CC BY
78
DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10612 УДК 635.21:632.4:632.951
КРАТКОСРОЧНАЯ ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ФИТОФТОРОЗА И АЛЬТЕРНАРИОЗА КАРТОФЕЛЯ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ
В. В. ВАСИЛЬЧЕНКО, аспирант (e-mail: vasilcenkoviktoria16@gmail.com)
А. Н. СМИРНОВ, профессор (e-mail: smirnov@timacad.
ru)
Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева, ул. Тимирязевская, 49, Москва, 127550, Российская Федерация
Резюме. Оценивали вклад сорта, патогена и инфекционной нагрузки в проявление агрессивности Phytophthora infestans и Alternaría alternata на дисках клубней картофеля сортов Жуковский ранний, Ред Скарлетт, Сарпо Мира, Луговской, Удача. После однократной инокуляции патогенами их инкубировали во влажных камерах в течение 12 суток при температуре 20...22 оС. Рассчитывали итоговый индекс агрессивности изолятов P. infestans 161 и A. alternata 10 ИИА = (РН*ИС)/ (ИП*ЛП), где РН - размер некроза, ИС - интенсивность споро-ношения, ИП - инкубационный период, ЛП - латентный период. Результаты обрабатывали методом трехфакторного дисперсионного анализа: фактор А - сорт, B - заражение зооспорангиями и зооспорами P. infestans, конидиями A. alternate и их смесью в соотношении 1:1 по объему, С - концентрация инокулюма. Максимальная концентрация составляла 30000 зооспорангиев P. infestans и 25000 конидий A. alternata в 1 мл, кроме того, изучали их разведения 1/2 и 1/4. Наибольший ИИА (1,00) регистрировали при заражении зооспорами фитофтороза сорта Жуковский ранний, наименьший - конидиями возбудителя альтернариоза (ИИА = 0,04) сорта Сарпо мира. Для сорта Луговский ИИА P. infestans составил 0,15.0,56, A. alternata - 0,28. 0,69; Ред Скарлетт - 0,57.0,73 и 0,21; Жуковский ранний - 0,56.1,00 и 0,16.0,20; Сарпо мира - 0,28. 0,89 и 0,04.0,15; Удача -0,71.0,83; 0,11.0,13 соответственно. ИИА смеси патогенов был средним между P. infestans и A. alternata. По мере снижения концентрации пропагул, значения ИИА уменьшались. Но при заражении P. infestans сорта Ред Скарлетт в разведении 1/4 ИИА был выше, чем в разведениях 1/2 (0,63 и 0,57 соответственно). У сорта Удача в максимальной концентрации ИИА был ниже, чем в разведениях 1/2и 1/4(0,71; 0,83 и 0,75). Ключевые слова: фитофтороз картофеля, альтернариоз картофеля, агрессивность, Phytophthora infestans, Alternaria alternata.
Для цитирования: Васильченко В.В., СмирновА.Н. Краткосрочная жизнеспособность возбудителей фитофтороза и альтерна-риоза картофеля в лабораторных условиях//Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 6. С. 49-52. DOI: 10.24411/02352451-2018-10612.
В России картофель поражают два основных заболевания - альтернариоз и фитофтороз. Ежегодные потери от них в случае появления эпифитотий могут оставлять 40 и 70 % соответственно [1, 2]. Необходимы защитные мероприятия, направленные на профилактику распространения и подавление всех вредоносных организмов в комплексе. Для оптимизации проведения этих мероприятий необходимо учитывать биологические особенности патогенов [3, 4, 5].
Сейчас в нашей стране практически отсутствуют зоны картофелеводства, свободные от опасных вредителей и патогенов [1]. Это делает культуру весьма уязвимой, требующей больших затрат сил и средств на проведение защитных мероприятий. Следовательно, в картофелеводстве особенно важно применение научно обоснованных зональных систем интегрированной защиты растений, базирующихся на возделывании устойчивых сортов как основного фактора регуляции и фитосанитарной стаби-
лизации агробиоценозов, их устойчивости к стрессам, обеспечивающего снижение пестицидной нагрузки и получение качественной продукции [6, 7, 8].
Распространение и развитие болезней определяется взаимоотношениями между патогеном и растением-хозяином, происходящими на фоне определенных условий внешней среды. Одни и те же факторы по-разному влияют на паразита и хозяина. Они могут быть благоприятны для одного и вредны для другого. Успех заражения зависит от количества и качества инфекционного начала, которое позволяет преодолеть защитный барьер, а также от того, насколько условия среды влияют на повышение агрессивности фитопатогена, способствуют его проникновению в ткани культурного растения и уменьшают устойчивость растительного организма.
В свою очередь, агрессивность патогена, как отражение краткосрочной жизнеспособности может служить первым решающим фактором во взаимодействии паразит-хозяин. Вторым будет способность растения противостоять патогену, что обычно обусловлено сортовой устойчивостью.
С этими двумя факторами связывают развитие аль-тернариоза и фитофтороза картофеля. Сейчас селекция культуры на устойчивость к альтернариозу только начинает развиваться, так как из-за потепления климата в последние годы это заболевание получило широкое распространение [9]. Количество исследований по этому заболеванию значительно меньше, чем по фитофторозу картофеля, хотя встречаемость и вредоносность обоих болезней сопоставима, особенно сейчас [10].
Цель исследований - оценить вклад сорта, патогенна и инфекционной нагрузки на проявление агрессивности Phytophthora infestans и Alternaria alternata на дисках клубней картофеля.
Условия, материалы и методы. Опыт закладывали в лаборатории сектора фитопатологии кафедры защиты растений РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева в октябре 2016 г. на 5 сортах картофеля с различной устойчивостью к фитофторозу: Жуковский ранний (умеренно восприимчивый), Ред Скарлетт (умеренно восприимчивый), Сарпо Мира (высоко устойчивый), Луговской (умеренно устойчивый), Удача (устойчивый) [11]. Сорта также оценивали на клубневую устойчивость к альтернариозу, поскольку по этому показателю сведения ограничены и новые данные представляют большую ценность.
Использовали изолят P. infestans 161, выделенный с листьев картофеля в 2014 г. во ВНИИ картофельного хозяйства имени А. Г. Лорха; изолят A. alternata 10, выделенный с листьев картофеля в 2012 г. в РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева.
В работе применяли широко апробированные методы [12, 13, 14, 15]. Картофельные диски помещали в чашки Петри, создавая условия влажной камеры и однократно заражали суспензиями патогенов. В течение опыта после инокуляции патогенами до финального учета их инкубировали в течение 12 суток при температуре 20... 22 оС и умеренном освещении. Для заражения готовили смыв P. infestans и A. alternata с чашки Петри, доводя до 30 000 зооспорангиев и 25 000 конидий в 1 мл воды
Таблица 1. Средние значения по вариантам при инокуляции клубневых дисков в различных вариантах
Сорт картофеля (А) ИИА при различных разведениях (С) Инфекционные структуры патогенов (В)
тах (С) 1/2 (С2) 1/4 (С)
Луговской (А1) 0,56 0,34 0,15 Р. infestans (В.,)
0,69 0,29 0,28 А. аИегпа(а (В2)
0,57 0,34 0,20 Р. infestans и А. alternata (В3)
Ред Скарлетт (А2) 0,73 0,57 0,63 Р. infestans (В.,)
0,21 0,21 0,21 А. alternata (В2)
0,21 0,37 0,30 Р. infestans и А. alternata (В3)
Жуковский ранний (А3) 0,70 0,56 1,00 Р. infestans (В.,)
0,20 0,20 0,16 А. alternata (В2)
0,22 0,60 0,38 Р. infestans и А. alternata (В3)
Сарпо мира (А4) 0,89 0,28 0,56 Р. infestans (В.,)
0,15 0,14 0,04 А. alternata (В2)
0,73 0,64 0,38 Р. infestans и А. solani (В3)
Удача (А5) 0,71 0,83 0,75 Р. infestans (В.,)
0,11 0,11 0,13 А. alternata (В2)
0,84 0,12 0,33 Р. infestans и А. solani (В3)
соответственно. Суспензию зооспорангиев хранили при температуре 5...7 оС для выхода зооспор. Затем часть суспензии смешивали с конидиями А. аПвта1а в максимальных концентрациях (исходные суспензии) в соотношении 1:1 по объему. Часть смешанной суспензии и чистых культур разбавляли дистиллированной водой. Инокуляцию клубней производили суспензией в концентрациях 1(тах), 1/2 и 1/4. При заражении зооспорами Р. 1Мвв1апв учеты делали в течение 5 суток инкубации, при заражении смесью Р. 1^вв1апв и А. аПвгпа1а, конидиями А. аПвгпа1а - 12 суток. Всего 45 вариантов в 4-х кратной повторности.
После этого определяли основные компоненты агрессивности патогенов в монокультурах и смеси ино-кулюма.
Размер некроза (РН) - оценивали визуально в баллах, в зависимости от того, какая доля поверхности клубня подвержена некротизации: 1 - до 10 %; 2 - от 11 до 30 %; 3 - от 31 до 60 %; 4 - от 61 до 90 %; 5 - от 91 до 100 %.
Интенсивность спороношения (ИС) - определяли визуально в баллах, в зависимости от того, какая доля поверхности клубня покрыта спороношением: 1 - до 10 %; 2 - от 11 до 30 %; 3 - от 31 до 60 %; 4 - от 61 до 90 %; 5 - от 91 до 100 %.
Инкубационный период (ИН) - время от заражения до появления признаков фитофтороза измеряли в сутках, фиксировали для каждой повторности варианта и усредняли.
Латентный период или период споруляции (ЛП) -время от заражения до появления мицелия измеряли в сутках, фиксировали для каждой повторности варианта и усредняли.
После определения и усреднения данных по вариантам подсчитывали итоговый индекс агрессивности (ИИА):
ИИА = (РН х ИС) / (ИП х ЛП).
Проводили дисперсионный трехфакторный анализ: фактор А (решающий) - сортовая устойчивость; фактор В - различные варианты заражения; фактор С - концентрация инокулюма.
Степень агрессивности (низкий, средний или высокий ИИА) определяли субъективно, относительно других вариантов опыта.
Результаты и обсуждение. Наибольший индекс агрессивности выявлен при заражении зооспорами P. iпfestaпs восприимчивого сорта Жуковский ранний в разведении 1/4. Это связанно с тем, что на восприимчивых сортах патоген в минимальной концентрации способен проявлять более агрессивные свойства, по сравнению с максимальным количеством инокулюма. При максималь-
ной концентрации патоген быстро развивается и площадь пораженной поверхности в начале развития значительно выше, чем при пониженной, но из-за эффектов самоин-гибирования при плотном расположении инфекционных структур его развитие в дальнейшем замедляется. Похожие результаты наблюдали и при заражении восприимчивого сорта Ред Скарлетт - в варианте с концентрацией 1/4 ИИА был выше, чем с 1/2 (табл. 1, рис.1).
Рис. 1. Инокулирование клубневых дисков картофеля сорта Жуковский ранний зооспорами P. iпfestaпs при концентрации 1/4 (5-й день).
У устойчивого (в соответствии с описанием в Госреестре) сорта Удача в максимальной в опыте концентрации ИИА был ниже, чем в вариантах с разбавлением. В опытах он проявил себя как восприимчивый. Можно предположить, что этот сорт по полевой устойчивости клубней будет вести себя как восприимчивый.
P. iпfestaпs в отношении сорта Сарпо Мира проявил высокий уровень агрессивности в максимальной в опыте концентрации, а при усреднении по вариантам - средний. Возможно, это связано с тем, что сорт, по сравнению с другими, имеет меньшие площади выращивания в Российской Федерации, что влияет на проявление агрессивных свойств к полевым популяциям P. iпfestaпs.
Только на сорте Луговской P. iпfestaпs показал низкий в контексте проведенного исследования уровень агрессивности - ИИА не превышал 0,56 (рис. 2). Сорт заявлен
Рис. 2. Инокулирование клубневых дисков картофеля сорта Луговской зооспорами Р. ¡МввТапв при максимальной концентрации (5-й день).
как устойчивый к фитофторозу и обладает высокой полевой устойчивостью, что подтверила статистическая обработка данных (табл. 2). По результатам дисперсионного анализа все три фактора - сорт, инфекционные структуры, концентрация инфекционной нагрузки оказывали влияние на распределение ИИА.
довательно, устойчивость этих сортов к фитофторозу при взаимодействии комплекса патогенов может не проявляться.
При заражении конидиями А. аПвгпа1а в начале инокуляции развивался бактериоз, а в дальнейшем появлялся мицелий гриба. Наибольший индекс агрессивности (0,69) отмечен на сорте Луговской при максимальной концентрации А. аПвгпа1а (рис. 3).
Рис. 3. Мицелий А. аПвгпаТа в клубневых дисках Сарпо Мира при максимальной концентрации.
В большинстве случаев, как при смешанном заражении, так и при инокуляции чистыми культурами по мере уменьшения концентрации зооспорангиев Р. ¡п1вв1апв и конидий А. аПвгпа1а величины ИИА патогенов снижались. Но были и исключения. К примеру, при заражении восприимчивого сорта Ред Скарлетт в разведении 1/4
Таблица 2. Статистический трехфакторный анализ ИИА при инокуляции клубневых дисков
Фактор А (сорт)
А1 (Луговской) А2 (Ред Скар- А3 (Жуковский ранний) А4 (Сарпо Мира) А5
летт) (Удача)
0,36 0,38 0,45 0,43 0,51
Фактор В (инфекционные структуры)
В1 (Р. infestans) В2 (Р. infestans и А alternata) В3 (А. alternata)
0,61 0,46 0,22
Фактор С(концентрация)
С1 (1макс) С (1/2) 0,42 С, (1/4) 0,36
0,5
НСР05 ^факт Р05 Различие
По фактору А 0,11 4,45 2,44 Существенное
По фактору В 0,14 8,708 3,07 Существенное
По фактору С 0,14 11,21 3,07 Существенное
Взаимодействие АС 0,11 6,37 2,01 Существенное
Взаимодействие ВС 0,14 5,03 2,44 Существенное
Взаимодействие АВ 0,14 13,79 2,01 Существенное
НСР05 для частных различий = 0,23
При оценке взаимодействия комплекса Р. Швв1апв и А. аПвгпа1а отмечено появление ранее скрытой бактериальной инфекции уже на 2-е сутки после инокуляции. В дальнейшем развивался вызванный А. аПвгпа1а некроз и спороношение. При заражении чистой культурой А. аПвгпа1а бактериальные симптомы появлялись в основном через 3-е суток после инокуляции, при заражении чистой культурой Р. ¡п1вв1апв- через 5 суток и в меньшей степени.
У сорта Удача, по сравнению с другими вариантами, присутствовал высокий уровень агрессивности возбудителя фитофтороза (0,71...0,75) и наименьший - возбудителя альтернариоза (0,11.0,13).
Отмечен высокий уровень ИИА при одновременном инфицировании Р. ¡п1вв1апв и А. аПвгпа1а высоко устойчивого сорта Сарпо Мира в максимальной концентрации (0,73), также как и устойчивого сорта Удача (0,84). Сле-
ИИА был выше, чем в варианте 1/2 (0,63 и 0,57 соответственно), а ИИА для А. аПвгпа1а при этих разведениях не менялся и составлял 0,21. У устойчивого сорта Удача при инокуляции в максимальной концентрации ИИА был ниже, чем в разведениях 1/2 и 1/4 (0,71; 0,83 и 0,75 соответственно).
В целом, оценивая сорт Удача, необходимо отметить, что для него получено много высоких (в контексте проведенного исследования) значений ИИА (0,71.0,83) Р. ¡п1вв1апв, по сравнению с остальными исследованными сортами. Это противоречит сведениям о его высокой клубневой устойчивости к фитофторозу, клубневая устойчивость к альтернариозу подтверждена (ИИА для А. аПвгпа1а не превышал 0,13). Это важное наблюдение для такого распространенного в России сорта на фоне значительного инфекционного фона в последние годы именно по альтернарии [9].
Для суперустойчивого к фитофторозу сорта Сарпо мира также получены отдельные высокие (в контексте проведенного исследования) величины ИИА (0,64.0,69) Р. iпfestaпs. Для А. alterпata и смеси патогенов ИИА были ниже, чем ИИА Р. iпfestaпs, на всех сортах (не более 0,2), кроме Луговского, у которого величина этого показателя была такой же, как и для возбудителя фитофтороза - от 0,28 до 0,69.
В целом, смесь патогенов продемонстрировала промежуточный (среднее значение ИИА = 0,46) уровень агрессивности между уровнями Р. iпfestaпs (средний ИИА = 0,61) и А. alterпata (ИИА = 0,22). В основном он определялся вкладом зооспор Р. iпfestaпs, а на клубневых дисках сорта Луговской - и конидий А. alterпata, и зооспор Р. iпfestaпs.
В своей работе мы столкнулись с проблемой полного отсутствия контроля зараженности бактериальными патогенами клубней картофеля, предназначенных для посадки. При этом визуальные и лабораторные микро-
биологические методы не могут дать объективную информацию о видах выделяемых бактерий.
Выводы. В результате проведенных исследований установлено, что наименьшая агрессивность Р. iпfestaпs проявлялась на клубневых дисках сорта Луговской (максимальный в опыте ИИА = 0,56), А. alterпata - на клубневых дисках сорта Удача (максимальный в опыте ИИА = 0,13).
Наибольшее поражение клубневых дисков регистрировали при заражении зооспорами возбудителя фитофтороза (ИИА = 1,00) сорта Жуковский ранний, самое низкое - конидиями возбудителя альтернариоза (ИИА = 0,04) сорта Сарпо мира. Максимальный в опыте ИИА А. alterпata регистрировали на сорте Луговской (0,69). Заражение смесью зооспор и конидий возбудителей, как правило, вело к промежуточному проявлению агрессивности патогенов.
Наибольшее заражение клубневых дисков наблюдали не только при максимальной концентрации инокулюма возбудителя, но и при разведениях 1/2 и 1/4.
Литература.
1. Картофель. Выращивание, уборка, хранение/Д. Шпаар, А. Быкин, Д. Дрегер и др. Торжок: ООО «Вариант», 2004. 464 с.
2. Смирнов А. Н. Оценка стратегий размножения и поддержания жизнеспособности оомицета Phytophthora infestans в связи с современными методами защиты картофеля и томата от фитофтороза: автореф. дис.... д-ра биол. наук. М., 2010. 44 с.
3. Оптимизация схем защиты картофеля от болезней/ М. А. Деревягина, А. В. Данин, С. В. Васильева и др. // Картофелеводство России: актуальные проблемы науки и практики: матер. Междунар. конгресса «Картофель. Россия - 2007». М: ФГНУ Росинформагротех, 2007. С. 30-40.
4. Simmons E. G. Alternaria. An identification manual. CBS Fungal Biodiversity Centre. Utrecht, the Netherlands, 2007. 775 p.
5. Смирнов А.Н., Кузнецов С.А. Определение стратегий размножения и жизнеспособности полевых популяций Phytophthora infestans// Известия ТСХА. 2006. Вып. 4. С. 28-41.
6. Колорадский жук: распространение, экологическая пластичность, вредоносность, методы контроля/ В. А. Павлюшин, Г. И. Сухорученко, С. Р. Фасулати и др. // Защита и карантин растений. 2009. № 3 (Приложение). С. 1-32.
7. Burton W.G. Challenges for stress physiology in potato //American Potato Journal. 1981. Vol. 58. Рр. 3-14.
8. Bugiani R., Antoniacci L., Collina M. Early and Late Blight management in Italy// PPO - Special Repot. 2007. No. 12. Рр. 171174.
9. Ганнибал Ф.Б. Мониторинг альтернариозов сельскохозяйственных культур и идентификация грибов рода Alternaria. С.-Пб.: ВИЗР, 2011. 71 с.
10. Issiakhem F., Bouznad Z. In vitro evaluation of difenoconazole and chlorothalonil on conidial germination and mycelial growth of Alternaria alternata and A. solani causal agent of early blight in Algeria // PPO - Special Report. 2010. No. 14. Pp. 297-303.
11. Сорта картофеля, возделываемые в России: 2009. Ежегодное справочное издание/Е. А. Симаков, Б. В. Анисимов, Н. П. Склярова и др. М.: Агроспас, 2009. 90 с.
12. Киселев Е. П., Аннеков Б. Г. Методика ускоренной оценки картофеля на устойчивость кмакроспориозу способом ко-нидиального заражения отдельных листьев // Сибирский вестник с.-х. наук. 1985. Т. 3. С. 45-48.
13. Kadish D., Grinberger M., Cohen Y. Fitness of metalaxyl sensitive and metalaxyl resistant isolates of Phytophthora infestans on susceptible and resistant potato cultivars // Phytopathology. 1990. Vol. 80. Pp. 200-205.
14. Мамонов А. Г., Васильченко В. В., Смирнов А. Н. Сравнение изолятов Phytophthora infestans, собранных с картофеля и томата, по проявлению агрессивности на клубневых дисках различных сортов картофеля // Известия ТСХА. 2012. № 5. С. 61-73.
15. Пенкин Р. В. Использование элементов прогноза, Силипланта и Циркона для снижения фунгицидной нагрузки при защите картофеля от альтернариоза: автореф. дисс. ... канд. биол. наук. М.: РГАУ-МСХА, 2012. 24 с.
SHORT-TERM VIABILITY OF PATHOGENS OF LATE BLIGHT AND ALTERNARIA SPOT OF POTATO UNDER LABORATORY CONDITIONS
V. V. Vasilchenko, A. N. Smirnov
Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy ul. Timiryazevskaya, 49, Moskva, 127550, Russian Federation
Abstract. The authors estimated the role of a cultivar, a pathogen and an infectious load on aggressiveness manifestation of Phytophthora infestans and Alternaria alternata on potato tuber slices of cultivars 'Zhukovsky Ranny', 'Red Scarlett', 'Sarpo Mira', 'Lugovskoj', 'Udacha'. After a single inoculation with pathogens, they were incubated in humid chambers for 12 days at a temperature of 20-22 C. A composite aggressiveness index (CAI) was calculated for the isolates 161 of P. infestans and 10 of A. alternata: CAI = (LA x SC) / (IP x LP), where LA is a lesion area, SC is a sporulation capacity, IP is an incubation period, LP is a latent period. The results were interpreted by means of a three-factor analysis of variance: factor А is a cultivar; factor B is contamination by P. infestans zoospores, A. alternata conidia, and there mixture in the ratio of 1:1 (v/v); factor С is a concentration of pathogen inoculum. The maximum concentration was 30,000 zoosporangia of P. infestans and 25,000 conidia of A. alternata in 1 mL, as well as their dilutions were tested (1/2 and 1/4). The greatest CAI (1.00) was registered at P. infestans inoculation of Zhukovsky Ranny cultuvar, the least CAI (0.04) was noted at inoculation of Sarpo Mira cultivar with A. alternata conidia. For Lugovskoj cultivar the cAi of P. infestans was 0.15-0.56, the CAI of A. alternata was 0.28-0.69; for Red Scarlett the value of these indices were 0.57-0.73 and 0.21, respectively; for Zhukovsky Ranny - 0.56-1.00 and 0.16-0.20; for Sarpo Mira -0.28-0.89 and 0.04-0.15, for Udacha - 0.71-0.83 and 0.11-0.13. He CAI of the pathogen mixture was average between P. infestans and A. alternata. As the concentration of the propagules decreased, the values of the CAI decreased. But at inoculation of Red Scarlett cultivar by P. infestans in the dilution of 1/4, the CAI was higher than in the case of 1/2 (0.63 and 0.57, respectively). For Udacha cultivar CAI was lower in the case of the maximal concentration than in the dilutions of 1/2 and 1/4 (0.71, 0.83 and 0.75, correspondingly). Keywords: potato late blight; potato early blight; aggressiveness; Phytophthora infestans; Alternaria alternata. Author Details: V.V. Vasilchenko, post graduate student (e-mail vasilcenkoviktoria16@gmail.com); A.N. Smirnov, D. Sc. (Biol.), prof. (e-mail smirnov@timacad.ru).
For citation: Vasilchenko V.V., A.N. Smirnov. Short-Term Viability of Pathogens of Late Blight and Alternaria Spot of Potato under Laboratory Conditions. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2018. Vol. 32. No. 6. Pp. 49-52 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10612.
