CC BY
18
ствола в 9-18 раз. При оптимальной технологии сокращаются сроки перевода постагрогенных участков в лесопокрытую площадь и создаются предпосылки для формирования древостоя высокой продуктивности.
Выводы:
1. Наибольший лесоводственный и экономический эффект лесоразведения на площади, заросшей сорной древесно-кустарниковой растительностью получается при расчистке коридоров с использованием арборицидов. При этом обеспечивается необходимый световой режим, устраняется конкуренция за питание как для надземной, так и корневой части высаживаемых культур. Ширина расчищаемых коридоров должна быть не менее 6 м.
2. Древесные насаждения целесообразно создавать крупномерным материалом с закрытой корневой системой.
Список использованных источников
1. Романенко Г. А. Агроэкологическое состояние и перспективы использования земель России, выбывших из активного сельскохозяйственного оборота. 2008
2. Ковалев, Н.Г. Создание целевых лесных насаждений на неиспользуемых в сельскохозяйственном производстве землях в Нечерноземной зоне России/Н.Г.Ковалев, И.П.Свинцов, О.Н.Анциферова, В.Е.Озолин/Сб. "Рекультивация и использование залежных земель в Нечерноземной зоне России: теория и практика". Мат. науч.-практ. конф. Тверь, 2012. С. 23-31.
3.Лесосырьевые плантации сосны и ели / Сост. И.А. Маркова, Т.А. Шестакова, О.Ю. Бутенко, Н.В. Большакова, О.П. Степанова // СПб.: ФГУ «СПбНИИЛХ», 2008. Вып.1(17) 158 с. (Серия « Стационарные опытные объекты»).
УДК 632.3
ФЕРМЕНТАТИВНАЯ АКТИВНОСТЬ PECTOBACTERIUM CAROTO VORUM (JONES, 1901) WALDEE, 1945 В ПАТОГЕНЕЗЕ БАКТЕРИАЛЬНОЙ ВОДЯНКИ
ENZYMATIVE ACTIVITY OF PECTOBACTERIUM CAROTOVORUM (JONES, 1901) WALDEE, 1945 IN THE PATHOGENESIS OF BACTERIAL
ROPSY
Черпаков В.В. (Академия маркетинга - ИМСИТ, г. Краснодар, РФ) Cherpakov V.V. (The Krasnodar Academy of marketing - IMSIT, Russia)
Рассматривается ферментативная активность Pectobacterium carotovorum, определяющая симптоматику бактериальной водянки древесных растений и специфика мацерирующих патологий под воздействием пектолитиче-ских ферментов.
The enzymatic activity of Pectobacterium carotovorum, which determines the symptoms of bacterial dropsy of woody plants and the specificity of macerating pathologies under the influence of pectolytic enzymes, is considered.
Ключевые слова: бактериальная водянка, ферментативная активность, пекто-литические ферменты
Keywords: bacterial dropsy, enzymatic activity, pectolytic enzymes
Идентификация возбудителя бактериальной водянки (БВ) древесных растений, проходившая многие годы на фенотипическом уровне выявила чёткую приуроченность физиолого-биохимических свойств бактерии возбудителя к специфичности симптоматики бактериоза, в частности к формированию мокрых бактериальных гнилей с запахом масляно-кислого брожения флоэмы, камбия и ксилемы разных частей и органов деревьев и кустарников. Такие гнили всегда сопровождаются формированием водослоя тканей, слизетечениями, экссудатами, обильными потёками жидкости, мацерацией тканей. В сельскохозяйственной фитопатологии за рубежом они получили название «bacterial soft rot». Возбудитель и его формы является главным патогеном мягких «каротоворных» гнилей (bacterial soft rot) более 64 видов и многочисленных сортов овощных, плодовых и других сельскохозяйственных культур - морковь, салат, лук, перец, табак, томат, огурец, дыня, картофель, люпин, редис, репа, кактус, ананас, кукуруза, фасоль и другие. Возбудитель мягких гнилей сельскохозяйственных растений, патоген Bacillus carotovorus (Erwinia carotovora) известен с 1901 г. и до 1936 г. был выявлен в США, Европе, Дальнем Востоке, Восточной Африке, в т.ч. Маскаренских островах. В настоящее время это главнейший патоген, обладающий огромной хозяйственной и биологической вредоносностью в сельском хозяйстве, распространён в умеренных и тропических зонах по всему миру. Следует подчеркнуть, что специалисты бактериологи в абсолютном большинстве никогда не выходили за рамки сельскохозяйственной тематики этого патогена. Между тем, Erwinia carotovora - бактерия суперполифаг, поражает также активно не только травянистые однолетние и многолетние растения, но и многие древесные породы. Однако симптоматика и патогенез на древесных породах имеет свою специфику проявления, обусловленную многими анатомическими, морфологическими и физиолого-биохимическими особенностями характерными для древесных растений, в отличие от травянистых.
На древесных породах проявляется бактериоз, который был описан как бактериальная водянка [9]. Синонимы - бактериальный мокрый рак; мокрый сосудистый бактериоз, за рубежом - Wetwood (мокрая древесина); Slime flux (слизевый поток); Alcoholic flux (спиртовой поток). На фенотипическом уровне сравнение биологических свойств возбудителя бактериальной водянки лесных пород (Erwinia multivora) и возбудителя мягких гнилей сельскохозяйственных растений (Erwinia carotovora) показывало, что у возбудителей нет отличий культурально-морфологических и биохимических свойств. Ярким объединяющим признаком является продуцирование пекто-литических ферментов, которые обусловливают одинаковую специфичность патогенеза. Всё это давало повод считать Erwinia multivora синонимом Erwinia carotovora. К такому выводу склонялся и первооткрыватель БВ лесных пород А.Л. Щербин-Парфененко в личных беседах с автором при обсуждении проблемы БВ. Подтверждением тому стали также исследования других фитобактриологов, которые описывали бактериальную водянку древесных пород на семечковых и косточковых плодовых породах с возбудителем Erwinia carotovora [2, 3, 7], а также этого патогена в качестве возбуди-
теля гнили семян плодовых пород [4]. Бактериальные гнили семян древесных растений на желудях, семенах сосны, сеянцах сосны также описывались с возбудителем Erwinia carotovora [1,6]. Эти факты хорошо согласуются с важным фактором патогенеза возбудителя - его пектолитической активностью. Впрочем, иногда выделенные штаммы Erwinia carotovora не вырабатывали пектолитические ферменты [1,2], следовательно, авторы имели дело с другими видами, т. е. не мацерирующими бактериями. За рубежом хозяевами Pectobacterium (Erwinia) carotovorum указывают древесные породы родов Pyrus, Morus, Persea, Dracaena, Pandanus и Mangifera. к сожалению, не сообщается о причастности P. carotovorum к симптоматике БВ. Возможно, источником штаммов служили мягкие гнили плодов этих древесных.
Бактериальная водянка - системный, сосудисто-паренхиматозный бактериоз, поражает все органы, ткани и части десятков видов хвойных и лиственных пород. Возбудитель БВ - неспороносная, грамотрицательная энте-робактерия в своём развитии имеющая несколько характерных видо- и ро-доспецифичных биохимических свойств по которым резко отличается от других близких видов. Биохимическая специфичность опосредованно проявляется в характерной для БВ симптоматике и вредоносности. Бактерия активно сбраживает большинство углеводных сред с образованием кислоты и газа, вырабатывает арсенал протеолитических, пектолитических и целлюло-литических ферментов, обусловливающих важнейшие факторы патогенно-сти - высокую агрессивность и полифагию. Пектолитические ферменты возбудителя - пектиназа, протопектиназа, пектатлиаза, пектин-метилэстераза разрушают срединную пластинку, целлюлолитические - амилаза, целлюлаза, зиланаза, полигалактураназа разрушают клеточную стенку, вследствие чего происходит обводнение тканей. В органах и тканях древесных растений образуется водослой и промасленность из содержимого клеток, водных растворов сосудистой системы и слизи из склеивающих веществ срединной пластинки [8]. Выделяемые слизь и жидкость, как внутри ствола и бактериальных ран, так и на поверхности, являются питательным субстратом для многочисленной эндофитной и эпифитной бактериальной микрофлоры. В патологическом ядре БВ и на поверхности сочащихся ран БВ выделено более полутора десятков сопутствующих сапрофитов, которые участвуют на разных стадиях патогенеза в своих экологических нишах. Нередко их ошибочно принимают за истинных патогенов не проводя через Ко-ховскую триаду и априори объявляют патогенами. Одним из таких видов является Lelliottia nimipressuralis (Carter) Brady et al., которого нередко считают истинным патогеном БВ. Эта бактерия не вырабатывает пектолитиче-ские ферменты и не может вызывать характерные мягкие гнили с разложением клетчатки и выделением слизи, но присутствует в поражаемых тканях в качестве сопутствующего или симбионтного вида [8]. Однако уверенность в данном патогене вызывает многочисленные шаги по разработке мер борьбы и поиска антагонистов данного вида.
Важным этапом идентификации возбудителя БВ является диагностика поражаемых тканей молекулярно-генетическими методами без выделения чистой культуры возбудителя. В работе белорусских исследователей в со-
ставе эндофитной микрофлоры лесных древесных растений пораженных БВ было выявлено присутствие бактерии Erwinia carotovora, что подтверждает тезис об истинном патогене БВ возбудителя пектолитической группы [5]. Авторы однако не смогли сделать привязку этой бактерии в составе выявленной микрофлоры к симптоматике БВ, но следует учитывать большую вариабельность диагностических признаков БВ обусловленных видовой специфичностью древесных растений.
В определителе Bergey's Manual 1974 г. [10] пектолитические бактерии, как специфические патогены, вызывающие мацерирующие патологии, были выделены в специализированный кластер - группа CAROTOVORA, что являлось важным не только диагностическим фактором патогенеза, но и таксономическим признаком в систематике прокариот. В более поздних изданиях этого руководства данный кластер уже не был представлен. Между тем, современные молекулярно-генетические исследования подтвердили высокую степень генетического родства возбудителей мацерирующих патологий и вновь было подтверждено таксономическое родство этих бактерий.
В 1945 г. Уолди выделил мацерирующие бактерии, обладающие выраженной пектолитической активностью, из рода Erwinia в род Pectobacterium. С этим соглашались не все фитобактериологи и многие годы патоген продолжал именоваться Erwinia carotovora. В СССР самостоятельную специфичность рода Pectobacterium последовательно отстаивали М.В. Горленко, Ю.И. Шнейдер и другие бактериологи. В современной таксономической бактериологии, учитывающей сопряженный феноменологический и молеку-лярно-генетический подходы (полифазная таксономия), выработка пектоли-тических ферментов определена как родо- и видоспецифичный признак патогенов рода Pectobacterium. В 2010 г. из рода Erwinia был выведен вид E. carotovora и возвращен в род Pectobacterium (Р. carotovorum) как типовой для мацерирующих видов и более мелких субъединиц [11]. В настоящее время достаточно большой объём зарубежных публикаций подтверждает Pectobacterium carotovorum в качестве патогена патологии БВ (Wetwood, Slime flux, Alcoholic flux) в т.ч. и на лесных породах - дуб, орех и др. Таким образом, возбудители мягких гнилей - Erwinia carotovora (Jones, 1901) Holland, 1923 и бактериальной водянки древесных пород - Erwinia multivora Scz.- Parf.,1963, пектолитические энтеробактерии, вызывающие мацери-рующие патологии, выступают как синонимы Pectobacterium carotovorum (Jones, 1901) Waldee, 1945.
Мацерация тканей при поражении возбудителем БВ плотных, твердых тканей коры и древесины вовсе не уподоблена мягким «каротоворным» гни-лям овощей и корнеплодов сельскохозяйственных культур. Мягкие гнили хорошо проявляются на более мягких тканях древесных пород и их органов. Их проявление можно наглядно видеть при загнивании эндосперма семян, желудей, орехов, при загнивании цветов и завязей, шишек хвойных пород, плодов плодовых пород и корневых систем, в первую очередь тонких ризо-идных корешков. На древесных растениях мацерация луба, заболони, особенно в глубинных тканях, требует выработки пектолитических ферментов в больших объёмах, нежели для мягких тканей овощей и плодов и процесс
этот сильно растянут во времени. Например, размочаливание древесины пихты кавказской при поражении БВ в хронической форме мы могли наблюдать в сердцевинной части ствола в зоне мокрого патологического ядра в модельном дереве в возрасте 550 лет (!). На деревьях симптоматика мягкой бактериальной гнили в первую очередь проявляется на мягколиствен-ных породах - осина, берёза, виды тополей и др. В открытых бактериальных ранах процесс мацерации ускоряется благодаря дополнительному воздействию многочисленной сопутствующей сапрофитной микрофлоре.
Список использованных источников
1. Гойчук А.Ф. Бактериальные болезни дуба черешчатого в лесостепи УССР. Авто-реф. дисс. канд. биол наук, Киев, 1984. 25 с.
2. Машара Н.А. Бактериальные болезни некоторых плодовых пород из семей-ства розоцветных в Приморском крае и обоснование мер борьбы с ними: Автореф. дисс. канд. с/х наук, Самохваловичи, 1978. 24 с.
3. Никитина К.В., Калиниченко Р.И. Методические указания по исследованию и определению возбудителей бактериозов плодовых культур. ВАСХНИЛ, ВИР, Ленин-град,1974. 46 с.
4. Никитина К.В. Методические указания по оценке семян сельскохозяйственных культур на зараженность возбудителями бактериозов. ВАСХНИЛ, ВИР. Ленинград, 1976. 30 с.
5. Пантелеев С. В., Ярмолович В.А., Баранов О. Ю. Молекулярно-генетическая идентификация возбудителей бактериальной водянки различных древесных пород// Проблемы лесоведения и лесоводства, Выпуск 69. Гомель, 2009. С.689-696.
6. Розенфельд В.В. Фитопатогенные бактерии семян сосны обыкновенной// Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений: Материалы XIII Международной научной конференции. Красноярск: СибГТУ, 2010. С.119-120.
7. Самусь Т.М. Бактериальные болезни плодовых деревьев в Краснодарском крае и биология их возбудителей: автореф. дис. канд. биол. наук. Киев, 1973. 22 с.
8. Черпаков В.В. Этиология бактериальной водянки древесных растений //Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии, Выпуск № 220, Санкт-Петербург, 2017. С.125-139.
9. Щербин-Парфененко А.Л. Бактериальные заболевания лесных пород. М.: Гос-лесбумиздат, 1963. 148 с.
10. Bergey's Manual of determinative bacteriology. 8th ed.Baltimore,1974. 1268 р.
11. Bull C. T. et al. Letter to the editor comprehensive list of names of plant pathogenic bacteria, 1980-2007 Journ. of Plant Pathol., 92 (3), 2010. Р.551-592.
12. Ma B., Hibbing M.E., Kim H.- S. et al. Host range and molecular phylogenies o the soft rot enterobacterial genera Pectobacterium and Dickeya // Phytopathology, 2007. vol. 97. p. 1150-1163.
