CC BY
532
УДК 632.35
Распространение бактериальных и фитоплазменных болезней растений в России
А.Н. ИГНАТОВ, М.С. ЕГОРОВА, М.В. ХОДЫКИНА
e-mail: [email protected]
Не так давно проблема бактериозов растений и защиты от них важных сельскохозяйственных культур в стране волновала в основном специалистов-бактериологов и производителей семян овощных культур. Да и в других странах, кроме тропических, бактериозы вызывали серьезные потери лишь во время периодических эпифитотий, происходивших примерно раз в 10-12 лет, а затем могли практически исчезать из поля зрения фермеров до следующей вспышки.
В отличие от грибных, бактериальные и фитоплазменные болезни растений плохо поддаются прогнозированию, а в отдельные годы даже искусственное заражение растений в поле не приводит к значимому развитию болезни. Исключением являются бактерии, полностью зависящие от своих переносчиков - насекомых, клещей и нематод, например, Erwinia amylo-vora, Pantoea stewartii, Rathayi-bacter tritici. Они следуют за своим переносчиком в циклах его развития. Тем не менее, во всем мире бактериальные болезни эффективно сдерживались, в первую очередь, внедрением устойчивых сортов, диагностикой зараженности посевного материала, правильной агротехникой, широким применением антибиотиков, комбинаций фунгицидов, содержащих медь, фосэтил алюминия и другие
компоненты, повышающие их бак-терицидность.
Климатические изменения последних лет в России привели к повышению среднегодовой температуры в 2,3 раза быстрее среднемирового тренда, и есть основания полагать, что эта тенденция будет усиливаться в ближайшие годы. При увеличении среднесуточной температуры в летний период на 3-4 °С распространенность бактериозов повышается в 2 раза, а пораженность растений -на 30-50 %. Для многих бактериозов симптомы поражения проявляются при температуре не ниже 24-25 °С, несмотря на латентное заражение.
В стране отмечают усиление вредоносности известных и появление новых бактериозов растений. Данный нами пять лет назад прогноз распространения новых опасных возбудителей бактериозов на европейской части РФ [2] в значительной мере оправдался -широко распространились Dickeya dianthicola, D. solani (на картофеле) [3], Erwinia amylovora (на плодовых) [2], Pantoea ananatis (на рисе), Agrobacterium rhizogenes (на огурце и томате в теплицах) [8]. Увеличилось поражение картофеля и томата подвидами Clavibacter michiganensis [5], широко распространились возбудители фитоплазменных заболеваний древесных, плодовых культур, пасленовых (картофеля и томата) [4]. Впервые был достоверно подтвержден завоз партий картофеля, зараженных Ralstonia solanacearum
(возбудитель бурой гнили) и т.д.
Кроме того, были обнаружены изменения в популяциях возбудителей сосудистого бактериоза капусты и масличного рапса,черной пятнистости томата, ожога подсолнечника. К паразитизму на новых видах растений перешли ранее «экзотические» фитопатоген-ные виды: Xanthomonas arbori-cola - патоген тополя, земляники, ореховых и семечковых культур, а теперь и подсолнечника, зерновых, капустных и пасленовых, и Pseudomonas viridiflava - патоген зерновых [6], томата, рапса [2].
Проблема вредоносности бактериальных заболеваний растений в России, в основном, создана искусственно, хотя и не осознанно, прежде всего, игнорированием факта существования этих болезней и необходимости борьбы с ними со стороны специалистов по защите растений.
Отсутствие своевременной и достоверной диагностики фитопато-генных бактерий в посевном материале и в поле, применение неправильных систем земледелия и защитных мер, не учитывающих (даже теоретически) присутствие бактериозов, фитоплазмозов растений и вирусных болезней на растениях, применение современных, высокоэффективных против грибов, но не бактерий,протравителей, неизбежно вело к медленному, постепенному накоплению инфекционного материала в поле, в семенах, на дикорастущих и сорных растениях, в популяциях насекомых-переносчиков.
В Государственном каталоге пестицидов для защиты растений сейчас нет ни одного химического препарата, зарегистрированного как бактерицид, хотя на самом деле многие хорошо известные вещества обладают заметным антибактериальным действием в смеси, например, с препаратами меди. Бактерицидная эффективность
биологического средства защиты растений, к сожалению, очень нестабильна и скорее всего обусловлена действием препарата на само растение, а не на возбудителя, то есть ведет к сохранению инфекционного фона, несмотря на заметное (на 40-60 %) снижение поража-емости растений.
К распространению бактериозов часто ведут также применяемые агротехнологии. Например, от 60 до 90 % заражений здоровых клубней картофеля бактериями происходит во время уборки урожая, сортировки и протравливания фунгицидами и инсектицидами во время подготовки к посадке. Распространение нулевой обработки почвы при возделывании зерновых культур, возврат выгодных культур на то же поле уже через год, а то и на следующий сезон привели к поражению даже сахарной свеклы, подсолнечника, масличного рапса, пшеницы - культур, которые считались практически не поражаемыми бактериозами.
На первом месте по экономическому ущербу стоят бактериозы овощных культур и картофеля. Остановимся кратко на основных.
На картофеле одна из наиболее вредоносных бактериальных болезней - черная ножка. Это заболевание вызывают три родственных группы бактерий: Pectobac-terium carotovorum, P. atrosepticum и виды рода Dickeya (син. P. ^гу-santhemi). Первые два вида широко встречались как патогены картофеля и ранее. Бактерии рода Dickeya значительно отличаются от других возбудителей мягких (мокрых) гнилей [3, 9]. Впервые они были описаны в начале 1950-х гг. под названием Erwinia chrysanthemi. Виды Dickeya вызывают поражения широкого круга растений-хозяев в различных климатическихусловиях. Начиная с 2000-х гг., они стали причинять значительные экономические по-
тери при выращивании картофеля в странах Западной Европы. Адаптированные к умеренному климату виды D. dianthicola и D. solani теперь широко распространены в Европе. В странах ЕС эти бактерии вызывают черную ножку картофеля в 70 % случаев, практически вытеснив обычных возбудителей болезни [9]. Известно, что Dickeya ер. зимует в сорных растениях и в многочисленных сельскохозяйственных и декоративных растениях-хозяевах.Также известно, что фитопатогены этого рода тесно связаны с некоторыми насекомыми - тлями, плодовой мушкой, жесткокрылыми и др. Для проявления симптомов бактериоза на картофеле необходим более низкий уровень инфекции Dickeya врр., чем P. atrosepticum -всего 10 бактериальных клеток. Поэтому меры химической и биологической борьбы должны быть эффективнее, чем при поражении растений обычными возбудителями черной ножки.
Принципиальным отличием бактерий р. Dickeya является большая агрессивность при повышенной температуре, способность лучше переноситься с растения на растение сосущими и листогрызущими насекомыми, быстро распространяться по сосудистой системе растения и сохраняться в латентном состоянии в период хранения семенных клубней при низкой температуре [3]. Симптомы, вызываемые D. solani, очень похожи на кольцевую (Clavibacter michiga-nensisзыЬвр. sepedonicum) или бурую гниль картофеля (Ralstonia solanacearum), D. dianthicola - на типичные симптомы черной ножки (Pectobacterium carotovorum) и мягкой гнили (P. atrosepticum), что сильно затрудняет диагностику в полевых и лабораторных условиях. Впервые обнаруженные в РФ в 2009 г. [3] бактерии D. dianthicola и D. solani сначала были довольно
редкими патогенами (встречаемость не более 4 % от обследованных партий картофеля), но в 2013 г. их обнаруживали уже повсеместно в клубнях картофеля, выращенного в европейской части РФ, в почти 30 % обследованных образцов.
По совокупным результатам обследований, в 2009-2013 гг. наблюдалось ежегодно двукратное увеличение числа зараженных партий картофеля. В конце 2014 г. диагностируемая зараженность растений была несколько ниже из-за летней и осенней засухи, но патоген может расширить свое присутствие в латентной фазе.
С 2004 г. в РФ распространяется картофельная раса возбудителя бактериального рака C. michiga-nensis ввр. michiganensis, впервые обнаруженная в Калининградской области. Она обладает более высокой агрессивностью при поражении растений в поле и, наоборот, латентной фазой в период хранения.
Возбудителя бурой гнили картофеля (Ralstonia solanacearum) в 2011-2013 гг. неоднократно выявляли в продовольственном картофеле, импортированном из Египта, Китая, Бангладеш и других стран тропической зоны. Этот карантинный патоген, характерный для субтропиков, с 2006-2008 гг. присутствует в агроценозах Турции и Польши, а по непроверенным данным, - и в поливной воде в Ростовской и других областях юга России. Необходимо отметить, что Европейский союз сталкивался с проблемой завоза возбудителей бурой гнили из Египта в 1993-1996 гг., но принятые строгие меры контроля картофеля в местах производства помогают предотвратить последующий завоз зараженного картофеля. Расширение торговли продуктами растениеводства со странами Тихоокеанского региона, Южной Аме-
рики и ЮАР неминуемо приведет к более частым случаям завоза продуктов, зараженных Ralstonia solanacearum и другими фитопа-тогенными бактериями субтропической и тропической зоны.Вероятно, в нынешних климатических условиях они не сразу проявят свою вредоносность, но смогут «закрепиться» в местных агроце-нозах и привести к эпифитотиям в ближайшем будущем.
В последнее время в нескольких областях РФ выявлены бактерии -возбудители «зебры чипсов» (Liberibacter solanacearum) и фи-топлазмы картофеля [4].
Одной из основных проблем стала зараженность семенного картофеля возбудителем кольцевой гнили Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicum, частота встречаемости которого в сертифицированных семенах, произведенных в РФ, составляет не менее 23 % общего числа партий семян, достигая в некоторых районах 50 % [7]. В Европейском союзе проводится строгий контроль C. michiganensisssp. sepedonicum. Он считается карантинным объектом (список А2), и против него ведут профилактические мероприятия, уже давшие положительный результат в Чехии, Дании, Эстонии и ряде других стран.
На овощных культурах повсеместно в открытом и защищенном грунте распространена черная бактериальная пятнистость томата и перца, вызываемая пятью видами бактерий р. Xanthomonas (euvesi-catoria, gardneri, vesicatoria, arboricola, campestris pv. raphani). Распространенность болезни на рассаде в открытом грунте доходит до 50 %, могут сильно поражаться также растения в теплицах [5].
Бактериальный рак томата, вызываемый Clavibacter michiganensis ssp. michiganensis, наиболее опасен в условиях защищенного грунта, как и возбудитель
сердцевинного некроза (Pseudomonas corrugata, завезен в СССР в конце 1980-х годов). Эти возбудители передаются через семена, даже если доля зараженных не более 1 %. В закрытом грунте патогены сохраняются в течение многих лет, вызывая вспышки заболеваний почти в каждом обороте, часто совместно заражая одни и те же растения. При раннем заражении растения, как правило,гибнут до созревания плодов.
Массовое поражение растений томата бактериями, фитоплазма-ми и вирусами в южных областях (Кубань, Дон, Поволжье) делает выращивание томата в открытом грунте нерентабельным [4].
Наиболее вредоносным бактериальным заболеванием капустных овощных культур в РФ считается сосудистый бактериоз, вызываемый Xanthomonas campestris и X. arboricola. Патогены распространяются семенами, в течение последних лет они вызывают эпи-фитотии во всех основных зонах выращивания капусты, приводят к потере от 10 до 100 % товарной продукции. В отличие от X. cam-pestris, X. arboricola способна поражать древесные культуры, что поддерживает инфекционный фон на высоком уровне даже без нарушений севооборота. Эти же виды поражают масличный рапс, вызывая частую гибель растений озимых сортов во время перезимовки и симптомы листовой пятнистости и ожога во время вегетации. Перезимовка бактерий на озимом рапсе приводит к раннему поражению соседних посадок яровых капустных культур (капусты, ярового рапса). По этой причине во многих регионах начало заболевания в поле сдвинулось с августа на июнь-июль, соответственно приводя кусилению распространения болезни и большим потерям урожая. В результате совместной работы специалистов РГАУ-МСХА,
Центра «Биоинженерия» и ВНИИ фитопатологии установлено, что на рубеже 2012 г. в России произошла внезапная смена расового состава популяции патогена, и новые расы способны вызывать поражение большинства известных устойчивых сортов капустных культур.
В 2013 г. в ряде тепличных хозяйств страны было впервые отмечено поражение культуры огурца, выращиваемой на гидропонике. В 2014 г. вредоносность заболевания возросла, патоген был обнаружен в 6 регионах РФ - от Новгородской области на северо-западе до Краснодара на юге и Новосибирска на востоке. Возбудитель заболевания - особая форма бактерии Agrobacterium, биовар 1, несущая плазмиду Ri (pRi), был впервые найден в 1993 г. в Великобритании, и до последнего времени не встречался в других странах [8]. Он также поражает томат и другие тепличные культуры. Симптомы заболевания проявляются после переноса в растительную клетку фрагмента Т-ДНК (pRi DNA). Гены Т-ДНК из плазми-ды Ri отвечают за синтез гормонов в растительной ткани, из-за чего происходит разрастание корней. Фактически пораженные растения являются естественными генети-чески-модифицированными организмами и несут гены фитопато-генной бактерии.
В открытом грунте увеличилась вредоносность Pseudomonas sy-ringae pv. lachrymans (угловатая пятнистость огурца). Во всех регионах РФ распространенность заболевания составляет 15-100 % в зависимости от сорта и погоды.
В 2014 г. в Ставропольском и Краснодарском краях были отмечены возбудители бактериального ожога, угловатой пятнистости гороха, сои и фасоли (Pseudomonas syringae pv. pisi, Pseudomonas syringae pv. glycinea и
Pseudomonas syringae pv. phaseoli-cola).
Возбудитель корневого рака плодовых Agrobacterium tumefa-ciens/rhizogenes резко снижает зимостойкость молодых деревьев. На юге (Ростовская и Воронежская области, Кубань, Ставрополье, Крым) бактерии иногда используются недобросовестными владельцами питомников для стимулирования образования корневой системы у черенков плодовых культур, но, как правило, такие растения погибают в течение первых 3-4 лет, заражая почву на многие годы, если не навсегда.
Бактериальный рак косточковых плодовых культур (Pseudomonas syringae pv. morsprunorum) приводит к гибели восприимчивых сортов вишни и сливы в северной части РФ. Гораздо шире официально признанного распространено опаснейшее карантинное заболевание - бактериальный ожог плодовых культур Erwinia amylovora, отмеченный, по меньшей мере, в 11 регионах РФ. Массовое заражение садов в Казахстане (до 60 %) вызывает опасения полной гибели яблонных садов и дикорастущих яблонь.
Для снижения темпов распространения бактериозов и фитоплаз-менных болезней растений в Российской Федерации необходимы:
срочные меры по развитию диагностических подразделений (лабораторий) в хозяйствах - производителях семян и посадочного материала, частных независимых и сертифицированных референтных лабораториях;
разработка надежных инструментальных экспресс-методов анализа фитопатогенов в производственных условиях;
испытания бактерицидной активности химических действующих веществ и их смесей, биологических средств на бактерицидную активность против широкого
спектра бактериальных патогенов и регистрация эффективных препаратов;
селекционная работа по получению устойчивых к бактериозам и фитоплазмозам сортов и гибридов основных культур;
подготовка специалистов по современной диагностике фитопа-тогенов в рамках магистратур и аспирантур ведущих вузов страны;
создание системы дистанционного обучения специалистов сельского хозяйства в области диагностики и защиты растений от бактериозов и других вредных организмов; межведомственных групп экспертов для апробации методов диагностики и решения актуальных задач; рецензируемого журнала для кратких сообщений в интернете о новых заболеваниях растений, оценке их вредоносности и методах диагностики, аналогичного New Disease Reports и Plant Diseases;
расширение действующих коллекций фитопатогенных микроорганизмов и превращение их в центры исследований в области этиологии и популяционного разнообразия фитопатогенов;
координация всех действий в этом направлении совместными усилиями Россельхознадзора, Россельхозцентра и создаваемого сейчас федерального Центра защиты растений.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дренова Н.В., Исин М.М., Джаймур-зина А.А. и др. Бактериальный ожог плодовых культур в республике Казахстан. // Карантин растений, 2013, № 3, с. 39-48.
2. Игнатов А.Н., Пунина Н.В., Матвеева Е.В., Корнев К.П., Пехтерева Э.Ш., ПолитыкоВ.А. Новые возбудители бактериозов и прогноз их распространения в России. // Защита и карантин растений, 2009, № 4, с. 38-41.
3. Карлов А.Н., Зотов В.С., Пехтерева Э.Ш. и др. Dickeya dianthicola - новый для России бактериальный патоген картофеля. // Известия ТСХА, 2010, № 3, с. 134-141.
4. Кастальева Т.Б., Гирсова Н.В., Мо-жаева К.А. Генетическое разнообразие фитоплазм, вызывающих болезни культурных и дикорастущих растений в России. // Защита картофеля, 2014, № 2, с. 57-61.
5. КорневК.П., МатвееваЕ.В. и др. Черная бактериальная пятнистость томата в России. // Защита и карантин растений, 2010, № 5, с. 48-49.
6. Матвеева Е.В, Политыко В.А., Пехтерева Э.Ш. и др. Новые бактериальные болезни зерновых в Российской Федерации. // Сб. тр. ВНИИФ (юбилейный) «50 лет на страже продовольственной безопасности страны», Большие Вяземы, 2008, с. 172-179.
7. Письмо ФГБУ «ВНИИКР» Союзу участников рынка картофеля и овощей http://welikepotato.ru/news/vniikr
8. Ходыкина М.В., Пехтерева Э.Ш., Кы-роваЕ.И., Виноградова С.В., АхатовА.К., Юваров В.Н., Борисова И.П., Игнатов А.Н. Новая бактериальная болезнь тепличного огурца в России. // Гавриш. № 3, с. 24-29.
9. TothI.K., vanderWolf J.M., SaddlerG.S. et al. Dickeya species: an emerging problem for potato production in Europe. // Plant Pathol, 2011, v. 60, № 3, p. 385-399.
При подготовке статьи авторы использовали 22 источника литературы.
Аннотация. Обзор основных направлений распространения и усиления вредоносности бактериозов растений в Российской Федерации. Даны рекомендации для развития диагностических лабораторий и поиска средств химической защиты растений от бактериозов.
Ключевые слова. Dickeya dianthicola, D. solani, Erwinia amylovora, Pantoea ananatis, Agrobacterium rhizogenes, Pseudomonas syringae.
Abstract. Review of further dissemination and harmful impact of of bacterial diseases of plants in the Russian Federation. We recommend development of diagnostic laboratories and search for chemical disease control agents to protect plants from bacterial diseases.
Keywords. Dickeya dianthicola, D. solani, Erwinia amylovora, Pantoea ananatis, Agrobacterium rhizogenes, Pseudomonas syringae.
Всероссийский НИИ фитопатологии, Российский университет Дружбы народов, Диагностический центр «Фитоинженерия», Московская область
Поздравляем с юбилеем!
Исполнилось 75 лет известному ученому, доктору биологических наук, профессору Геннадию Алексеевичу Закладному.
С его именем связано становление и развитие системы защиты и хранения зерна и зернопродуктов в стране, совершенствованию которой он посвятил более 50 лет.
Г.А. Закладной — инициатор и разработчик фундаментальных и прикладных исследований в области борьбы с вредителями хлебных запасов, в том числе экологически безопасных технологий защиты — радиационных, феромон-ных, использования контролируемой атмосферы и озона. Благодаря его исследованиям десятки новых инсектицидных препаратов и технологий получили путевку в жизнь и применяются для обеззараживания зерна в складах и элеваторах, вагонах и трюмах судов, дезинсекции мельничных, крупяных и комбикормовых заводов, зернохранилищ на сотнях предприятий хлебопродуктов нашей страны.
Г.А. Закладным создана своя научная школа в области защиты от вредителей и санитарной охраны зерна и зернопродуктов. Он автор и соавтор более 280 научных публикаций, 6 книг, 31 изобретения, более 150 научных отчетов. По разработанной им уникальной образовательной программе по защите зерна и зерновых продуктов от вредителей проходят подготовку специалисты, получающие право работать с пестицидами 1-го и 2-го классов опасности.
Г.А. Закладной — инициатор ряда приоритетных проектов совершенствования хранения зерна и продуктов его переработки, автор многих изобретений. Труд ученого отмечен правительственными наградами, дипломами, медалями.
Геннадий Алексеевич пользуется уважением и авторитетом среди специалистов отрасли хлебопродуктов не только в нашей стране, но и за рубежом.
Поздравляем Геннадия Алексеевича с юбилеем! Желаем ему здоровья, благополучия, творческого долголетия, новых научных идей.
Заседание экспертной группы ЕОКЗР по диагностике насекомых
17-19 марта в Риме состоялось совещание группы экспертов ЕОКЗР по диагностике насекомых, в котором приняли участие представители Франции, Великобритании, Германии, России, Польши, Ирландии, Словении. От России участвовал начальник научно-экспериментального отдела ФГБУ «ВНИИКР» И.О. Камаев.
На совещании обсуждались вопросы аккредитации диагностических лабораторий, валидации морфологических и морфометрических методов, применения молеку-лярно-генетических методов в диагностике насекомых. Основное внимание уделялось рассмотрению диагностических протоколов по минирующим мухам рода Liriomyza, белокрылкам Aleurocanthus spiniferus и A. woglumii, кукурузному жуку Diabrotica хлоп-
ковой совке Helicoverpa armigera и совкам рода Spodoptera. Кроме того, были подготовлены доклады по программам Q-collect и ЕиРНЯЕБСО - идентификация видов рода Epitrix.
Эксперты группы посетили Исследовательский центр фитопатологии (СЯА-РАУ), где ознакомились с основными направлениями его работы, важное место среди которых занимают молекулярно-генетические методы. Руководителем Центра М. Барбой был сделан обзорный
доклад, в котором отмечалось большое значение выработки мер по регуляции численности карантинных и не карантинных видов насекомых, поскольку некоторые из них являются переносчиками фитопатогенов.
В качестве слушателей эксперты участвовали в работе комиссии по фитосанитарным мерам при ФАО. Доклад, подготовленный Н. Бунхамом, затрагивал, в частности, разработку и усовершенствование феромонных ловушек для короедов и усачей, акустическую детекцию видов-ксилофагов. Отдельный блок был посвящен молекуляр-но-генетическим исследованиям: применению секвени-рования нового поколения для поиска новых маркерных генов вирусов и определения таксономического состава микробиоценозов, а также применению готовых наборов для идентификации насекомых, в частности минирующих мух, с помощью ПЦР «в реальном времени».
Эксперты рассмотрели наиболее актуальные карантинные объекты, для которых требуется подготовка диагностических протоколов или ревизия уже имеющихся, обсудили проблемы создания референтных энтомологических коллекций.
По материалам сайта ФГБУ «ВНИИКР»
