблется от 79 до 97% от общей численности. Максимальное количество неспоровых форм на здоровой хвое приходится на сентябрь и составляет 1444,7 X 103, в июне и августе вклад неспоровых бактерий в общую сумму практически не меняется. На больной хвое доля неспоровых форм увеличивается: пик приходится на август, что составляет 84% от общего количества. Общая численность эпифитной микрофлоры больной хвои достигает максимума также в августе. Выявлено, что качественный состав микрофлоры здоровой (зеленой) и больной хвои существенно отличается. Наличие актиномицетов отмечено только на больной хвое (июнь и сентябрь), что связано с их чувствительностью к фитонцидной активности здоровой хвои. Дрожжи на зеленой хвое отмечены только в сентябре в количестве 36,7 X 103 КОЕ, на пораженной хвое они регистрировались на протяжении всех исследуемых месяцев.
На хвое лиственницы сибирской (1аях sibirica) обнаружен представитель ржавчинных грибов рода Melampsor^d^um - Melampsora ЫЫ-рориНпа К1еЬ, вызывающий заболевание лиственничной ржавчины тополя. При данном поражении на хвое развиваются спермогонии и эцидиальная стадия возбудителя. В нашем случае присутствовали только эцидии, которые располагались на нижней стороне хвоинок на желтоватых пятнах. После спороношения (конец июня - начало июля) хвоя осыпалась, и патоген продолжил свое развитие на листьях тополя (Рори^ sp.).
Количественный анализ эпифитной микрофлоры филлосферы I. s^b^r^ca показал, что на здоровой хвое ее численность максимальна в третьей декаде июня и составила 143,6 X 103 КОЕ, в то время как на больной хвое общее количество микроорганизмов находилось на одном уровне, менялся лишь качественный состав (рис. 2).
03
о
со
S
и
Он
о
о
§-
S
л
н
о
о
и
и
(D
4
о
5
W
О
160 т
140
120
100
80
60
40
20
здоровая больная здоровая больная здоровая
I декада июня III декада июня II декада июля
0
□ мицелиальные грибы □ дрожжи □ актиномицеты □ споровые □ неспоровые
Рис. 2. Динамика численности эпифитной микрофлоры лиственницы сибирской
На можжевельнике обыкновенном и можжевельнике казацком был выявлен Lophodermium juniperi-num, формирующий апотеции и являющийся причиной обыкновенного шютте можжевельника.
Микробиологический анализ эпифитной микрофлоры здоровой и больной хвои можжевельника казацкого (Juniperus sabina) показал, что ее численность колеблется от 11,3 X 103 КОЕ до 761,7 X 103 КОЕ и от 301 X 103 КОЕ до 3132 X 103 КОЕ соответственно. На здоровой хвое споровые бактерии доминируют над неспоровыми в течение летних месяцев, их доля составляет от 32 до 62,2%. В сентябре же их вклад снижается до 1%. Актиномицеты на здоровой хвое зарегистрированы только в июле и в незначительном количестве - 0,3 X 103 КОЕ, на больной хвое они встречаются в июле, августе и сентябре.
При анализе эпифитной микрофлоры здоровой хвои можжевельника обыкновенного (J. communis) отмечено, что максимальное количество микромицетов приходится на июнь (45,7 X 103 КОЕ) и уменьшается к сентябрю; на больной же хвое наблюдается обратная тенденция - наибольшая численность приходится на август (181,3 X 103 КОЕ) и к сентябрю понижается.
Заключение. В ходе работы были диагностированы заболевания хвои сосны обыкновенной, ели сибирской, лиственницы сибирской, можжевельника обыкновенного и можжевельника казацкого, имеющие инфекционный характер.
Анализ эпифитных микроорганизмов здоровой и больной хвои изучаемых растений показал, что наряду с количественными изменениями микрофлоры изменяется и ее качественный состав, причем для каждой хвойной породы характерны свои тенденции, обусловленные ее физиологическими особенностями. Например, для здоровой хвои можжевельника казацкого характерно преобладание споровых форм бактерий над неспоровыми в отличие от других исследованных видов. Следует отметить, что в состав эпифитной микрофлоры опытных и контрольных образцов входят следующие группы микроорганизмов: микромицеты, дрожжи, актиномицеты, споровые и неспоровые бактерии. Характерно, что актиномицеты на здоровой хвое встречаются крайне редко и, как правило, находятся в большем количестве на больной хвое. Это связано с их чувствительностью к фитонцидной активности здоровых растений [2]. В [1] отмечается, что количество дрожжей увеличивается на отмирающих частях растений. Однако в наших исследованиях подобное наблюдалось только на ели и можжевельнике обыкновенном. На сосне, лиственнице и можжевельнике казацком наблюдалась обратная тенденция.
Литература
1. Бабьева, И.П. Биология дрожжей / И.П. Бабьева, И.Ю. Чернов. - М., 2004. - 221 с.
2. Вишнякова, З.В. Микрофлора кедровников Западного Саяна / З.В. Вишнякова. - Новосибирск: Наука, 1974. - 142 с.
3. Жуков, А.М. Научно-методическое пособие по диагностике грибных болезней лесных деревьев и кустарников / А.М. Жуков, П.В. Гордиенко. - М., 2001. - 70 с.
4. Наставление по борьбе с вредителями и болезнями древесных и кустарниковых пород в лесных питомниках и культурах. - М., 1970. - 92 с.
5. Шевченко, С.В. Лесная фитопатология / С.В. Шевченко. - Львов, 1978. - 320 с.
6. George, N. Agrios Plant Pathology, fourth edition / N. George // Department of Plant pathology university of Florida. - 1997. - 635 p.
7. Gregersen, T. Rapid method for distinction of gram-negative from gram-positive bacteria / T. Gregersen // Eur. J. Appl. Microbiol. and Biotechnol. - 1978. - Vol.5. - P. 127-132.
8. Singlair Wayne, A. Diseases of trees and shrubs / A. Singlair Wayne, H. Lyon Howard. - New York: Cornell university Press, Sage House, 2005. - 660 p.
9. Smith, R.S. Deseases of Pacicfic coast conifers / R.S. Smith, R.F. Scharpf. - USDA Forest Service, 1993. - 133 p.
'--------♦------------
УДК 582.475:581.5 Е.В. Петренко, В.В. Полянская, В.Н. Паршикова, Р.А. Степень
ИЗМЕНЧИВОСТЬ ЛИПИДНОГО КОМПЛЕКСА ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ ПИХТЫ И ЕЛИ И ВОЗМОЖНОСТЬ ЕЕ СОВМЕСТНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ
Проведена оценка годичной изменчивости количественного содержания липидов, пигментов и эфирного масла древесной зелени пихты и ели сибирского региона. Показана целесообразность их совместной комплексной переработки.
Ключевые слова: темнохвойные древесные породы, лесосечные отходы, биологически активные вещества, древесная зелень, экстракционная переработка, липиды, пигменты, эфирное масло, короти-ноиды, компонентный состав.
Ye.V. Petrenko, V.V. Polyanskaya, V.N. Parshikova, R.A. Stepen VARIABILITY OF LIPID COMPLEX OF FIR AND PINE TREES FOREST GREENS AND THE POSSIBILITY OF ITS COMBINED PROCESSING
The article deals with the estimation of year variability of qualitative availability of lipids, pigments and essential oils of fir and pine trees woody greens of Siberia. The expediency of their combined processing is shown.
Key words: dark coniferous woody breeds, wood processing wastes, biologically active substances, wood greens, processing, extract processing, lipids, pigments, essential oil, cоrоtinoids, componental structure.
Пихта и ель относятся к темнохвойным древесным породам. Они требовательны к почвам и месту произрастания и часто произрастают на одних площадях. В связи с этим, как правило, проводится их совместная рубка. По качеству древесины они существенно уступают сосне. Их древесина в значительной мере подвержена грибным заболеваниям. Стоимость продукции, получаемой при рубках елово-пихтовых лесов, может заметно возрасти, если наряду со стволовой древесиной будут перерабатываться лесосечные отходы. Их наиболее ценной частью, богатой различными биологически активными веществами, является древесная зелень. Эффективности ее утилизации способствует густое охвоение и слабое очищение от сучьев пихты и ели. Совместный сбор сырья упрощает и удешевляет самую трудоемкую операцию при переработке древесной зелени. Целесообразность такого подхода убедительно показана при эксплуатации установки по совмещенной водно-бензиновой экстракции сосново-елового сырья [1]. Согласно применяемой технологии, основные товарные продукты вырабатываются при фракционировании липидного его комплекса. На жела-
