CC BY
12
3. Trusova L.A., Petrov D.V. Vliyaniye organomineral'nykh udobreniy na produktivnost' svekly stolovoy v usloviyakh Leningradskoy oblasti // Nauchnoye obespecheniye razvitiya APK v usloviyakh reformirovaniya: Sb. nauch. trudov mezhdunar. nauch-prakt. konf. PPS, CH. I. / SPbGAU. - SPb., 2015. - S. 666
4. Trusova L.A., Petrov D.V. Vliyaniye orgavitov na urozhaynost' i kachestvo sel'skokhozyaystvennykh kul'tur na dernovo-podzolistykh pochvakh // Sel'skoye khozyaystvo -drayver Rossiyskoy ekonomiki: Sb. po mater. mezhdunarodnogo kongressa. - SPb: Ekspoforum, 2016. -S.105 - 106
5. Trusova L.A., Petrov D.V. Deystviye i posledeystviye organicheskikh udobreniy na urozhaynost' i kachestvo sel'skokhozyaystvennykh kul'tur na dernovo-podzolistykh pochvakh Leningradskoy oblasti // Sovremennyye problemy sokhraneniya plodorodiya chernozemov: Sb. nauch. trudov" - Voronezh: VGAU. 2016. - S. 319*
УДК 633.11:632.938
Доктор биол наук Л.Г. ТЫРЫШКИН (СПбГАУ, [email protected]) Соискатель A.B. СИДОРОВ (СПбГАУ, sidan77 W niail.ru)
ИЗМЕНЕНИЕ ВИРУЛЕНТНОСТИ И АГРЕССИВНОСТИ ВОЗБУДИТЕЛЯ ЛИСТОВОЙ РЖАВЧИНЫ РЖИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ И ВОЗМОЖНОСТЬ ЕГО ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ
Рожь, листовая ржавчина, факторы внешней среды, вирулентность, агрессивность
В наших предыдущих работах было показано изменение вирулентности и агрессивности возбудителей ржавчин пшеницы [1,2] и овса [3] под действием химических и физических факторов внешней среды. На основании этих данных была предположена возможность снижения развития этих болезней путем обработки растений элементами макропитания, которые снижают эти два показателя патогенности возбудителей; экспериментальная проверка этого предположения показала, что как в лабораторных, так и в полевых экспериментах внекорневая подкормка растений пшеницы смесью азотного и фосфорного удобрения снижает развитие листовой ржавчины на некоторых генотипах мягкой пшеницы [4].
Цель исследования. Цель настоящей работы - изучить влияния различных факторов среды на вирулентность и агрессивность Puccinia dispersa Erikss. (et Henning) - возбудителя листовой ржавчины ржи и проверить гипотезу о возможном снижении развития болезней под действием внекорневых подкормок элементами макропитания растений.
Материалы, методы и объекты исследования. Восемь монопустульных изолятов Р. dispersa выделили из популяции, собранной с листьев восприимчивых образцов ржи в Северо-Западном регионе России в 2015 г, и поддерживали на отрезках листьев сорта Ильмень. Каждым изолятом заразили помещённые на смоченную водой вату отрезки листьев этого сорта и через 4 суток часть листьев переносили в кюветы с ватой, смоченной водой и водными растворами гидразида малеиновой кислоты (ГМК, 10 мг/л), бензимидазола (40 мг/л), нитрата аммония (1,29 г/л), хлористого калия (0,48 г/л), однозамещенного фосфорнокислого натрия (0,66 г/л); одну кювету с листьями на воде выдерживали при 18°С. Через 3 суток изоляты использовали для инокуляции помещенных на воду отрезков листьев одних и тех же 8 случайно отобранных из гибридных популяций проростков ржи. Размножение изолятов и выращивание растений проводили на светоустановке (20-22°С, постоянное освещение - 2500 люкс) Типы реакции на заражение учитывали на 9 сутки после инокуляции по общепринятой шкале [5].
Для изучения влияния факторов внешней среды на агрессивность возбудителя листовой ржавчины ржи отрезки первых листьев проростков восприимчивого к листовой ржавчине сорта ржи Ильмень раскладывали в кюветы на вату, обильно смоченную водой, водными растворами бензимидазола (40 мг/л), нитрата аммония (1,29 г/л), хлористого калия (0,48 г/л), однозамещённого фосфорнокислого натрия (0,66 г/л) и инокулировали суспензией уредоспор сборной популяции Р. dispersa (смесь сборов с различных сильно пораженных ржавчиной растений ржи на поле пушкинского филиала ВИР, 2015 г.). Кюветы переносили на светоустановку с постоянной температурой 22°С; одну кювету с листьями на воде выдерживали при температуре 18°С. Через 9 суток уредоспоры каждой их полученных субпопуляций возбудителя листовой ржавчины переносили в воду и концентрацию спор в каждой суспензии уравнивали путем подсчета количества уредоспор под микроскопом и соответствующего разведения до 30 х 103 спор/мл. Данными суспензиями равномерно заражали отрезки листьев сорта Ильмень, помещенные на смоченную водой вату (изучаемые факторы среды не влияют на растения). Через 9 суток после инокуляции под лупой подсчитывали количество пустул Р. dispersa восприимчивого типа на каждом отрезке листа. Количество уредоспор в пустулах определяли при переносе 10 пустул гриба в 0,5 мл воды и подсчете количества спор в 3-х каплях объемом 5 мкл под микроскопом.
Для проверки возможности снижения развития листовой ржавчины при внекорневых подкормках удобрениями проростки 5 коммерческих сортов озимой ржи в стадии одного листа помещали в кюветы горизонтально и опрыскивали водой, растворами аммиачной селитры (концентрация соли - 1,29 г/л; концентрация N - 0,45 г/л), либо аммиачной селитры и однозамещенного фосфорнокислого натрия (концентрация соли - 0,66 г/л; концентрация Р - 0,3 г/л), кюветы накрывали стеклами и помещали на светоустановку. Через сутки растения опрыскивали водной суспензией уредоспор сборной популяции Р. dispersa. На следующие сутки проростки в кюветах возвращали в вертикальное положение. Через 12 суток подсчитывали количество пустул патогена восприимчивого типа на каждом растении.
Для подтверждения вывода о влиянии внекорневой подкормки смесью азотного и фосфорного удобрения на развитие листовой ржавчины, сделанного на малом наборе образцов, растения 26-и сортов озимой ржи, районированных в Российской Федерации, выращивали в кюветах на ватных валиках при постоянном поливе водой на светоустановке (20-22°С, постоянное освещение - 2500 люкс) в двух повторностях (по 15-20 растений каждого сорта). Десятидневные проростки одной повторности помещали в кюветы горизонтально и опрыскивали раствором аммиачной селитры (концентрация соли - 1,29 г/л; концентрация N - 0,45 г/л) и однозамещенного фосфорнокислого натрия (концентрация соли - 0,66 г/л; концентрация Р - 0,3 г/л) (вариант N3P3), кюветы накрывали стеклами и помещали на светоустановку. Через сутки стекла снимали и растения подсушивали до исчезновения капель раствора. Необработанные растения также помещали в кюветы горизонтально и проростки в обоих вариантах опрыскивали водной суспензией уредоспор сборной популяции Р. dispersa (смесь сборов с восприимчивых сортов ржи на поле пушкинских лабораторий ВИР, 2016 г.). Кюветы закрывали полиэтиленом и стеклом. На следующие сутки проростки в кюветах возвращали в вертикальное положение. Через 10 суток после инокуляции на каждом проростке подсчитывали количество пустул патогена восприимчивого типа 3.
Результаты исследования. В первом эксперименте для каждого экспериментального растения ржи показали изменение вирулентности каждого изолята возбудителя листовой ржавчины под действием не менее 2-х факторов среды. Типы реакций отрезков листьев на заражение 3 изолятами возбудителя ржавчины представлены в табл. 1.
Влияние аммиачной селитры, бензимидазола и фосфата натрия было однозначным: под действием данных веществ у ряда клонов, вирулентных после размножения на воде, отмечена авирулентность к некоторым растениям ржи. Остальные изученные факторы в зависимости от генотипа патогена и растения обуславливали изменения как от вирулентности к авирулентности (например, клон 1 на растении 1 под действием хлористого калия), так и в обратную сторону (клон 1 на растениях 3 и 5 под влиянием того же вещества).
Таким образом, для возбудителя листовой ржавчины ржи доказано изменение вирулентности к растениям-хозяевам под действием химических и физического фактора среды.
Таблица 1. Типы реакций отрезков листьев растений ржи на заражение монопустульными изолятами возбудителя ржавчины после их размножения
в разных условиях среды
Растение 1 2 3 4 5 6 7 8
Клон 1
Вода 3 3 0 3 1 3 3 3
ГМК 3 0 0 3 1 3 0 3
Калий 0 3 3 3 3 3 3 3
Азот 0 2 0 3 1 3 0 0
18 С 3 0 0 3 3 0 0 0
Бенз-ол 0 0 0 0 0 0 0 3
Фосфор 3 0 0 3 0 3 0 3
Клон 2
Вода 3 3 3 3 3 2 0 3
ГМК 3 3 3 3 3 3 0 3
Калий 3 3 3 3 3 3 3 3
Азот 3 3 3 3 0 0 0 0
18 С 3 3 0 0 0 0 0 3
Бенз-ол 0 0 0 3 0 2 0 3
Фосфор 3 3 0 3 0 0 0 3
Клон 3
Вода 3 3 3 0 2 0 3 3
ГМК 3 3 3 3 3 3 3 3
Калий 3 3 3 3 0 3 3 3
Азот 3 0 0 0 2 0 0 0
18 С 3 3 3 3 2 3 3 3
Бенз-ол 3 1 0 0 1 0 0 3
Фосфор 3 3 0 3 1 0 3 3
Результаты опыта по изучению влияния абиотических факторов на агрессивность популяции возбудителя ржавчины ржи приведены в табл. 2.
Таблица 2. Характеристика агрессивности популяции возбудителя листовой ржавчины ржи после ее размножения при разных условиях внешней среды
Популяция размножена Количество пустул Количество уредоспор в пустуле
Вода 7,3 3300
Азот 3,9 1500
Калий 11,6 5100
Бензимидазол 4,8 1800
Температура 18 С 4,6 2800
Фосфор 3,2 2800
НСР 2,95 380
Для всех вариантов опыта выявлены существенные отличия от контроля как по количеству пустул на единицу площади листовой поверхности, так и по спорулирующей способности пустул. Оба показателя агрессивности популяции, размноженной в присутствии соли калия, были статистически значимо выше по сравнению с популяцией, размноженной на отрезках листьев в воде; для остальных вариантов размножения Р. dispersa агрессивность
популяции была ниже по сравнению с контролем. Таким образом, для данного патогена доказана модификационная изменчивость агрессивности под действием физического и химических факторов внешней среды.
Результаты подсчета числа пустул на проростках 5 сортов ржи после внекорневых подкормок элементами макропитания приведены в табл. 3.
Таблица 3. Количество пустул возбудителя листовой ржавчины на листьях интактных проростков коммерческих сортов ржи после внекорневых подкормок удобрениями
Подкормка Метелица Радонь Рушник Московская 12 Памяти Кунанбаева
Вода 11.5 12,8 29,9 30,6 14,9
N 13,7 10,9 7,9 15,1 8,9
К + Р 0,4 2,7 2,7 4Д 3.8
НСР = 2,3
Под действием предобработки растений раствором аммиачной селитры существенное снижение развития ржавчины отмечено только для двух сортов (Московская 12 и Памяти Кунанбаева) (по показателю количества пустул на единицу листовой поверхности примерно в 2 раза). Однако подкормка смесью селитры и фосфорнокислого натрия была эффективна для всех изученных сортов; при этом развитие болезни снижалось в 3,9 - 29 раз.
Результаты аналогичного эксперимента, проведенного с 26 сортами озимой ржи приведены в табл. 4. При заражении проростков в контрольном варианте не выявлено ни одного высокоустойчивого к ржавчине сорта ржи; при этом согласно литературным данным, по крайней мере, сорта Эра и Кировская 89 обладают эффективными генами резистентности к болезни [6]. Таким образом, среди изученного сортимента отсутствуют генотипы, обладающие проростковой устойчивостью к листовой ржавчине.
Внекорневая подкормка смесью азотного и фосфорного удобрения не привела к статистически значимому снижению развития ржавчины, оцениваемому по показателю число пустул на единицу листовой поверхности, только у 2-х сортов Вавиловская и Берегиня (табл. 4). Для остальных сортов предобработка приводила к снижению числа пустул в 2-75 раз по сравнению с контролем. Наиболее отчетливо (в 4 и более раз) это снижение наблюдается у сортов Восход 1, Саратовская 5, Кировская 89, Мининская, Альфа, Таловская 33, Таловская 41.
Таким образом, подтверждено ранее сделанное предположение о возможности снижения развития листовой ржавчины ржи, по крайней мере, на растениях в стадии одного листа, в результате внекорневой подкормки смесью азотного и фосфорного удобрения. Очевидно, что сам факт такого снижения и его эффективность зависит от генотипа растения-хозяина. Полученные данные указывают на потенциальную возможность борьбы с заболеванием и в полевых условиях путем внекорневых подкормок макроэлементами питания.
Таблица4. Количество пустул листовой ржавчины на листьях проростков сортов озимой ржи в зависимости от предобработки смесью азотного и фосфорного удобрений
Номер каталога ВИР Название Количество пустул восприимчивого типа, обработка
без обработки за сутки до заражения
10417 Заречанская зеленоукостная 20,1 7,4
10429 Восход 1 46,6 10,0
10829 Саратовская 5 35,1 6,8
10924 Орловска 9 18,5 9,27
10956 Мининская 47,8 6,0
10974 Крона 18,7 9,9
11009 Савала 21,4 9,0
11290 Сибирская 82 15,75 5,8
11375 Кировская 89 39,0 5,6
11550 Таловская 33 7,5 0,6
11551 Альфа 31,3 3,7
11552 Валдай 10,5 4,0
11553 Чулпан 7 11,37 3,75
11558 Пышма 18,8 5Д
11626 Антарес 20,8 10,0
11640 Эра 17,7 7,7
11658 Татьяна 33,57 26,0
11714 Роксана 10,7 4,0
11737 Петровна 23,1 7Д
11743 Грань 17,0 10,6
11792 Московская 12 29,3 12,6
11806 Памяти Бамбышева 25,8 17,2
11808 Таловская 41 7,5 ОД
11816 Подарок 20,2 10,3
11819 Вавиловская 16,0 16,1
11822 Берегиня 15,8 13,7
НСР = 2,3
Выводы. На основании полученных экспериментальных данных можно сделать следующие выводы:
1. Вирулентность монопустульных изолятов возбудителя листовой ржавчины к растениям ржи изменяется под действием физического (температура) и химических (гидразид малеиновой кислоты, бензимидазол, соли калия, азота и фосфора) факторов, влияющих на патоген при его размножении на восприимчивом сорте хозяина.
2. Вышеперечисленные факторы изменяют агрессивность (количество пустул на единицу листовой поверхности и спорулирующая способность) популяции возбудителя листовой ржавчины при ее паразитировании на высоковосприимчивом сорте ржи.
3. Внекорневая подкормка проростков озимой ржи смесью азотного и фосфорного удобрения за сутки до заражения возбудителем листовой ржавчины приводила к статистически значимому снижению развития болезни на большинстве сортов; факт такого снижения и его степень зависит от сорта ржи.
Литература
1. Тырышкин Л.Г. Изменение вирулентности возбудителя листовой ржавчины пшеницы под действием элементов минерального питания // Известия Санкт-Петербургского аграрного университета. - 2014. - № 35. - С. 85-89.
2. Тырышкин Л.Г. Влияние элементов минерального питания на агрессивность возбудителя листовой ржавчины пшеницы Puccinia triticina Erikss // Известия Санкт-Петербургского аграрного университета. -2015.-№38.-С. 29-33.
3. Тырышкин Л.Г., Мишенькина О.Г., Захаров В.Г. Влияние факторов внешней среды на вирулентность и агрессивность возбудителя корончатой ржавчины овса // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2016. - № 42. - С. 82-86.
4. Тырышкин Л.Г. Изменение пораженности почти-изогенных по Lr генам линий мягкой пшеницы листовой ржавчиной под действием внекорневой подкормки азотным удобрением // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. -2014.-№37,-С. 44-48.
5. Mains Е.В., Jackson H.S. Physiological specialization in leaf rust of wheat, Piiccinia triticina Erikss // Phytopath. - 1926. - V. 16. - № 1. - P. 89-120.
6. Солодухина O.B. Генетические основы селекции озимой ржи на устойчивость к ржавчине и мучнистой росе: Дис... докт. биол. наук. - СПб.: ВИР, - 2003. - 283 с.
Literatura
1. Tyryshkin L.G. Izmenenie virulentnosti vozbuditelya listovoi ijavchiny pshenicy pod deistviem elementov mineral'nogo pitaniya // Izvestiya Sankt-Peterburgskogo agrarnogo universiteta. -2014.-№35,-S. 85-89.
2. Tyryshkin L.G. Vliyanie elementov mineral'nogo pitaniya na agressivnost' vozbuditelya listovoi ijavchiny pshenicy Puccinia triticina Erikss // Izvestiya Sankt-Peterburgskogo agrarnogo universiteta.- 2015. -№ 38. - S. 29-33.
3. Tyryshkin L.G., Mishen'kina O.G., Zaharov V.G. Vliyanie faktorov vneshnei sredy na virulentnost' i agressivnost' vozbuditelya koronchatoi ijavchiny ovsa // Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2016. - № 42. - S. 82-86.
4. Tyryshkin L.G. Izmenenie porajennosti pochti-izogennyh po Lr genam linii myagkoi pshenicy listovoi ijavchinoi pod deistviem vnekornevoi podkormki azotnym udobreniem // Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2014. № 37. S. 44-48.
5. Mains E.B., Jackson H.S. Physiological specialization in leaf rust of wheat, Puccinia triticina Erikss // Phytopath. - 1926. - V. 16. - № 1. - P. 89-120.
6. Soloduhina O.V. Geneticheskie osnovy selekcii ozimoi rji na ustoichivost' k ijavchine i muchnistoi rose: Dis... dokt. biol. nauk. SPb.: VIR, - 2003. - 283 s.
