CC BY
80
УДК 632.3
Новый бактериальный патоген картофеля
К.П. КОРНЕВ,
научный сотрудник
Всероссийского НИИ фитопатологии
Е.В. МАТВЕЕВА,
заведующая лабораторией
Э.Ш. ПЕХТЕРЕВА, В.А. ПОЛИТЫКО,
старшие научные сотрудники
А.Н. ИГНАТОВ,
ведущий научный сотрудник
Центра «Биоинженерия» РАН
В последние годы существенно увеличилась вредоносность бактериозов на основных сельскохозяйственных культурах, включая картофель. Отчасти это вызвано появлением новых, более агрессивных групп фитопатогенных бактерий. В 2004 г нами впервые были выделены желтоокрашенные клавибакте-рии, вызывавшие поражение картофеля. В 2006-2008 гг. эпифитотии бактериозов картофеля в различных регионах Российской Федерации вызывали аналогичные штаммы.
Бактерии, принадлежащие к виду Clavibacter michiganensis [(Smith) Davis, Gillaspie, Vidaver et Harris], делятся по биохимическим и генетическим характеристикам и первичным растениям-хозяевам на 5 подвидов.
Подвид Стт - возбудитель бактериального рака томатов, карантинный объект, встречающийся в России и некоторых странах Европейского союза. Патоген в основном распространяется зараженными семенами и рассадой, также есть данные о переносе с зараженными растительными остатками. Томаты являются основными растениями-хозяевами, но в некоторых случаях естественная инфекция
также может поражать перец, баклажан и некоторые сорняки сем. Пасленовых.
Cms - возбудитель кольцевой гнили картофеля. В России встречается повсеместно. Достаточно небольшого числа зараженных клубней, чтобы при уборке и сортировке заразить целые партии картофеля. Картофель считается единственным природным хозяином для Cms. Характерным признаком этого патогена считается белый цвет колоний на питательной среде.
Первые штаммы желтопигменти-рованных бактерий рода Clavibacter были выделены из района глазков (покоящихся почек) у пораженных
Таблица 1
Происхождение желтопигментированных штаммов клавибактерий, выделенных из картофеля и других растений
Штамм Источник Сорт Год выделения
Cm1231 Калининград Нет данных 2006
Cm1239, Cm 1245-1248 Московская область Невский 2006
Cm1325, Cm1326 Калининград Нет данных 2006
Cm1519, Cm1520 Нижегородская область Нет данных 2007
Cm1617 Калининград Нет данных 2008
Cm1618-1624 Московская область Невский 2008
Cm1626 Калининград Нет данных 2008
Cm1628-1629 Нижегородская область Нет данных 2008
Cmm NCPPB2979T Английская национальная коллекция типовых культур ^М46364=1СМР2550= JCM9665=LMG7333) Нет данных
Cmm1201 Республика Татарстан Алькасар 2007
Cmm1233 Ивановская область Рапсодия 2007
Cms72 Московская область Нет данных -
Cms204 - Нет данных -
Таблица 2
Фенотипические и генетические свойства желтопигментированных штаммов Clavibacter michiganensis из картофеля
Признак Штамм
NCPPB2979T Cm 1231, 1326, 1520 Cm 1239, 1245, 1247,1248,1325,1519 Cm 1246 Cmm 1201 Cmm 1233 Cms 72 Cms 204
Рост на среде: CNS + + + + + + - -
TTC Слабый Слабый Слабый Слабый Слабый Слабый Слабый Слабый
Редуцирующие вещества: рибоза + + + + + + + +
сорбит - +/- - - - - + +
Утилизация: инулина - - - + - - + +/-
ацетата - - - - - - + +
формиата - - - - - - - -
Гидролиз: казеина - - - - - - - -
эскулина + + + + + + + +
ПЦР анализ: CMM5/CMM6 + + + + + + - -
PCA1/PCAR - - - - - - + +
кольцевой гнилью и визуально здоровых клубней картофеля, полученных из Калининградской области. В течение 2006-2007 гг. такие же бактерии выделяли неоднократно из вегетирующих растений с симптомами увядания и краевого некроза листьев и клубней картофеля из Московской, Калининградской и Нижегородской областей. Всего было выделено более 50 не отличавшихся по основным диагностическим фенотипическим признакам изолятов, из которых выбран 21 представительный штамм (табл. 1) из различных областей. Для сравнения фенотипических (физиологических) и генетических признаков использовали типовой штамм подвида и типичные штаммы Cmm и Cms из коллекций ВНИИФ и Станции защиты растений РГАУ-МСХА.
Все штаммы были протестированы на способность вызывать реакцию сверхчувствительности методом инфильтрации суспензии бактерий в листья табака сорта Xanthy и мирабилиса (Матвеева и др., 1990). Для определения круга растений-хозяев были взяты растения семейств Пасленовых, Капустных, Злаковых и Бобовых.
Основные свойства желтопиг-ментированных штаммов из картофеля и типовых клавибактерий были изучены в соответствии с Лабораторным руководством по опре-
делению фитопатогенных бактерий (Schaad et al., 2001).
Для изучения генетического разнообразия бактерий были использованы различные методы ПЦР анализа с праймерами, специфичными для всех подвидов Clavibacter michiganensis: CMM5/CMM6 и PCA1/PCAR.
Все тестируемые изоляты были грамположительными клавибакте-риями, с окислительным типом дыхания, росли на селективной среде CNS, образуя выпуклые круглые, непрозрачные, мукоидные от бледно-желтого до ярко-желтого цвета колонии, приблизительно 2-3 мм в диаметре, на среде ТТС наблюдался слабый рост. Все изоляты утили-
зировали ацетат и формиат, гидро-лизовали эскулин, но не казеин (табл. 2). Морфологические, биохимические и физиологические свойства исследуемых штаммов из картофеля были схожи со свойствами типового штамма Cmm.
Симптомы некроза и увядания проявлялись после искусственного заражения томатов и картофеля (см. рисунок), остальные виды сем. Пасленовых были устойчивы, только на некоторых растениях перца через две недели после инкубации появились слабые хлорозы на листьях. Заражение растений семейств Капустные, Злаковые и Бобовые показало их иммунность (табл. 3). Проявление болезни на растениях картофеля начиналось с краевых хлорозов листовой пластинки, переходящих затем в некрозы, листья засыхали и опадали, через короткое время стебель оголялся, растение отставало в росте и развитии.
Специфичный ПЦР анализ показал принадлежность всех исследуемых штаммов к подвиду michiganensis. Результаты ПЦР анализа с праймерами для подвида sepe-donicus показали единственное положительное прохождение реакции с типичными штаммами Cms. В результате изучения основных морфологических, фенотипических и генетических свойств штаммов был
Таблица 3
Реакция растений-хозяев на заражение штаммами Cmm из картофеля
Штамм
Растение-хозяин Cm 1231, 1245, 1325, 1519 Cm 1239, 1246, 1247,1248, 1326,1520 Cms 72 Cms 204 Cmm NCPPB2979T Cmm 1233, 1201
Перец Подарок Молдовы +/хлороз + - + + +
Баклажан Солярис - - - - - -
Картофель Удача + + + + - -
Томат F1 Кострома + + +/- + + +
Томат Carmello, Soprano + + - - + +
Капуста пекинская Ника - - - - - -
Капуста белокочанная F1 Transfer, Капуста листовая ISA454
Кукуруза Сахарная - - - - - -
Пшеница Энита - - - - - -
Люцерна Марусинская 425 - - - - - -
Симптомы, проявившиеся на листьях томатов после искусственного заражения штаммом 1248
сделан вывод об их принадлежности к отдельной физиологической группе в подвиде С!ау1Ьас!ег 1гл-сЫдапепэ^ виЬэр. тюЫдапепэ^. Штаммы, выделенные из картофеля, были однородны по диагностическим морфологическим, физиологическим и биохимическим свойствам и не отличались от свойств типового штамма Стт NCPPB2979T. Незначительные различия наблюдались в способности штаммов окислять сорбит. Диагностику патогена можно проводить методами, рекомендованными для Стт.
В поле заболевание проявляется в начале-середине июля. Источник инфекции в поле - растения из пораженных клубней. Патоген проникает в растения через гидатоды и механические повреждения. На ли-
стьях вдоль края появляются хлороз, пожелтение и позднее некроз, разрастающиеся вдоль жилок. Сосуды листового черешка темнеют. Пораженное растение отстает в росте, и через 3-4 недели после начала заболевания увядает. При благоприятных для болезни условиях растение погибает к началу августа. Заражение клубней бактериями происходит на ранних стадиях клуб-необразования. В отличие от кольцевой гнили, вызываемой подвидом вереСопюив, развитие болезни на клубнях замедлено, а максимальный вред причиняет поражение вегетирующих растений.
На клубне болезнь обнаруживают при продольном разрезе. Сосудистое кольцо имеет желтоватую и коричневую окраску. При слабом по-
ражении потемнение сосудов наблюдается только вокруг глазков. Позже поражение может распространиться на соседние ткани, включая и сердцевину. Зараженные растения и клубни сильнее поражаются другими фитопатогенными бактериями.
В результате проведенного исследования можно сделать вывод, что в России и в мире появился новый вредоносный патоген картофеля - физиологическая группа штаммов подвида Clavibacter michiganensis ssp. michiganensis, поражающих как томаты, так и картофель. Предлагается впредь называть такую группу штаммов «раса П» (race P-Potato) подвида Clavibacter michiganensis ssp. michiganensis.
На бюро Отделения защиты растений РАСХН
На очередном заседании 22 апреля были заслушаны доклады молодых ученых ВИЗР. Как отметил академик РАСХН, директор ВНИИФ С.С.Санин, это становится уже хорошей традицией, которую должны поддержать и другие институты.
Доклад старшего научного сотрудника ВИЗР Ф.Б. Ганнибала был посвящен видовому разнообразию фитопатогенных грибов р. Alternaría и их вредоносности на территории РФ. Тема актуальна не только для России, где вредоносность патогенов этого рода растет, но и для других стран. В США, например, на картофеле они наносят больший вред, чем фитофтора. Проблема заключается в том, что точную идентификацию токсигенных видов проводить трудно, таксономия запутанная, многие виды похожи, поэтому, наряду с морфологическими мето-
дами были использованы альтернативные - ИФА, ПЦР-анализ. Автором уточнен видовой состав, ареалы видов, поражающих разные культуры. Проведенные исследования позволяют оценить эволюционный потенциал видов этого рода, скорость приспособления патогенов к новым экологическим условиям, растениям-хозяевам, сортам, регионам, что особенно важно знать селекционерам. В перспективе планируется издание определителя видов рода Alternaría.
Заведующий карантинным пунктом ВИЗР А.В. Хютти представил доклад о структуре популяций возбудителя рака картофеля по вирулентности и ДНК-маркерам. По данным ВИЗР, число очагов этого карантинного заболевания в России растет, и предложенный метод экспресс-диагностики с помощью
ПЦР-анализа позволит грамотно организовать мониторинг по раку картофеля. Заместитель директора Всероссийского центра карантина растений В.А. Яковлева отметила, что положение с мониторингом агрессивных патотипов действительно неблагополучное, и предлагаемый метод позволяет решить эту проблему.
Об итогах работы в 2008 г. и задачах на 2009 г. ФГУ «Россельхоз-центр» рассказал заместитель директора центра Д.Н. Говоров. В ходе обсуждения его информации говорилось о необходимости более эффективного сотрудничества НИИ РАСХН и центра, в частности об упрощении получения оперативной информации о фитосанитарной обстановке в регионах, повышении квалификации сотрудников филиалов и референтных центров, об участии ученых в разработке нормативной информации по защите растений.
Т.С. ЧЕРТОВА
Поздравляем с юбилеем!
Академику РАСХН, доктору биологических наук, профессору М.С. Соколову исполнилось 75 лет.
Михаил Сергеевич родился 27 мая 1934 г. в п. Новогиреево Ухтомского района Московской области. В 1958 г. закончил плодоовощной факультет Московской сельскохозяйственной академии имени К.А. Тимирязева. После ее окончания работал главным агрономом колхоза в Истринском районе Московской области. В 1965 г. после обучение в очной аспирантуре МСХА защитил кандидатскую диссертацию, а затем работал научным сотрудником в НИИ гражданской авиации, Институте физиологии и биохимии и Институте агрохимии и почвоведения. В последнем он в течение 10 лет руководил лабораторией миграции и метаболизма пестицидов.
В 1982 г. М.С. Соколов защитил диссертацию на степень доктора биологических наук и перешел на работу в Северо-Кавказский НИИ фитопатологии заместителем директора по научной работе, а в 1986 г. возглавил институт.
В 1992 г. он был назначен директором вновь организованного Всероссийского НИИ биологической защиты растений Россельхозакадемии. При его активном непосредственном административном и творческом участии была сформирована и стала активно осуществляться научная тематика, сформированы новые лаборатории и на перспективу определены направления их научной деятельности, которые развиваются и в настоящее время.
За 45 лет научной деятельности М.С. Соколов лично и в соавторстве опубликовал свыше 400 научных работ, в том числе 6 монографий и более 20 авторских свидетельств и патентов на изобретения.
В своих научных трудах М.С. Соколов развивает актуальные направления современной фитопатологии и защиты растений — экотоксикологию и экологизированную защиту растений. Он первым в стране обосновал основные параметры агроэкологической и токсиколого-гигиенической оценки пестицидов и региональные нормы расхода пестицидов в зависимости от способности самоочищения агроландшаф-тов от их остатков. Вместе с учеными МГУ имени М.В. Ломоносова им разработана и внедрена в практику методика составления мелкомасштабных карт использования пестицидов и условий их детоксика-ции, а также карт фактического загрязнения земель-
ных угодии остатками стоиких, в том числе хлорорганических, пестицидов. Совместно со своими учениками он разработал серию методических указании и методик по проведению контроля загрязнения остатками пестицидов и радионуклидов почв, вод и растительных объектов. Эти методики используются в научных исследованиях и в работе контролирующих учреждении. Интересны работы М.С. Соколова по научному обоснованию приемов сорб-ционно - биологической детоксикации почв, в том числе и в случаях аварии-ного загрязнения сельскохозяиственных угодии высокими дозами гербицидов.
В изданной в соавторстве монографии «Экологизация защиты растений» М.С. Соколов обосновал пути и практические приемы получения экологически безопасного сельскохозяиственного сырья, пищевых продуктов и кормов в реальных условиях загрязнения агроландшафтов и агроценозов актуальными природными и антропогенными загрязнителями. По его инициативе и при непосредственном участии было начато издание региональных рекомендации «Биологическая защита растений — основа стабилизации агроэкосистем», обобщающих научные работы отечественных и зарубежных ученых. В настоящее время издано уже 5 выпусков. При активном творческом участии были разработаны и опубликованы основные положения современнои концепции биологической защиты растений. Большой научный вклад внес М.С. Соколов в исследования загрязнения сельскохозяйственной продукции микотоксина-ми и путей его снижения.
В настоящее время Михаил Сергеевич работает заместителем по науке генерального директора ООО «Биоформатек».
Михаил Сергеевич является членом редколлегий ряда научных журналов России. Под его руководством защищена одна докторская и ряд кандидатских диссертаций. Он ведущий рецензент научных отчетов институтов Отделения защиты растений РАСХН.
Свой юбилей М.С. Соколов встречает полным творческих планов. Его принцип — «будь готов изменить свои цели, но никогда не изменяй свои ценности».
О.А. МОНАСТЫРСКИЙ, заведующий лабораторией Всероссийского НИИ биологической защиты растений
