CC BY
6дренажного стока составляет 0,23 л/сек с га, спад уровня грунтовых год до критической глубины (2 м) понижается в течение одного месяца.
Список литературы
1. Аверьянов, С.Ф. Борьба с засолением орошаемых земель [Текст] / С. Ф. Аверьянов. - М. : Колос, 1978. - 288 с.
2. Волобуев, В. Р Мугань и Сальянская степь. Почвенно-мелиоративный очерк [Текст] / В. Р. Во-
лобуев. - Баку, 1951. - 132 с.
3. Волобуев, В. Р. Генетические формы засоления почв Кура-Араксинской низменности [Текст] / В. Р. Волобуев. - Баку, 1965. - 278 с.
4. Кац, Д. М., Шестаков В.М. Мелиоративная гидрогеология [Текст] / Д. М. Кац, В. М. Шестаков. - М., 1981. - 295 с.
5. Олейник ,Ф. Я. Гео-гидродинамика дренажа [Текст] / Ф. Я. Олейник. - Киев, 1981. - 283 с.
DRAINAGE EFFECT ON IRRIGATED LANDS
Kayrayev Ismail G., graduate student, Scientific proizvodstennogo association of Hydraulic Engineering and Land Reclamation Azerbaijan, ismayil602ismayil@gmail.com
In the article, considering the state of the existing reclamation Salyan steppe land, the results of the study of the drying of the open horizontal drainage on the most heavy saline soils in between channels decreases array. Irrigation without drainage conditions contributed to the strengthening of the processes of secondary salinization. The first drainage facilities in some farms Salyan steppe built in 1935-1936 . However, they are deficient, with large drain spacing, covered a small area and did not provide the expected improvement. At present, the collector-drainage system time in Salyan steppe is available on all irrigated land with an area of 77.8 hectares.
Key words: drainage, drain spacing, module drain, photo acting head, the decline of ground water level, efficiency drainage work
Literatura
1. Aver"yanov S.F. Bor'ba s zasoleniem oroshaemyh zemel'. M., «Kolos», 1978, 288 s.
2. Volobuev V.R. Mugan' i Sal'yanskaya step'. Pochvenno-meliorativnyi ocherk, Baku, 1951, 132 s.
3. Volobuev V.R. Geneticheskie formy zasoleniya pochv Kura-Araksinskoj nizmennosti. Baku, 1965, 278 s.
4. Kac D.M., SHestakov V.M. Meliorativnaya gidrogeologiya. M., 1981, 295 s.
5. Olejnik F. YA. Geo-gidrodinamika drenazha. Kiev, 1981, 283 s.
УДК 633.11:632.938
ИЗМЕНЕНИЕ ВИРУЛЕНТНОСТИ ВОЗБУДИТЕЛЯ МУЧНИСТОЙ РОСЫ ЯЧМЕНЯ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ФАКТОРОВ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ
КИЛАТ Наталья Сергеевна, соискатель, Федеральный исследовательский центр «Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова», sonata10077@gmail.com
СИДОРОВ Антон Викторович, студент, Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, sidan77@mail.ru
КОЛЕСОВА Мария Анатольевна, канд. биол. наук, Федеральный исследовательский центр «Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова», markolesova@ yandex.ru
ТЫРЫШКИН Лев Геннадьевич, д-р биол. наук, профессор, Федеральный исследовательский центр «Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова», tyryshkinlev@rambler.ru
Согласно современным представлениям вирулентность облигатных патогенов к растениям-хозяевам однозначно определяется аллельным состоянием генов, комплементарных олигогенам устойчивости растений. Ранее в наших исследованиях было показано изменение вирулентности изолятов возбудителя листовой ржавчины пшеницы к Lr генам под действием химических веществ и температуры. Цель работы - изучение влияния факторов среды на вирулентность возбудителя мучнистой росы к образцам культурного ячменя. Объектами исследования были монопустульные изоляты Blumeria graminis f. sp. hordei. Для изучения влияния факторов среды на вирулентность применяли оригинальный метод размножения изолятов на отрезках листьев восприимчивого сорта в присутствии исследуемых факторов и изучение их взаимодействия с экспериментальным набором образцов ячменя в отсутствии данных факторов. Впервые в мире показано изменение вирулентности патогена под действием абиотических факторов среды. Для изученного набора генотипов патогена присутствие бензимидазола, солей азота и фосфора при размножении гриба на восприимчивом сорте приводило к авирулентности изолятов на ряде образцов ячменя, к которым _© Килат Н. С., Сидоров А. В., Колесова М. А., Тырышкин Л. Г., 2016г._
Вестник РГАТУ, № 1 (29), 2016 ^-
они были вирулентны после размножения на отрезках листьев восприимчивого сорта, помещенных на воду. Размножение изолятов гриба в присутствии гидразида малеиновой кислоты, хлористого калия, а также при пониженной температуре разнонаправленно влияло на вирулентность в зависимости от изолята патогена. Очевидно, что в полевых условиях при изменении факторов внешней среды один и тот же генотип возбудителя мучнистой росы может различаться по вирулентности к конкретным генам устойчивости хозяина, и сам показатель «вирулентность» является в природных условиях варьирующей величиной. Полученные данные указывают на то, что теория взаимоотношения «ген-на-ген» не может быть абсолютно справедливой при взаимодействии проростков ячменя с изучаемым патогеном, поскольку она предполагает однозначную реакцию генотипа растения на заражение генотипом патогена, что, очевидно, неверно по результатам проведенных экспериментов.
Ключевые слова: монопустульные изоляты, мучнистая роса, проростки ячменя, вирулентность, бензимидазол, макроэлементы питания, температура, гидразид малеиновой кислоты, устойчивость, ген-на-ген.
Введение
Одной из важнейших физиолого-генетических характеристик биотрофных возбудителей болезней растений является вирулентность, т.е. способность конкретного генотипа патогена поражать конкретные генотипы растения-хозяина. Согласно общепринятым научным представлениям основной, если не единственный, фактор, детерминирующий данное свойство клона паразита - ал-лельное состояние его генов, комплементарных генам устойчивости хозяина. Восприимчивость хозяина (вирулентность гриба) наблюдается в том случае, если всем аллелям устойчивости растения противостоят строго специфичные для них (комплементарные) аллели вирулентности патогена; если хотя бы одному аллелю устойчивости противостоит аллель авирулентности гриба, то наблюдается реакция устойчивости растения (авирулентности патогена). Данный постулат, известный как теория «ген-на-ген», в настоящее время рассматривается как справедливый факт для большинства систем взаимодействия зерновых культур и их биотрофных патогенов. Однако в нашей предыдущей работе впервые в мире было показано, что вирулентность возбудителя листовой ржавчины пшеницы к почти-изогенным по Lr (leaf rust) генам линиям сорта Тэтчер изменяется при размножении монопустульных изолятов паразита в присутствии бензимидазола [1], солей азота, фосфора и калия [2], при разных температурах [3], при различных значениях кислотности субстрата [4], а также в присутствии гидразида малеиновой кислоты (ГМК) и бензиламинопурина (не опубликовано). Эти данные указывали на лабильность вирулентности возбудителя листовой ржавчины пшеницы, ее зависимости от факторов внешней среды. Кроме того, полученные результаты указывали на то, что взаимоотношения хозяин-патоген для данной конкретной системы взаимодействия является лишь частным случаем, поскольку предполагает однозначность результатов заражения одного растения одним генотипом паразита, чего не наблюдалось в экспериментах. Можно было предположить, что и для других систем взаимодействия зерновых культур с облигат-ными патогенами факторы внешней среды могут влиять на специфическую вирулентность генотипов возбудителей болезней. Помимо теоретического интереса выявление такого рода фактов
позволит оптимизировать существующие методы идентификации селекционно-ценных надежных источников устойчивости растений к болезням и разработать принципиально новые методы борьбы с ними. Цель настоящей работы - экспериментальная проверка гипотезы о возможном влиянии факторов внешней среды на вирулентность возбудителя мучнистой росы Blumeria graminis (DC.) Golovin ex Speer f. sp. hordei Em. Marchai к проросткам культурного ячменя Hordeum vulgare L.
Материалы и методы
Монопустульные изоляты B. graminis f. sp. hordei выделяли из природной популяции патогена, собранной в 2015 г. с листьев нескольких восприимчивых образцов ячменя в Северо-западном регионе России (поле Пушкинских лабораторий ВИР) и поддерживали на отрезках листьев сорта Пиркка, помещенных в кюветы на смоченную водой вату. Все эксперименты по выделению, размножению и изучению вирулентности изолятов гриба проводили на лабораторной светоустановке (22°С, постоянное освещение - 2500 люкс).
По 30 отрезков листьев сорта Пиркка помещали в кюветы на смоченную водой вату в одну строку плотно друг к другу и заражали одним мо-нопустульным изолятом возбудителя мучнистой росы. Кюветы накрывали стеклом и на 4 суток помещали на светоустановку. Затем по 3-4 отрезка листа переносили в чашки Петри на вату, смоченную водой либо растворами азотнокислого аммония (вариант N, концентрация соли 1,29 г/л), хлористого калия (вариант K, концентрация соли 0,48 г/л), гидразида малеиновой кислоты (вариант ГМК, концентрация химиката 10 мг/л), одноза-мещенного фосфорнокислого натрия (вариант P, концентрация соли 0,66 г/л) и бензимидазола (вариант Бл, концентрация химиката 40 мг/л). Чашку Петри с отрезками листьев на воде переносили на светоустановку с пониженной температурой (вариант 15°С), остальные чашки и исходную кювету - на светоустановку с температурой 22°С.
Экспериментальные образцы ячменя из Мировой коллекции ВИР выращивали на вате, смоченной водой, на светоустановке при 22°С. Отрезки полностью сформировавшихся первых листьев раскладывали в кюветы на смоченную водой вату в блоки: в каждом блоке по вертикали располагали отрезки листьев одного и того же растения образца ячменя; по горизонтали располагали от-
резки листьев нескольких экспериментальных образцов.
Каждый блок отрезков листьев заражали одним монопустульным изолятом возбудителя мучнистой росы, при этом каждую горизонтальную строчку заражали изолятом гриба, размноженным при влиянии определенного фактора внешней среды. Данный разработанный экспериментальный подход позволяет, во-первых, полностью исключить влияние изучаемого фактора непосредственно на растение и вычленить его воздействие только на клон патогена и, во-вторых, избежать ошибочной интерпретации данных, связанной с возможной генетической гетерогенностью коллекционных образцов ячменя. Кюветы с зараженными отрезками листьев помещали на светоустановку и через 7 суток типы реакции на заражение оценивали по шкале: 0 - отсутствие симптомов поражения;
1 - очень мелкие пустулы, окруженные некрозом;
2 - крупные пустулы, окруженные некрозом либо хлорозом; 3 - крупные пустулы без некроза и хлороза [5]. Типы реакции 0-2 соответствуют авиру-лентности изолята патогена (устойчивости хозяина), 3 - вирулентности патогена (восприимчивости хозяина).
Для подтверждения данных, полученных при инокуляции отрезков листьев, на уровне интакт-ных растений первые листья проростков ряда образцов ячменя размещали в кюветах горизонтально и заражали одним и тем же изолятом возбудителя мучнистой росы, размноженным в двух различных вариантах условий окружающей
среды; при этом по мере возможности места инокуляции были максимально отдалены друг от друга, Учет типов реакции проводили на 9-е сутки после инокуляции по вышеприведенной шкале.
Результаты В первом эксперименте была изучена вирулентность 5-и монопустульных изолятов В. graminis Г sp. hordei, размноженных в 5-и вариантах условий окружающей среды, к 5-и образцам ячменя. Результаты заражения отрезков листьев единичных растений хозяина приведены в табл.1; реакция отрезков листьев на заражение одним изолятом возбудителя мучнистой росы визуально представлена на рис.1. Полученные данные однозначно указывают на влияние факторов внешней среды при размножении изолятов возбудителя мучнистой росы на их вирулентность к образцам ячменя: только по вирулентности к образцу к-30225 (эффективный ген устойчивости т1о 11) такое влияние отсутствовало. Размножение изолятов в присутствии солей азота и бензимидазола всегда приводило к превращению «нормально» вирулентных клонов патогена в авирулентные к ряду генотипов хозяина; а размножение при низкой температуре и в присутствии соли калия имело разнонаправленный эффект в зависимости от клона возбудителя. Проверка вирулентности/авирулентности изоля-тов гриба, размноженных в различных условиях, на интактных растениях, подтвердила данные, полученные при анализе реакций отрезков листьев; реакция для 3-х случаев приведена на рис.2.
Таблица 1 - Типы реакции отрезков листьев 5-и образцов ячменя на заражение монопустульными изолятами возбудителя мучнистой росы после их размножения на восприимчивом сорте при различных условиях окружающей среды
Вариант размножения изолята Образец, номер каталога ВИР
19727 9187 11805 30225 28212 30237
Изолят 1
Вода 3 3 3 0 3 3
N 3 3 3 0 0 0
К 3 3 3 0 3 3
15° 3 2 3 0 0 0
Бл 0 3 3 0 3 2
Изолят 2
Вода 0 3 3 0 3 3
N 0 2 3 0 0 0
К 3 3 0 0 3 3
15° 3 3 3 0 3 0
Бл 0 0 3 0 3 3
Изолят 3
Вода 3 3 3 0 3 3
N 3 1 0 0 3 2
К 3 3 0 0 3 0
15° 3 3 0 0 3 3
Бл 0 0 3 0 0 0
Изолят 4
Вода 3 3 3 0 3 3
N 1 0 3 0 3 3
Вестник РГАТУ, № 1 (29), 2016
Продолжение таблицы 1
к 0 0 3 0 3 3
15° 3 3 3 0 3 3
Бл 3 2 3 0 3 0
Изолят 5
Вода 0 3 3 0 3 0
N 0 0 0 0 0 0
к 3 3 0 0 3 0
15° 3 3 0 0 3 3
Бл 0 0 0 0 3 0
Во втором эксперименте изучили вирулентность 4-х изолятов В. дгат^ Г sp. hordei, размноженных в 7-и вариантах условий окружающей среды, к 6-и образцам ячменя. Результаты заражения отрезков единичных растений приведены в табл.2. И для данного набора образцов хозяина подтверждается резкое влияние условия размножения патогена на его последующую вирулентность к образцам хозяина. Размножение изолятов в присутствии бензимидазола, солей фосфора и азота приводит в ряде случаев к их авирулентно-сти на образцах ячменя, к которым клоны гриба
были вирулентны после их размножения на отрезках листьев восприимчивого сорта, помещенных на воду. Присутствие соли калия приводит как к авирулентенности «нормально» вирулентного клона (изолят 8 на образцах кк-8110 и 8127), так и к обратной ситуации - вирулентности к образцам, к которым изолят был авирулентен после размножения на отрезках листьев в воде (изолят 3 на образцах кк- 8110, 8127 и 15066). Аналогичным образом влияют и размножение изолятов при пониженной температуре и в присутствии ГМК (табл.2).
Рис. 1 - Результаты заражения образцов ячменя изолятом 5 В. дгат^ Г sp. hordei
размноженным в разных условиях
Рис. 2 - Результаты заражения интактных растений ячменя изолятами В. дгат^ Г sp. hordei , размноженными в разных условиях
Таблица 2 - Типы реакции отрезков листьев 6-и образцов ячменя на заражение монопустульными изолятами возбудителя мучнистой росы после их размножения на восприимчивом сорте при различных условиях окружающей среды
Вариант размножения образец, номер каталога ВИР
изолята 7963 8110 8127 8129 7851 15066
Изолят 6
Вода 3 3 3 3 3 3
N 0 3 0 0 0 0
К 3 3 3 3 3 3
15° 3 3 3 0 3 3
Бл 0 0 0 0 0 0
ГМК 0 3 0 3 0 3
Р 0 0 0 0 3 3
Изолят 7
Вода 3 3 3 3 3 3
N 0 0 0 0 0 0
К 3 3 3 3 3 3
15° 0 3 3 3 3 3
Бл 0 0 0 0 0 0
ГМК 3 3 3 3 3 0
Р 0 3 3 3 0 0
Изолят 8
Вода 3 0 0 3 3 0
N 3 0 0 0 0 0
К 3 3 3 3 3 3
15° 3 0 0 0 3 3
Бл 3 0 0 0 0 0
ГМК 0 0 3 0 3 3
Р 3 0 0 0 0 0
Изолят 9
Вода 3 3 3 3 3 3
N 0 0 0 0 0 3
К 3 0 0 3 3 3
15° 3 0 3 3 3 3
Бл 3 0 0 0 0 0
ГМК 3 3 3 3 3 3
Р 0 0 0 0 0 3
Заключение
Проведенные исследования впервые в мире выявили изменение специфической вирулентности монопустульных изолятов возбудителя мучнистой росы к образцам ячменя под влиянием факторов внешней среды. Для изученного набора генотипов патогена присутствие солей азота и фосфора, а также бензимидазола при размножении гриба на восприимчивом сорте приводило к авирулентности изолятов на ряде образцов ячменя, к которым они были вирулентны после размножения на отрезках листьев восприимчивого сорта, помещенных на воду. Размножение изолятов гриба в присутствии гидразида малеиновой кислоты, хлористого калия, а также при пониженной (15°С) температуре разнонаправленно влияло на вирулентность в зависимости от изолята патогена. Очевидно, что в полевых условиях при изменении факторов внешней среды (в первую очередь температуры, содержании макроэлементов питания в почве) один и тот
же генотип возбудителя мучнистой росы ячменя может различаться по вирулентности к конкретным генам устойчивости хозяина, и сам показатель «вирулентность» является в природных условиях изменяющейся величиной. Мы предполагаем, что лабильность вирулентности гриба является одной из основных причин различий в
оценках устойчивости ячменя к болезни в одном регионе в разные годы, а также в один год в близлежащих регионах, и даже в пределах одного поля.
Кроме того, полученные данные указывают на то, что теория взаимодействия хозяин-патоген «ген-на-ген» не может быть справедливой при взаимодействии проростков ячменя с изучаемым патогеном, поскольку она предполагает однозначную реакцию конкретного генотипа растения на заражение конкретным генотипом патогена, что, очевидно, неверно по результатам проведенных экспериментов: один и тот же изолят возбудителя мучнистой росы может быть авирулентным либо
вирулентным на одном и том же образце ячменя в зависимости от того, в каких условиях он был размножен.
Список литературы
1.Тырышкин Л.Г. Повышение частичной устойчивости к листовой ржавчине почти-изогенных линий пшеницы с Lr генами под действием бен-зимидазола - результат изменения вирулентности патогена // Известия СПбГАУ, 2014. - № 34. - С. 50-54.
2.Тырышкин Л.Г. Изменение вирулентности возбудителя листовой ржавчины пшеницы под действием элементов минерального питания //
Вестник РГАТУ, № 1 (29), 2016
Известия СПбГАУ, 2014. - № 35. - С. 85-89.
3.Тырышкин Л.Г. Изменение вирулентности возбудителя листовой ржавчины пшеницы под действием температуры// Известия СПбГАУ, 2014. - № 36. - С. 33-38.
4.Тырышкин Л.Г. Влияние разных значений pH на вирулентность и агрессивность возбудителя листовой ржавчины пшеницы Puccinia triticina Erikss. // Известия СПбГАУ, 2015. - № 40. - С. 41-47.
5.Mains, E.B. Physiologic forms of barley mildew, Erysiphe graminis hordei Marchal / E.B. Mains, S.M. Dietz // Phytopathol., 1930. - V. 20. - P. 229-239.
CHANGING THE VIRULENCE BY BARLEY POWDERY MILDEW AGENT INFLUENCED BY THE
ENVIRONMENT FACTORS.
Kilat Natalya S., competitor, Federal Research Center "N.I.Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources", sonata10077@gmail.com
Sidorov Anton V., student, Saint-Peterburg State Agrarian Universiy, sidan77@mail.ru
Kolesova Mariya A., candidate of biological sciences, Federal Research Center "N.I.Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources", markolesova@yandex.ru
Tyryshkin Lev G., Professor, doctor of biological sciences, Federal Research Center "N.I.Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources", tyryshkinlev@rambler.ru
According to current view, virulence in obligate pathogens to host plants is unambiguously determined by allelic conditions of genes complementary to plant resistance oligogenes. Earlier we showed changes in virulence of wheat leaf rust pathogen to Lr genes under the influence of chemicals and temperature. The task of the present work was to study the effect of environmental factors on virulence in powdery mildew pathogen to cultivated barley samples. Monopustule isolates of Blumeria graminis f. sp. hordei were the objects of the investigation. To study the environmental factors influence to virulence we used original method of the isolates reproduction on susceptible variety leaf segments in presence of the factors and subsequent evaluation of their interactions with experimental sets of barley samples at absence of the factors effects. For the first time in the world changes in the pathogen virulence under abiotic environmental factors influence have been found. For the studied set of the pathogen genotypes a presence of benzimidazole, nitrogen and phosphorus salts at the fungus reproduction on susceptible barley variety led to avirulence of isolates to some barley entries to which they were virulent after reproduction on susceptible variety leaf segment placed on water. The pathogen isolates reproduction in the presence of maleic acid hydrazide, potassium chloride and at low temperature influenced virulence in adverse ways depending of parasite isolates. It is evident that under field conditions at changes of environmental factors the same pathogen genotype can differ in virulence to certain genes for resistance and the virulence per se is varying characteristic under laboratory and natural conditions. The obtained data indicated to the fact that a gene-for-gene theory could not be absolutely correct for barley seedlings interaction with powdery mildew pathogen since it presupposes unambiguous reaction of the plant genotype to inoculation with a certain pathogen genotype that is evidently not true according to the presented results.
Key words: monopustule isolates, powdery mildew, barley seedlings, virulence, benzimidazole, plant nutrient macroelements, temperature, hydrazide of maleic acid, resistance, gene-for-gene
Literatura
1. Tyryshkin L.G. Povyshenie chastichnoi ustoichivosti k listovoi rjavchine pochti-izogennyh linii pshenicy s Lr genami pod deistviem benzimidazola - rezul'tat izmeneniya virulentnosti patogena //Izvestiya SPbGAU, 2014. - № 34. - S. 50-54.
2.Tyryshkin L.G. Izmenenie virulentnosti vozbuditelya listovoi rjavchiny pshenicy pod deistviem elementov mineral'nogo pitaniya //Izvestiya SPbGAU, 2014. - № 35. - S. 85-89.
3.Tyryshkin L.G. Izmenenie virulentnosti vozbuditelya listovoi rjavchiny pshenicy pod deistviem temperatury// Izvestiya SPbGAU, 2014. - № 36. - S. 33-38.
4.Tyryshkin L.G. Vliyanie raznyh znachenii pH na virulentnost' i agressivnost' vozbuditelya listovoi rjavchiny pshenicy Puccinia triticina Erikss. //Izvestiya SPbGAU, 2015. - № 40. - S. 41-47.
5.Mains, E.B. Physiologic forms of barley mildew, Erysiphe graminis hordei Marchal /E.B. Mains, S.M. Dietz //Phytopathol., 1930. - V. 20. - P. 229-239.
