CC BY
19
УДК 624.072.014.2-415.046.2
DOI 10.1555/2409-3203-2017-0-10-112-116
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АНАМОРФЫ ОГУРЦА
Тимошенко Николай Николаевич
к.с-х.н., доцент кафедры агроинженерии ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ Ачинский филиал Россия, г. Ачинск
Аннотация: Морфологические особенности анаморфы P.cubensis . Морфология органов полового размножения P.cubensis. Морфологические и структурные особенности P.cubensis. Взаимодействие мицелия P.cubensis с клетками хозяина.
Ключевые слова: Пероноспороз.
MORPHOLOGICAL FEATURES OF P.CUBENSIS ANAMORPH. CUCUMBER
Nicolay N. Timoshenko
PhD in Agricultural sciences, Associate Professor at the Department of Agroengineering Achinsk branch of the Krasnoyarsk State Agrarian University Russia, the city of Achinsk
Abstract: Morphological features of P.cubensis anamorph. Morphology of the reproductive organs P.cubensis. Morphological and structural features of P.cubensis. Interaction of P.cubensis mycelium with host cells.
Keywords: Peronosporosis.
Морфологические особенности анаморфы P.cubensis
За последние 80-90 лет накоплен обширный теоретический материал, отражающи й морфологические параметры гриба P.cubensis.
Мицелий гриба несептированный, интерцеллюлярный, развивается в мезофиле, но проникает внутрь покровной ткани (Кузнецов Н.Н., Савочкина А.Я., 1979; Ростовцев С.И., 1908). Гаусторий яйцевидной (Гапоненко Н.И., 1972; Дудка И.А., Вассер С.П., Эланская И.А., 1982), лапчатой, конической, копьевидной формы или в виде гроздевидных образований, иногда с веточками (Palty J., Cohen Y., 1980).
На поверхности растения конидиеносцы выходят пучками через устьичные отверстия с нижней стороны листовой пластинки. Конечные ветви отходят под прямым, острым или тупым углом, заостренные или тупые, часто неровные - 3-16 мм. На их вершинах формируются лимоновидные, эллипсоидальные или широкоовальные с сосковидным выступом на вершине, оливково-серые с фиолетовым оттенком в массе конидии.
Из конидий гриба при 16.. ,18°С в капельно-жидкой влаге через 2-3 часа наблюдается обильный выход протоплазматической массы, вскоре распадающейся на шесть бобовидных зооспор с двумя жгутиками.
М.М. Левитин (1967) описывает возбудителя, как имеющего хорошо дифференцированные дихотомически разветвленные бесцветные конидиеносцы, выходящие с нижней стороны листовой пластинки через устьице, споры сероватые яйцевидной формы с маленькими сосочками на конце.
Л.М. Мосиевская, М.Т. Куликова (1977) приводят данные о том, что конидиеносцы грибы формируются пучками, в верхней части разветвлены неправильно дихотомически, со слабоизогнутыми ветвями, после третьего порядка отходящие под острым углом.
Зооспорангии прорастают в ростовую трубочку, т.е. функционируют как конидии, которые всегда прорастают гиорой, т.е. это настоящие конидии по способу распространения и прорастания. Зооспорангиеносцы, или конидиеносцы, по внешнему виду отличаются вегетативных органов гриба, так как имеют характерное дихотомическое ветвление и на поверхность пораженного листа выходят через устьица по 2-7, реже одиночно.
Зооспорангиеносцы у основания вздутые, выходят из устьиц, веточки 2-6 кратно дихотомически разветвленные (Станявичене С.Ю., 1988; Тимченко В.И., Михайлов Ю.А., 1989; Parris G.K., 1951). На окончаниях зооспрангиеносца формируется зооспорангий.
Зооспорангий серого или оливково-фиолетового цвета, яйцевидный или эллипсоидальный, как правило, с сосочком на наружном конце. В некоторых регионах (Украина, Краснодарский край, Абхазия) зарегистрированы зооспорангии правильной формы без сосочка, количество их в популяции достигает 22% (Гринько Н.Н., Жердецкая Т.Н., 1991).
Прорастая, зооспорангий продуцирует от 2 до 16 зооспор с двумя боковыми жгутиками. После непродолжительного периода покоя зооспоры прорастают, образуя зародышевую трубку (Weit B., Neuhaus W., 1990).
Нет единой точки зрения по вопросу о влиянии температуры и относительной влажности воздуха на величину органов бесполого спороношения. Наряду с данными о том, что факторы среды не влияют на размер зооспорангия (Кузнецов Н.Н., 1979; Тимченко В.И., Михайлов Ю.А., 1989) существует противоположная точка зрения, согласно которой размер зооспорангиеносцев и зооспорангиев зависит от температуры, при которой они формируются. На инфицированных листьях огурца в местах контакта с водой во время образования зооспорангиев обнаруживаются макрозооспорангии. Морфологические признаки гриба варьируют на разных растениях-хозяевах (Waterhouse G.M., Brothers N.P., 1981).
Обнаруженные на листьях огурцов ооспоры в странах бывшего СССР (Гапоненко Н.Н., 1972; Левитин М.М., 1967; Ростовцев С.И., 1903), Японии (Kurosawa E., 1927), Италии (Ercole D.N., 1975), Северном Китае (Chon C.F., Sung C.C., 1961), Австрии (Bedlan G., 1989), как правило, имеют сферическую форму. Реже встречается обратнояйцевидная до эллипсоидальной форма. Оболочка гладкая, прозрачная или бледно-желтая, нередко на ее поверхности присутствуют маслянистые пятна.
При формировании ооспор на других растениях-хозяевах изменчивость диаметра их менее выражена. Оогоний обратнояйцевидный до эллипсоидальной или неправильной грушеобразной формы. Параметры антеридия находятся в два раза меньше, чем оогония.
Во время вегетационного периода основным источником инфекции являются органы бесполого размножения. Зооспорангиеносцы чаще выходят через устьица по 2-3-5, возможен выход через ткань эпидермиса. В верхней части зооспорангиеносцы неправильно дихотомически разветвленные, имеют слабоизогнутые ветви третьего - пятого порядка, отходящие под острым углом. Конечные ветви отходят под прямым, тупым или острым углом. Зооспорангии формируются на ветвях зооспорангиеносца. Вначале на вершине зооспорангиеносца появляется вздутие - зачаток зооспорангия, затем в основании вздутия развивается септа. Поверхность сформировавшегося зооспорангия покрыта мелкими
бугорками разной величины (в среднем 10 экз./мм2), которые отсутствуют на сосочке, имеющем вытянутую форму.
Размер зооспорангиев зависит от стадии патогенеза и восприимчивости сорта. На устойчивом сорте Миг и восприимчивом Вязниковский 37 как длина, так и ширина зооспорангия существенно различались. Особенно наглядно это заметно в начальной стадии их развития. Типичные размеры зооспорангия раньше формируются на восприимчивом сорте. Однако в период массового развития заболевания и в конце вегетационного периода растения-хозяина различия между рассматриваемыми параметрами сглаживаются. В популяции формируются идентичные (по длине и ширине) конидии патогена, чему способствует перекрестная инокуляция.
Не исключена возможность сезонной изменчивости формы конидий, связанной с подготовкой вида к неблагоприятным условиям, поскольку энергетические затраты на формирование шарообразной оболочки будут наиболее низкими.
Независимо от степени восприимчивости сорта к P.cubensis в конце каждого инкубационного периода возрастает количество умеренных зооспорангиев. Изменение формы связано с увеличением длины, в то время как ширина остается довольно стабильной.
После разрушения внутренней перегородки зооспорангия происходит отделение его от зооспорангиеносца. Зооспорангии прорастают в присутствии капельно-жидкой влаги. Часть из них при этом набухает, происходит разделение содержимого на отдельные участки. Выход зооспор питиоидным и сапролегноидным способом происходит через четко выраженную перфорацию, образующуюся в результате растворения гладкого сосочка.
Вышедшие зооспоры бесцветные, бобововидной формы, с двумя тонкими жгутиками. Движение зооспор зависит от условий окружающей среды и длится от 10-30 минут до 20-24 часов. В отсутствие питающего растения, зооспоры относительно быстро лизируются. При наличии соответствующего субстрата происходит инцистирование зооспоры, жгутики при этом втягиваются внутрь, сливаясь с плазмолеммой клетки. Тело зооспоры прорастает с образованием мицелиальной трубки, при помощи которой гриб внедряется в устьице растения. После проникновения внутрь ткани растения-хозяина начинается собственно паразитическая стадия развития патогена.
Гриб формирует несептированный межклеточный мицелий (ММ), толщина инфекционных гиф при этом варьирует в широких пределах. ММ находится в тесном контакте с клетками мезофилла листа. В зоне контакта клетки растения-хозяина утолщены в 2-3 раза по сравнению с частью оболочки той же клетки, не контактирующей с мицелием.
В ряде случаев контакт мицелия с клеткой мезофилла приводит к формированию гаустория. В зоне контакта базальная часть гифы утолщается и плотно примыкает к оболочке клетки растения. За счет локального ферментированного лизиса происходит перфорирование оболочки растения, тонкий вырост гриба проникает в периплазматическое пространство. Апикальная часть выроста расширяется и формирует тело гаустория.
Форма гаустория зависит от его возраста и степени совместимости растения-хозяина и патогена. Сначала гаусторий имеет округлую форму, позже, по мере развития, он может приобретать пальчатую или гроздевидную форму. Попытка внедрения гаустория при несовместимых комбинациях приводит к образованию папиллы или мелких недоразвитых гаусторий, иногда они некротизируются.
Ультраструктура межклеточного мицелия (ММ) - оболочка двухслойная, внутренний слой средней электронной плотности. Гифы содержат ядра с ядрышками, митохондрии с параллельно расположенными кристаллами, цитоплазма довольно высокой электронной плотности содержит рибосомы, вакуоли - некоторые с электронно-плотными включениями округлой формы, липидные глобулы (узкие цистерины эндоплазматического ретикулума). Отличительной чертой гаусториев является повышенное, по сравнению с мицелием, содержание митохондрий.
Под влиянием межклеточного мицелия (ММ) происходит разъединение клеток растения-хозяина, разрыв плазмодесм, что приводит к гибели цитоплазматического содержания клеток. При несовместимых комбинациях в клетке при контакте с ММ наблюдается концентрация цитоплазматических органелл в зоне контакта клеточной стенки растения-хозяина и патогена. Клеточная стенка растения-хозяина утолщается.
Характер контакта патогена с клеткой растения-хозяина определяется восприимчивостью сорта. При несовместимых комбинациях в большинстве случаев гаустории мелкие, окружены толстым слоем экстрагаусториального матрикса (ЭГМ) -полисахаридной капсулы, основным компонентом которой является каллоза. ЭГМ заключен между оболочкой гаустория и экстрагаусториальной мембраной (ЭМ), контактирующей с клеточной стенкой растения-хозяина.
Структура ЭГМ неоднородна и включает две зоны различной электронной плотности. При совместимых комбинациях ЭГМ тонкий, при несовместимых - толщина его значительно выше. ЭМ сильно цидулирована (впячивания и выпуклости). С ней тесно контактирует эндоплазматический ретикулюм. В зоне взаимодействия ЭМ с клеточной стенкой растения-хозяина отмечен на наблюдавшийся ранее контакт ЭМ с митохондрией растения-хозяина путем образования выступа. В зоне контакта с гаусторием цитоплазма клетки растения-хозяина содержит многочисленные липидные глобулы, свидетельствующие о нарушении метаболизма.
Вокруг молодых гаусторий митохондрии увеличиваются в объеме, ЭГМ становится плотным со светлыми, частично разрушенными кристаллами. Значительная часть клеток растения-хозяина некротизируется, вероятно, в силу реакции сверхчувствительности.
Таким образом, методом световой и электронной микроскопии выявлено изменение структуры клеток разных по устойчивости к пероноспорозу сортов огурца на внедрение возбудителя заболевания (P.cubensis).
Полученные данные согласуются с результатами изучения патогена на разных по устойчивости сортообразцах дыни. Обнаруженный таксис клеточных органелл в сторону инфекции раньше отмечен на листьях пшеницы, пораженных желтой ржавчиной (Puccinia striiformis Westend).
Характер формирования и проникновения в клетку растения-хозяина гаустория, образование экстрагаусториального матрикса, величина экстрагаусториальной мембраны в зависимости от степени совместимости сорта растения-хозяина и патогена в большинстве не противоречит ранее полученным данным для представителей пероноспоровых грибов (Новотельнова Н.С., Пыстина К.А., Голубева О.Г., 1979).
Отмеченный контакт экстрагаусториальной мембраны с митохондрией растения-хозяина требует более детального изучения.
На основе полученных данных можно заключить, что на устойчивых образцах (огурец, дыня) в ответ на проникновения патогена происходят структурные изменения -отложения каллозоподобных веществ вдоль внутренней поверхности с клеточной стенки растения-хозяина, капсулирование гаусторий, одревеснение клеточных стенок растения-хозяина.
Клетки мезофилла и эпидермиса, включая устойчивые, отмирают, что предотвращает рост интерцеллюлярного мицелия и подавляет спороношение. На восприимчивом сорте (совместимые комбинации) подобные процессы начинаются, когда симптомы заболевания развиты, и на зрелых пятнах отмечаются формирование органов спороношения патогена.
Список литературы:
1. Кошникович В.И., Щербинин А.Г., Тимошенко Н.Н. Пероноспороз огурца: монография. - Новосибирск, 2008. - 214 с.
2. Кузнецов Н.Н. Ложная мучнистая роса огурца и меры борьбы с ней/ Н.Н. Кузнецов, А.Я. Савочкина// Вопросы повышения эффективности с-х производства на Сахалине. - Южно - Сахалинск, 1979. - Вып.3. - с. 89-93.
3. Ростовцев С.И. Фитопатология. Болезни и повреждения растений: руководство по их распознаванию и лечению для студентов, агрономов, лесоводов, садоводов и огородников/ С.И. Ростовцев. - 3е изд. - М., 1908, - с.96-106.
4. Гапоненко Н.И. Семейство Peronosporaceae Средней Азии и Южного Казахстана (определитель) / Н.И. Гапоненко. - Ташкент, 1972. - 342 с.
5. Дудка И.А. Методы эксперементальной микологии: справочник / И.А. Дудка, С.П. Вассер, И.А. Элланская и др. - Киев, 1982. - 550с.
6. Palti J. Downy mildew of cucurbits (Pseudoperonosporosa cubensis) the fungus and its bosts, distribution, epidemiology and control// Palty J., Cohen Y.// Phytoparasitica. - 1980.- Vol.8, №2 - P.109-147.
7. Левитин М.М. Пероноспороз огурцов / М.М. Левитин // Картофель и овощи. -1967. - №3. - с. 36-38.
8. Мосиевская Л.М. болезни бахчевых культур. / Л.М. Мосиевская, М.Т. Куликова. - Л.: Колос. Ленингр. Отд-ие, 1977. - с. 29-30.
9. Станявичене С.Ю. Эпифитотия пероностороза огурца в Литовской ССР / С.Ю. Станявичене // Тр. А.Н. Лит. ССР - 1988. Сер.1. №2- с.68-73.
10. Тимченко В.И. Биологические особенности возбудителя ложной мучнистой росы огурца / В.И. Тимченко, Ю.А. Михайлов // Защита раст. (Москва). - 1989. - №3. - с. 42-43.
11. Parris G.K. Preservation of the spores of the cucurbit downy mildew fungus by freezing detached leaves / Parris G.K.// Plant Disease Reporte. - 1951. - Vol. 35, № 1. - P. 52-53.
12. Гринько Н.Н. Пероноспороз огурца / Н.Н. Гринько, Т.М. Исердецкая. - Минск, 1991. - 52с.
13. Weit B. Biologie and Bekampfung des Falschen Mehltaus der Gurce (Pseudoperonospora cubensis (Berk. Et Curt.) Rostov.)/ Weit B., Neuhaus W. // Machr. - Bl. -Pflanzenschutz DDR - 1990. - N1. - s.5-8.
14. Waterhouse G.M. The taxomony of Pseudoperonospora / Waterhouse G.M., Brothers N.P. // Mycol. Pap. Com. Mycol. Inst. - 1981. - №148ю - p. 1-28.
15. Ercole D.N. La peronospora del cetriolo in coltura protetta / Ercole D.N. // Informatore Fitopatologico. - 1975. - № 25(7). - p. 11-13.
16. Chon C.F. A brief report of the diecovery of cospores of downy mildew of cucumbers (Pseudoperonospora cubensis) / Chon C.F., Sung C.C. // Rev. appl. Mycol. - 1961. Vol. 40. - P. 393-394.
17. Bedlan G. Erstmaliger Nachwies von oosporen von Pseudoperonospora cubensis an Gewachshausgurken in Osterreich / Bedlan G. // Pflanzenshutsberichte. - 1989. - vol.50, №3. -p.119-120.
18. Новотельнова Н.С. Пероноспоровые грибы - патогены культурных растений в СССР: справочник по диагностике и методам иследования / Н.С. Новотельнова, К.А. Пыстина, О.Г. Голубева. - Л., 1979. - 145с.
