CC BY
129
УДК 632.9:633.1(571.51) В.С. Садыкова, П.Н. Бондарь
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГРИБОВ р. TRICHODERMA В ЗАЩИТЕ ЗЛАКОВ ОТ КОРНЕВЫХ ГНИЛЕЙ
В СИБИРИ
Альтернативой химическим способам защиты растений является разработка биологического метода, основанного на сохранении и насыщении биоценозов антагонистически активными в отношении фитопатогенов микроорганизмами. В этой связи широкое признание получили грибы рода Trichoderma, перспективы использования которых рассматриваются авторами статьи.
Ключевые слова: биоконтроль, антагонистическая активность, фитопатогены, Trichoderma.
V.S. Sadykova, P.N. Bondar PROSPECTS OF р. TRICHODERMA FUNGI APPLICATION FOR CEREALS PROTECTION FROM ROOT ROT IN SIBERIA
Alternative thing to the chemical ways of plants protection is development of the biological technique based on biocenosis preservation and saturation by the microorganisms antagonistically active in the relation to phytopa-thogenes. Trichoderma sort fungi received wide recognition and the prospects of their application are considered by the authors of the article.
Key words: biocontrol, antagonistic activity, phytopathogenes, Trichoderma.
Одними из наиболее вредоносных болезней ярового ячменя являются корневые гнили, потери от которых ежегодно составляют в Сибири (в зависимости от зоны) от 12 до 21%, или 2-7 ц на га, что превышает экономический порог вредоносности. Обследование почв показало, что в Сибири значительная их часть (41,6-52,3 %) заселена возбудителем черного зародыша в пять раз выше допустимого уровня - 100 конидий в 1 г воздушно-сухой почвы. Ежегодные исследования фитосанитарного состояния посевного материала свидетельствуют о хроническом и всеувеличивающемся заражении патогенами получаемого в крае зерна.
Интеграция методов в технологии возделывания зерновых культур предусматривает проведение целого комплекса мероприятий, направленных на оптимизацию развития как самих растений, включая селекцию и подбор сортов, так и ограничение экономического ущерба, причиняемого фитопатогенными микроорганизмами. Поиск биологических продуцентов, ограничивающих развитие фитопатогенных микроорганизмов, является основой для разработки биологических средств защиты растений, сочетающих антагонистические и ростостимулирующие свойства.
Исследованиями большого числа отечественных и зарубежных ученых показано, что основным сдерживающим фактором развития фитопатогенов в почве при возделывании злаков и овощных культур является антагонистическая активность грибов рода Tr^choderma. Однако отсутствие работ по отбору штаммов и применению этой группы микроорганизмов для защиты от черного зародыша семян зерновых культур, вызываемых грибами родов B^polar^s и Altemana, в сибирском регионе сдерживает их возможности при получении здорового сельскохозяйственного материала.
В настоящее время для борьбы с этим заболеванием в Сибири используются различные химические препараты, которые ведут к загрязнению семян, повышению токсичности почв, а также вызывают устойчивость у возбудителя инфекции и нарушение естественного микробиоценоза. Практическое применение методов биологической защиты сельскохозяйственных растений позволит успешнее проводить работу по ограничению массового распространения грибных болезней в аграрных комплексах.
Целью данной работы являлось изучение антагонистической активности сибирских штаммов грибов рода Trichoderma в отношении злаковых фитопатогенов родов Bipolaris и Altemaiia.
Предварительно была проведена фитосанитарная оценка семян ячменя сорта Красноярский 80 и пшеницы сорта КС 15 и выделены в чистую культуру фитопатогены родов Bipolaris и Alternaria. Исследования семян ярового ячменя урожая 2005 года показали, что инфицируемость их возбудителями «черного зародыша» составляет от 42 до 67 %. В результате анализа было выделено 8 изолятов. По совокупности признаков исследуемые возбудители корневых гнилей рода Bipolaris отнесены к трем видам: Bipolaris nodulosa, Bipolaris ellisii, Bipolaris zeae.
Как свидетельствуют авторы (Л.В. Коломбет, Ф.К. Алимова, Н.А. Заика, В.С. Садыкова и др. ) в ряде литературных источников, грибы Trichoderma проявляют видо- и штаммоспецифичность к разным видам фитопатогенов. Учитывая это, необходимо вести поиск активных штаммов-антагонистов среди местных представителей грибов этого рода.
Было оценено влияние 14 штаммов грибов рода Trichoderma, выделенных из почв на территории Средней Сибири и принадлежащих к видам: «МГ-97» Trichoderma asperellum, «МГ-6» Trichoderma asperellum, «Lg-1» Trichoderma sp., «К-12» Trichoderma asperellum, «М-99/5» Trichoderma harzianum, «Универсальный» Trichoderma harzianum, «31» Trichoderma asperellum, «ТН-4» Trichoderma citrinoviride, «Lg-2» Trichoderma sp., «119» Trichoderma sp., «ТСГ» Trichoderma sp., «ТСЛ-06» Trichoderma sp., «О-97» Trichoderma harzianum Rifai, «МК» Trichoderma citrinoviride Bissett.
Оценка гиперпаразитической активности, проведенная методом встречных культур, показала вариабельность фитопатогенов по спектру чувствительности в зависимости от родовой и видовой принадлежности. В ходе исследований установлено, что все виды Bipolaris и Alternaria в той или иной чувствительны к антагонистически активным микромицетам рода Trichoderma.
Высокую гиперпаразитическую активность в отношении обеих групп фитопатогенов проявляли штаммы Trichoderma: «ТСГ» Trichoderma sp., «ТСЛ-06» Trichoderma sp., «Mg-97» Trichoderma asperellum, «31» Trichoderma asperellum, «Mg-6» Trichoderma asperellum и «М99/5» Trichoderma harzianum. Индекс антагонизма составил от 29 до 35 баллов (табл. 1).
Максимальную гиперпаразитическую активность в отношении возбудителей «черного зародыша» проявил штамм «ТСГ» Trichoderma sp. Высокую активность показал также штамм «ТСЛ-06» Trichoderma sp. Для характеристики гетерогенности штаммов Trichoderma по антагонистической активности (включающую антибиотическую, гиперпаразитическую активность) и обоснования отбора штаммов был использован кластерный анализ (рис. 1).
Таблица 1
Гиперпаразитическая активность в отношении Bipolaris и Memaria, тип реакции по Джонсону Карлу
в модификации Ф.К. Алимовой
Штамм Bipolaris/Alternaria Штамм Trichoderma
p. s a iar rna lA < .p s a ir a £ lA 2» < p. s a iar rna lA 3» < p. s a iar rna lA 4» 4-А «Б-1» Bipolaris nodulosa «Б-2» Bipolaris ellisii ф a e z s ir al о pi iB 3» 3-Б s ir a la os ip o 00 1 -4» nod Б- n Индекс антагонизма
1 2 3 4 5 6 7 8 9 io
«Универсальный» Trichoderma harzianum Bi Bi D E В Bi Bi D 22
«ТСГ» Trichoderma sp. Е Е C Е Е Е Е Bi 35
«ТСЛ-06» Trichoderma sp. Bi D Bi E Bi E С D 27
«О-97» Trichoderma sp. Bi Bi Bi Bi Bi Bi E Bi i9
«МО» Trichoderma hamatum Bi C Bi A Bi D B Bi i6
Окончание табл. 1
i 2 3 4 б б 7 в 9 io
«MK» Trichoderma citrinoviride Bi B C A Bi Bi D D i8
«ЗО» Trichoderma asperellum Е C D Bi Е D Bi D 29
«З1» Trichoderma asperellum Е Bi D Bi Bi C Bi Bi 22
«ЗЗ» Trichoderma sp. Е Bi D E Bi Bi Bi E 27
«119» Trichoderma sp. Bi Bi C D В E Bi Bi 2i
«Lg-1» Trichoderma sp. Е D C Bi C C C C 24
«Lg-2» Trichoderma sp. Bi Bi C Bi C D C C 23
«M-99/5» Trichoderma harzianum Bi Bi C D Bi Bi E E 23
«Mg-6» Trichoderma asperellum Е Е Bi E Е Bi Bi Bi 3i
«Mg-97» Trichoderma asperellum Е Bi C E Bi E Bi Bi 2б
«TH-4» Trichoderma citrinoviride Е Е C Bi Bi E Bi Bi 2б
«К-12» Trichoderma asperellum Е Е C Bi Bi Bi Bi Bi 2б
«Унив.»
«Lg-2»
«M-99/5»
«Mg-97»
«MK»
«К-12»
«Lg-1»
«Mg-6»
«ЗО»
«ТСГ»
«0-97»
«119»
«З1»
«ТСЛ-06»
0,0
Tree Diagram for 14 Cases Single Linkage Euclidean distances
2.2
0,5
1,0
1,5
3,5
-2
4,0
4,5
5,0
. . 2,0 2,5 3,0
Lin 2aJ e Distance
Рис. 1. Кластерный анализ антагонистической активности в отношении фитопатогенов родов
Bipolaris и Alternaria
1
Анализ активности в отношении комплекса видов Bipolaris показал, что все штаммы вне зависимости от видового происхождения разделяются на два кластера. В первый кластер вошел штамм «ТСЛ-06» Trichoderma sp., который проявил высокую гиперпаразитическую и максимальную антибиотическую активность в отношении всех видов Bipolaris и Alternaria, за исключением штамма «А-4» Alternaria sp. Второй кла-
Зб
стер разделился на два подкластера: в первый подкластер вошли три штамма - «31» ТгісЬосІегта аврегеііит, «О-97» ТгісЬоСегта тСе, «119» ТгісЬоСегта вр., характеризующиеся высокой антибиотической, но средней гиперпаразитической активностью в отношении большинства штаммов. Во второй подкластер объединены все остальные штаммы рода ТгісЬоСегта.
При оценке перспективного продуцента биологического контроля большое значение играет паразитизм на других грибах. Паразитизм представителей рода ТгісЬоСегта в большинстве случаев охарактеризован как некротрофный, а микофилия видов этого рода служит самостоятельным предметом изучения. Мико-паразитическая активность исследуемых штаммов представлена на рис. 2 и в табл. 2.
Рис. 2. Микопаразитическая активность штамма «ТСЛ-06» ТпФобегта вр. к роду Метана:
А - «А-4» АНегпапа ер.; Б - «А-2» АНегпапа ер.
Максимальной микопаразитической активностью характеризовался штамм «ТСГ» ТпсЬодегта ер. в отношении всех исследуемых фитопатогенов, высокая микопаразитическая активность была отмечена у штамма «Мд-6» ТпсЬодегта аврегеНит. Таким образом, на основании проведенных исследований можно свидетельствовать, что природные популяции ТпсЬобегта Средней Сибири характеризуются высокой гетерогенностью и внутривидовой дифференциацией по комплексу биологических признаков. Методами кластеризации показана вариабельность проявления биологической активности штаммов в пределах одного вида ТпсЬобегта, выделенных из разных биотопов Средней Сибири, по отношению набора видов В1ро1аг1в, АНегпапа.
Таблица 2
Микопаразитическая активность грибов рода Trichoderma в отношении фитопатогенов, балл
Штамм ТгісЬоСегта «А-1» Аііегпагіа вр. «А-2» Аііегпагіа вр. р.в » а < Є іА «А-4» Аііегпагіа вр. «Б-1» Віроіагів поСиіова «Б-2» Віроіагів еііівіі «Б-3» Віроіагів іеае «Б-4» Віроіагів поСиіова
«Универсальный» ТгісЬоСегта Ьапіапит 0,3 1 0 2,7 1 1 0 2,3
«ТСГ» ТгісЬоСегта вр. 0,3 2 1 3 2 1 1 2
«ТСЛ-06» ТгісЬоСегта вр. 0,3 0,7 1 1 0,7 0 0,7 1
«Мд-6» ТгісЬоСегта аврегеііит 0,3 0,3 0 3 0,7 0 2,7 2,3
В дальнейшем проводили оценку эффективности влияния метаболитов культуральной жидкости отобранных штаммов на энергию прорастания и уровень инфицированности семян районированных сортов пшеницы и ячменя. Обработка семян ярового ячменя сорта Красноярский 80 метаболитами штамма «ТСЛ-06» ТпсЬобегта ер. стимулировала их всхожесть на 3 % больше, чем в контроле, при этом в 3 раза снижался уровень зараженности семян фитопатогенами. При обработке метаболитами данного штамма семян пшеницы сорта «КС-15» наблюдали увеличение интенсивности энергии прорастания семян на 2 % и подавление внутрисемянной инфекции в 2 раза в сравнении с контрольным вариантом (табл. 3-4).
Таблица 3
Ростстимулирующая активность штаммов Trichoderma в отношении семян злаковых растений, %
Метаболит грибов рода ТпсЬос1егта Энергия прорастания на 7 сут., % Проростаемость на 14 сут., %
Пшеница, сорт КС-15 Ячмень, сорт Красноярский 80 Пшеница, сорт КС-15 Ячмень, сорт Красноярский 80
Контроль 97 95 97 96
«Мд-97» ТпсЬос1егта аврегеПит 96 97 91 88
«Мд-6» ТпсЬос1егта аврегеПит 95 92 93 81
«ТСЛ-06» ТпсЬос1егта ер. 97 98 99 99
«ТСГ» ТпсЬос1егта ер. 99 96 99 96
«К-12» ТйсЬосЬгта аврегеПит 98 98 98 98
«М-99/5» ТпсЬос1егта Ьатапит 94 94 94 94
«Универсальный» ТпсЬобегта Ьатапит 94 90 94 90
«119» ТпсЬос1егта ер. 93 87 93 87
Таблица 4
Биометрические показатели проростков семян ячменя и пшеницы, см
Метаболит грибов рода ТпсЬоЬегта Пшеница, сорт КС-15 (наземная часть) Пшеница, сорт КС-15 (корневая система) Ячмень, сорт Красноярский 80 (наземная часть) Ячмень, сорт Красноярский 80 (корневая система)
Контроль 12,64±0,05 14,97±0,03 21,41±0,06 14,68±0,03
«Мд-97» ТпсЬос1егта аврегеПит 10,72±0,05 12,47±0,04 15,78±0,07 14,50±0,04
«Мд-6» ТпсЬос1егта аврегеПит 10,84±0,04 10,83±0,03 13,04±0,06 9,88±0,04
«ТСЛ-06» ТпсЬос1егта ер. 12,92±0,06 16,07±0,06 23,39±0,06 17,89±0,04
«ТСГ» ТпсЬосегта ер. 16,87±0,06 15,61 ±0,04 25,26±0,06 16,92±0,03
«К-12» ТпсЬос1егта аврегеПит 15,65±0,05 16,63±0,02 22,53±0,06 16,15±0,03
«М-99/5» ТпсЬосегта Ьатапит 13,93±0,03 9,82±0,03 20,37±0,06 12,60±0,04
«Универсальный» ТпсЬос1егта Ьатапит 14,13±0,05 10,31±0,03 18,30±0,04 12,81 ±0,04
«119» ТпсЬобегта ер. 15,40±0,05 10,11 ±0,04 16,34±0,04 11,55±0,03
Метаболиты штаммов «Мд-6» Тг1сЬос1егта аврегеПит, «М-99/5» Тг1сЬос1егта Ьатапит и «Мд-97» ТпсЬск1егта аврегеПит проявляли слабое ингибирующее действие в отношении семян злаков, задерживая прорастаемость семян, подавляя при этом развитие семенной инфекции. Стимулирующее действие на про-растаемость семян выявлено у двух штаммов - «ТСЛ-06» и «ТСГ» ТпсЬоСегта вр.
Анализ влияния активных веществ в метаболитах грибов на лабораторную всхожесть семян злаков показал, что активные в отношении фитопатогенов штаммы могут оказывать как положительное, так и отрицательное воздействие на растения, что необходимо учитывать при использовании их в практике сельского хозяйства. В случае рекомедации продуцента биопрепарата возникает необходимость отбора штаммов и их оценки конкретно для каждого спектра фитопатогенов и классов растений.
Литература
1. Биологическая активность сибирских штаммов Trichoderma как фактор отбора для создания биопрепаратов защиты растений нового поколения / В.С. Садыкова, Т.И. Громовых, А.Н. Лихачев [и др.] // Биотехнология. - 2007. - № 6. - С. 12-17.
2. Новые аборигенные штаммы грибов рода Trichoderma, распространённые на территории Средней Сибири / Т.И. Громовых, С.В. Прудникова, В.С. Громовых [и др.] // Микология и фитопатология. - 2001.
- Т.35. - Вып.1. - С. 56-61.
3. Буга С.Ф. Интегрированная система защиты ячменя от болезней. - Минск: Ураджай, 1990. - 151 с.
4. Сидоров А.А. Эколого-биологические основы патогенеза злаковых культур при поражении возбудителями корневых гнилей. - М.: Общество фитопатологов, 2001. - 182 с.
5. Основные мероприятия по борьбе с болезнями растений // Защита и карантин растений. - 2003. - № 12.
- С. 16-23.
6. Коршунов А.Ф. Корневые гнили зерновых в Сибири. - Л.: Колос, 1974. - 125 с.
7. Чулкина В.А Защита зерновых культур от обыкновенной гнили. - М.: Россельхозиздат, 1979. - 72 с.
8. Горьковенко В.С. Фитопатогенный комплекс возбудителей корневых гнилей ярового ячменя // Защита и карантин растений. - 2005. - № 8. - С. 32-33.
9. Федоринчик Н.С. Применение гриба Триходерма в борьбе с возбудителями болезней сельскохозяйственных растений. - Л.: ВИЗР, 1976. - 29 с.
10. Громовых Т.И. Фитопатогенные микромицеты сеянцев хвойных в Средней Сибири: видовой состав, экология, биологический контроль: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. - М.: Изд-во МГУ, 2002. - 37 с.
'--------♦-----------
УДК 582.4 ДЛ. Врищ, В.М. Урусов
СИНГАМЕОНЫ СОСУДИСТЫХ РАСТЕНИЙ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РОССИИ - ПРОБЛЕМЫ СИСТЕМАТИКИ
Переходные формы, вариабельность которых соответствует экотопу, как результату естественной гибридизации между видами и обратному скрещиванию гибридов с родительскими формами, соответствуют понятию сингамеон. На Дальнем Востоке России систематика и таксономия сосудистых растений затруднены наличием переходных форм, которые сближают как викарные, так и достаточно отдаленные друг от друга по морфологическим и кариологическим признакам виды. Древний сингамеон Rhododendron dauricum следует считать палеосингамеоном, получившим вторую жизнь в четвертичный период.
Ключевые слова: сингамеоны сосудистых растений, морфологический признак, скрещивание, гибрид, Дальний Восток.
D.L. Vrishch, V.M. Urusov SYNGAMEONS OF THE RUSSIAN FAR EAST VASCULAR PLANTS AS THE SYSTEMATICS PROBLEMS
The transitive forms, variability of which corresponds to ecotope as to the result of natural hybridization among the species and to return hybrids hybridization with the parental forms, correspond to the syngameon notion. In the Russian Far East vascular plants systematization and taxonomy are complicated by transitive forms availability which bring together both vicarious and rather distant from each other on morphological and karyological features species. Ancient Rhododendron dauricum syngameon is to be considered a paleosyngameon, which received the second life in the quaternary period.
Key words: vascular plants syngameons, morphological feature, hybridization, hybrid, the Far East.
На Дальнем Востоке России (ДВР), как и в ряде других регионов Северного полушария, его средних широт, систематика и таксономия сосудистых растений затруднены наличием переходных форм, которые сближают как викарные, так и достаточно отдаленные друг от друга по морфологическим и кариологическим признакам виды. Как правило, такие переходные особи составляют целые популяции и зоны, в которых, во-
