CC BY
159
УДК 632.51:581.2:632.937.1
Фитопатогенные грибы в микофлоре сорных растений Краснодарского края*
Т.М. КОЛОМИЕЦ, Ж.М. МУХИНА, Д.К. БЕРНЕР, Л.Ф. ПАНКРАТОВА, М.И. КИСЕЛЕВА, Н.С.ЖЕМЧУЖИНА, О.О. СКАТЕНОК, А.В. АЛЕКСАНДРОВА, Е.Н. БИЛАНЕНКО, Д.П. КАССАНЕЛЛИ, Т.З. ИБРАГИМОВ
Возможности применения фитопа-тогенных грибов в борьбе с сорняками начали изучать более 100 лет назад. Первых успехов достигли в начале 1970-х годов, когда в Австралии применили патоген Puccinia chond-ríllina для подавления Chondrílla juncea. Изучение грибов Colletotrichum gloeosporíoides [5], Phoma exigua [6] и других привело к созданию на основе узкоспециализированного фи-топатогенного гриба Colletotrichum gloeosporioides f.sp.aeschynomene микогербицида коллего [7]. В России микофлористическая оценка сорных растений была проведена в 18 регионах России, было собрано около 2500 образцов сорняков, пораженных грибами, принадлежащими к 272 видам [1-4].
Объектом наших исследований были наиболее вредоносные сорняки из семейств Asteracea (pp. Centaurea, Carduus, Cirsium), Asclepiada-ceae (pp. Vincetoxicum, Cynanchum), Amaranthaceae (p. Salsola), Poaceae (pp. Echinochloa, Phragmites) с признаками поражения болезнями, собранные в разных районах Краснодарского края в 2005-2011 гг.
Выделение грибов в чистую культуру проводили по стандартной методике. Пораженные листья и стебли измельчали при помощи ножниц, поверхностно стерилизовали этиловым спиртом и фламбированием, помещали на поверхность картофель-но-глюкозного агара в чашки Петри и инкубировали в термостате до появления колоний. Путем последовательных многократных пересевов грибы выделяли в чистые культуры, просматривали под микроскопом и
* фотографии к статье - на вкладке.
идентифицировали. В случае необходимости стимулировали спорообразование грибов с использованием глицерина (80 г/л), облучения колоний ультрафиолетом, холодово-го шока, удаления воздушного мицелия и др.
Видовую принадлежность определяли по морфолого-культуральному типу колоний, морфологии конидий, а также по типу спороношения гриба. Для уточнения видовой принадлежности грибов, идентифицированных методом микологического анализа, проводили секвенирование ^-последовательностей изолятов патогенов.
Из микофлоры вредоносных сорных растений края были выделены и идентифицированы как облигатные, так и факультативные фитопатоген-ные грибы - перспективные агенты биологического контроля.
Бодяк полевой поражался 2 видами патогенных грибов.
Рисс1п1а рипсШогт1э - облигатный однохозяйный патоген с полициклическим типом заражения, вызывающий ржавчину листьев и верхушек побегов растений семейства сложноцветные. Эции развиваются на нижней стороне листьев, урединии и телии - на обеих сторонах листьев (преимущественно на нижней), на диффузном мицелии, когда они формируются со спермогониями, эция-ми, или на местном мицелии, когда развиваются с урединиями, рассеянные, не сливающиеся, шоколадно-бурые (фото 1). Отобранные штаммы Р. рипс^Тогт1э характеризовались высокой патогенностью на растениях бодяка полевого в теплице и в ареалах естественного произрастания.
РЬоторз1э оЬзсигапэ вызывает поражение листьев в виде красновато-пурпурных пятен, в основном округлой, эллипсоидной, чашевидной или V-образной (когда развиваются вдоль жилок) формы. Центральная часть
пятен высыхает и становится коричневой. Пикниды поверхностные, редко погруженные в ткани листа, черные округлые диаметром 140-210 мкм, часто сливающиеся. В чистой культуре колонии светло-коричневые с темно-коричневыми, заметными по всей поверхности споровместилищами гриба. Обратная сторона окрашена в сходные цвета. Конидии 5-8 мкм длиной, с двумя каплями жира по полюсам. Хламидоспоры темно-коричневые, шаровидные, в цепочках.
На трех видах чертополоха в крае были отобраны для использования в биологическом контроле облигатные фитопатогены Рисс1п1а са!с'^гарае чаг. се^аигеае и РЬоторз1э ЬеНап^1.
Р. са!а^арае чаг. се^аигеае - однохозяйный патоген, вызывающий сильное поражение ржавчиной. Оранжево-красные спермогонии патогена расположены группами на обеих сторонах листьев (преимущественно на нижней) и на черешках. Эциоспоры различной формы, коричнево-бурые с экваториальными порами. Урединии и урединиоспоры сходны с эциоспорами. Многочисленные сливающиеся, округлые или эллипсоидные телии расположены на обеих сторонах листьев и стеблях. Телио-споры эллипсоидные, грушевидные или яйцевидные.
РЬоторз1э ЬеНап^1 - опасный патоген растений, вызывает пятнистость, изъязвление и гниль стеблей, листовых черешков и листьев чертополоха. У изолята, выделенного с этого сорняка, присутствовали два типа конидий (а и Ь), что обеспечивает грибу паразитические свойства.
На васильке солнечном и васильке раскидистом был выявлен макро-циклический однохозяйный гриб Рисс1п1а Ь1егасИ чаг. Ь1егасИ - облигатный патоген, вызывающий ржавчину листьев.
Группы медово-красных спермогониев образуются на обеих сторонах листьев, черешках и стеблях, эции на
5 Защита и карантин растений № 4, 2013
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА
обеих сторонах листьев, расположенные вокруг спермогониев, темно-коричнево-бурые. Эциоспоры эллипсоидные или обратно яйцевидные.Уре-динии и урединиоспоры подобны эциям и эциоспорам. Порошащие, черно-бурые телии появляются поздно на обеих сторонах листьев. Те-лиоспоры эллипсоидные и продолговато-эллипсоидные 24(28)-40(48) х 16-26(30) мкм.
Для биологического контроля этих видов сорняков интерес представляет и факультативный фитопатоген Periconia igniaria, который может развиваться как сапротроф на растительных остатках. Вызывает поражение листьев, «ожог» растения, иногда увядание проростков. В культуре формирует широко растущие колонии. Воздушный мицелий вначале бесцветный, с возрастом темнеющий до черного. Обратная сторона колонии постепенно приобретает фиолетово-пурпурную винную окраску. Ко-нидиеносцы темноокрашенные, несущие на вершине короткие вздутые ответвления, на которых формируются в коротких цепочках конидии, скученные в головки. Конидии шаровидные темно-коричневые 7-9 мкм в диаметре с поверхностью, покрытой шипиками до 1 мкм длиной.
Показан высокий уровень патоген-ности этого возбудителя на растениях василька солнечного и раскидистого в теплицах и в ареалах естественного произрастания растений. На листьях, стеблях и соцветиях болезнь проявлялась в виде размытых желто-розоватых пятен и вызывала полное разрушение репродуктивных органов.
На солянке трагус, распространенной на Черноморском побережье Краснодарского края, обнаружены и выделены облигатный фитопатоген Uromyces salsolae и факультативные грибы Colletotrichum gloeosporioi-des и Phomopsis oblonga.
Uromyces salsolae - макроцикличес-кий, однохозяйный, облигатный патоген растений семейства амарантовых, вызывает ржавчину листьев и побегов. Медово-желтые спермогонии расположены на обеих сторонах листьев среди эциев. Эции обычно в небольших группах, округлые, 1,5-2 мм в
диаметре. Эциоспоры угловато-округлые, диаметром 17-24 мкм, золотисто-оранжевые, оболочка мелкобородавчатая. Урединии на обеих сторонах листьев и стеблях, рассеянные или в группах, под эпидермисом. Урединиоспоры эллипсоидные или продолговатые, 20-27 х 15-20 мкм, желтые. Телии на обеих сторонах листьев, рассеянные, округлые, на стеблях - продолговатые, до 2-6 мм длиной, эпидер-мальные, черно-бурые или черные. Телиоспоры округлые, эллипсоидные или яйцевидные (фото 2).
В последние годы на S. tragus доминирующее положение занимает факультативный патоген Colletotrichum gloeоsporioides.
Симптомы поражения зависят от конкретного растения, локализации патогена и погодных условий. На растениях S. tragus фитопатоген вызывает антракноз стеблей и листьев, отмирание побегов, корневую гиль, листовые пятнистости, загнивание цветков и плодов.
В культуре образует широко растущие, крайне вариабельные по морфологии колонии. Выделенные изо-ляты на картофельно-глюкозном агаре формировали практически черные широкорастущие колонии с пушистым мицелием. Споры образуются на удлиненных фиалидах, собранных в плотные группы (ложа). Конидии цилиндрические с заостренным основанием и округлым носиком 9-24 х 3-4,5 мкм, гладкие, бесцветные, с ли-пидными каплями.
У штаммов гриба, выделенных на территории Краснодарского края, определен высокий уровень патогенно-сти при инокуляции солянок в ареалах их естественного произрастания.
Ph. oblonga вызывает пятнистость, изъязвление и гниль стеблей, листовых черешков и листьев. Полученная нами культура формировала эллипсоидные а-конидии и нитевидные ß-ко-нидии.
В ареалах естественного произрастания солянок показан высокий уровень патогенности штамма возбудителя Ph. oblonga, идентифицированного на юге России.
Наибольшей патогенностью на тростнике обыкновенном, нанося-
щем большой вред рисоводству, отличался облигатный узкоспециализированный патоген растений, разнохо-зяйный ржавчинный гриб Puccinia phragmitis (Schum.) Koern.
Спермогонии и эции фитопатогена встречаются на видах семейства гречишные, урединии и телии - на Phrag-mites spp. Спермогонии образуются обычно на верхней стороне листьев, погруженные, шаровидные, белые, оболочка мелкобородавчатая. Урединии образуются преимущественно на нижней стороне листьев и влагалищах, рассеянные или в группах на светло-желтых пятнах, эллипсоидные или продолговатые. Урединиоспоры почти шаровидные, широкоэллипсоидные или обратнояйцевидные, 20-27 х 15-22 мкм, бурые. Телии на обеих сторонах листьев и влагалищах часто расположены вдоль жилок. Телиоспоры эллипсоидные, 40-65(70) х16-26 мкм, на вершине закругленные, усеченные или округло-продолговатые, у основания закругленные или удлиненные, у перегородки слегка перетянуты.
На ежовнике обыкновенном выявлен опасный облигатный фитопатоген Ustilago trichophora (Link) Körn., вызывающий пузырчатую головню.
Гриб развивается в соцветиях, стеблях и иногда в листьях растения, вызывая его деформацию. Образует более или менее крупные, извилистые, расположенные четковидными рядами вздутия (галлы) от 0,5-2 до 6-9 см в диаметре. Вздутия заполнены рыхлой светло-бурой споровой массой, развивающейся вокруг центральной колонки, образованной тканью растения и гифами гриба, покрыты волосистой сероватой оболочкой, при разрыве которой оливково-ко-ричневые споры распыляются. Споры шаровидные,эллипсоидальные, продолговатые, иногда угловатые, 5,4-10,8 (иногда до 14 мкм) в диаметре или 8-11 х 6,5-7 мкм, щетинистые или бородавчатые. На питательной среде гаплоидная фаза образует слизистые колонии, образованные дрожжевыми клетками.
Подобраны гаплоидные штаммы U. trichophora для скрещивания с целью получения дикарионов. Отрабо-
таны методы наработки инфекционного материала U. trichophora на жидкой питательной среде и методы инокуляции растений Echinochloa crus-galli. Подобраны инфекционные нагрузки и вызвано заражение растений E. crus-galli (получены головневые мешочки на метелках, листьях, стеблях и прикорневой части растений) (фото 3). Показана узкая специализация этого гриба.
На злостных вьющихся сорных растениях ластовень (Vincetoxicum scandens) и цинанхум (Cynanchum acutum) идентифицировано более 30 видов грибов. Интерес в качестве агентов биологического контроля представляют грибы из родов Phomopsis и Cercospora.
Phomopsis sp. вызывает пятнистость, изъязвление и гниль стеблей, листовых черешков и листьев. Выделенный гриб очень долго не образует спороношения и остается стерильным. При использовании питательной среды с глицерином и выращивании под ультрафиолетом получены характерные для рода a и b конидии.
Cercospora bizzozeriana Saccardo and Berlese - облигатный паразит, вызывающий листовую пятнистость. Пятна на листьях белые или серые, округлые, иногда с утолщенным краем, 1-3 (реже до 5 мм) в диаметре (фото 4). Строма слабо развитая или до 40 мкм в диаметре. Конидиенос-цы собраны в плотные пучки, светло-оливково-коричневые, довольно однородные по цвету, широко или узко булавовидные, с плохо заметными септами, с четкими 1-5-коленчатыми изгибами; конидии бесцветные цилиндрические или вытянуто булавовидные, со сравнительно часто расположенными септами, с усеченным основанием.
На богатых средах (сусло-агар, среда Чапека с 3 % содержанием сахарозы, картофельно-глюкозный агар, овсяный агар) гриб формирует быстрорастущие колонии с плотным воздушным мицелием от белого до темно-красновато-коричневого с винными оттенками цвета. Поверхность колоний неровная с мицелиаль-ными бугорками различной окраски. На голодном агаре с добавлением
дрожжевого экстракта (1 г/л) формируются темноокрашенные бархатистые колонии диаметром до 2 см, состоящие в основном из субстратного мицелия. В ответ на облучение появляется зона образующихся пучками оливково-коричневых конидиенос-цев, на верхушке которых заметны один или несколько более темных ко-нидиогенных локуса - рубчики. Конидий образуется крайне мало. Присутствовали как светлоокрашенные конидии с 1-7 перегородками 4-7 х 30-80 мкм, так и длинные (до 200 мкм) темноокрашенные.
Все идентифицированные грибы -потенциальные агенты биологического контроля сорных растений заложены на длительное хранение в государственную коллекцию на базе ВНИИ фитопатологии.
Для разработки эффективного и экологически щадящего биоконтроля сорняков выделение и изучение эффективных, узкоспециализированных патогенных грибов на них необходимо продолжать.
Проведено картирование территории Краснодарского края по видовому составу и распространению патогенных грибов. Разработан сайт по фитопатогенным грибам на сорных растениях: http:// phytofungi.weebly.com/index.html.
ЛИТЕРАТУРА
1. БерестецкийА.О. Микобиота бодяка полевого и родственных ему видов на территории европейской части России // Микология и фитопатология, 1997, т. 31, № 4, с. 39-45.
2. Берестецкий А.О. Проблемы и достижения в области биологической борьбы с сорными растениями при помощи фитопатогенных грибов // Микология и фитопатология, 2004, т. 38, № 5, с. 1-14.
3. Берестецкий А.О. Видовой состав микромицетов на бодяке полевом и оценка патогенных свойств некоторых видов. Национальная академия микологии, 2009 - http://www.nbuv.gov.ua/portal/ Chem_Biol/Sgmb/2009_9/.
4. Гасич Е.Л., Берестецкий А.О. Мико-биота сорных растений окрестностей Саратова и Энгельса // Микология и фитопатология, 1997, т. 31, № 2, с. 18-22.
5. Schwarczinger L., Vajna L. and Bruckart W.L. First report of Colletotrichum
gloeosporioides on Russian thistle. // Plant disease, 1998, v. 82, p. 1405.
6. Tunali B., Eskandari F.M., Berner D.K., Farr D.F. and Castlebury L.A. First report of leaf blight caused by Phoma exigua on Acroptilon repens in Turkey // Plant disease, 2003, v. 87, p. 1540.
7. Weidenmann G.J., TeBeest D.O., Cartwright R.D. 1988. Host specificity of Colletotrichum gloeosporioides f. sp. aeschynomene and C. truncatum in the Leguminosae // Phytopathology, t. 78, № 7, p. 986-990.
Аннотация. На территории Краснодарского края осуществлен поиск фито-патогенов для использования в биологическом контроле сорных растений. Перспективными представляются микроми-цеты Puccinia punctiformis и Phomopsis obscurans на бодяке полевом, Puccinia calcitrapae var. centaurea и Phomopsis helianthi на разных видвх чертополоха, Puccinia hieracii var. hieracii и Periconia igniaria на васильке солнечном и васильке раскидистом, Puccinia phragmitis на тростнике обыкновенном, Uromyces salsolae, Colletotrichum gloeosporioides и Phomopsis oblonga на солянке трагус, Ustilago trichophora на ежовнике, грибы из родов Phomopsis и Cercospora на лас-товне и цинанхуме.
Ключевые слова. Фитопатогены, сорные растения, биологический контроль.
Abstract. In territory of Krasnodar region of Russia search of the pathogen species of fungi for use in the biological control of the weed plants is carried out. The following rust fungi represent the great interest: Puccinia punctiformis, Phomopsis obscurans on Cirsium arvense, Puccinia calcitrapae var. centaurea on different kinds of a thistle -sort Carduus, Puccinia hieracii var. hieracii, Periconia igniaria on Centaurea solstitialis, Puccinia phragmitis on Phragmites australis, Uromyces salsolae, Colletotri-chum gloeosporioides and Phomopsis oblonga on Salsola tragus, Ustilago trichophora on Echinochloa crus-galli, fungi from sorts Phomopsis and Cercospora on Vincetoxicum and Cynanchum.
Keywords. Phytopathogens, weed plants, biological control.
ВНИИ фитопатологии, ВНИИ риса,
МГУ имени М.В. Ломоносова, Кубанский ГАУ,
Foreign Disease - Weed Science Research Unit, USDA, ARS, USA
