CC BY
43
УДК 634.75:631.527:632.163
Т. Н. КАМЕДЬКО, Р. М. ПУГАЧЕВ
СЕЛЕКЦИЯ ЗЕМЛЯНИКИ САДОВОЙ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ВЕРТИЦИЛЛЕЗНОМУ УВЯДАНИЮ
(Поступила в редакцию 10.07.2015)
Представлены результаты исследований по искусст- We have presented results of research into artificial poison-
венному заражению гибридного материала земляники садо- ing of hybrid material of garden strawberry by phytopathogenic
вой фитопатогенными грибами Verticillium dahliae Kleban, fungi Verticillium dahliae Kleban, V. albo-atrum Reinke et
V. albo-atrum Reinke et Berthold. Проанализировано пять Berthold. We have analyzed five variants of infection with dif-
вариантов заражения с различными способами инокуляции ferent ways of inoculation of plants. We have revealed more
растений. Выявлены более эффективные и менее трудоем- efficient and less labor-intensive ones. The best option of the
кие. Лучшим вариантом заражения исходного раститель- original plant material infection at an early stage of develop-
ного материала на раннем этапе развития стал способ ment has become a way of substrate inoculation by watering
инокуляции субстрата путем полива споровой суспензией with a spore suspension of phytopathogenic fungi. Spraying of
фитопатогенных грибов. Близким по эффективности ока- seeds and seedlings with a spore suspension was also an effi-
зались заражения растений опрыскиванием семян и всходов cient method of plant infection. суспензией спор.
Введение
Одной из наиболее опасных грибных болезней земляники садовой является заболевание корней и корневой шейки растения, вызываемое фитопатогенными грибами Verticillium dahliae Kleban и V. albo-atrum Reinke et Berthold. Заражение растений земляники вертициллезом происходит через корневую систему. Внедрившись в корень, мицелий гриба проникает в проводящую систему растения, где происходит его дальнейшее развитие.
Эти грибы поражают даже очень сильные, ничем не ослабленные растения. У зараженных растений урожайность снижается на 40-70 %, выход рассады - на 43-90 %. При возделывании восприимчивых сортов, вертициллез может поразить до 100 % растений, часто вызывая гибель 5-25 % из них [1].
По результатам зарубежных исследователей при видовой идентификации возбудителей вертицил-леза земляники преобладает гриб V. dahliae Kleban. Он является полифагом и может поражать около 300 видов растений. Следовательно, риск заражения им в почве очень велик. Возбудитель может распространяться на другие участки не только с почвой, но и с зараженной рассадой, а также инструментами и сельскохозяйственной техникой. Одной из очень важных особенностей этого патогена является то, что он способен длительно сохраняться в почве даже в отсутствие растения-хозяина. Поэтому очень важно введение в севооборот культуры, непоражаемой данным заболеванием, или выращивание устойчивых к вертициллезу сортов [1, 2].
Сведения о распространении в Беларуси вертициллезного увядания на землянике отсутствуют. Однако, существует большая вероятность в распространении этого заболевания в связи с увеличением площадей под этой культурой и ростом интереса к посадочному материалу иностранного происхождения. Традиционные методы борьбы с грибными заболеваниями предполагают использование больших количеств фунгицидов. Это приводит как к большой пестицидной нагрузке на окружающую среду, так и к развитию резистентных штаммов грибов. Возникновение устойчивых штаммов затрудняет разработку эффективных мер борьбы с заболеванием, что приводит к значительным экономическим потерям. Следовательно, ведение селекции на устойчивость к вертициллезному увяданию является необходимым и актуальным.
Одним из важнейших этапов селекции на устойчивость к болезням является отбор гибридных сеянцев на раннем этапе развития. Наиболее эффективно отобрать сеянцы можно при искусственном их заражении патогеном. Существует несколько способов заражения растений почвенными патогенными [6, 7], что привело к необходимости выбрать лучший из них, либо разработать новый способ инокуляции применительно к землянике.
Цель исследований - разработать и усовершенствовать методы заражения гибридного материала земляники садовой для отбора устойчивых к вертициллезу растений на ранних этапах их развития.
Методы исследования
Объектами исследований служили фитопатогенные грибы V. dahliae Kleban и V. albo-atrum Reinke et Berthold, и гибридный материал земляники садовой, полученный от свободного опыления восприимчивого к вертициллезу сорта Фестивальная и устойчивого сорта Сельва. Опыт проводился в 4-кратной повторности, на каждый вариант обработки было использовано по 50 семян каждого сорта. В качестве контроля выступали незараженные сеянцы. Искусственное заражение проводили по следующей схеме (табл. 1).
Объект обработки Вариант обработки
Контроль Без обработки
Субстрат а) Внесение зараженного зерна кукурузы б) Полив споровой суспензией
2. Семена Опрыскивание споровой суспензией
3. Сеянцы (2-3 настоящих листа) Опрыскивание споровой суспензией
4. Поврежденная корневая система сеянцев Полив субстрата споровой суспензией после повреждения корневой системы
5. Сеянцы при пикировке Обмакивание корней в споровую суспензию
Исследования проводились в 2012-2013 гг. на кафедре плодоовощеводства УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия».
Приготовление и стерилизацию питательной среды для рассева фитопатогенных грибов проводили руководствуясь методическим указаниям «Микология. Методы экспериментального изучения микроскопических грибов» [3]. Скарификацию семян перед посевом проводили в соответствии с указаниями Ю. Б. Архипова [4]. Опыт по искусственному заражению осуществлялся, опираясь на основные положения Программы и методики селекции плодовых, ягодных и орехоплодных культур, Программы и методики сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур, а также руководствуясь методическими указаниями по экспериментальному изучению фитопатогенных грибов под редакцией М. К. Хохрякова [5, 6, 7].
Для успешного заражения растений важное значение имеет жизнеспособность инфекционного материала. Этот показатель оценивали по прорастанию спор (конидий) патогена [8]. Проверку жизнеспособности спор проводили за день до постановки опыта.
Субстрат (смесь почвы, торфа и песка 1:1:1) стерилизовали путем автоклавирования в течение часа при давлении 1 атм. Семена стерилизовались в процессе скарификации концентрированной серной кислотой. По истечению инкубационного периода фитопатогенных грибов V. albo-atrum Reinke et Berthold и V. dahlia Kleban (15 дней) проводили учеты.
Обработка субстрата в первом варианте опыта проводилась двумя способами:
а) Внесение зараженного зерна кукурузы. Семена кукурузы заливали водой 1:1 на сутки, перед ав-токлавированием лишняя вода сливалась. Семенами заполняли литровый стакан на 3/4 и стерилизовали в автоклаве при давлением 1 атм. в течение 1 ч. После внесения инфекционного начала, путем добавления споровой суспензии смеси грибов, субстрат выдерживали 10-15 суток в комнатных условиях. Для того чтобы инфекция распределилась равномерно по субстрату, его встряхивали 2-3 раза в день. В один посевной ящик вносили 15-20 г инокулюма [7, 9, 10].
б) Полив почвы споровой суспензией. Споровая суспензия готовилась из двухнедельной культуры гриба плотностью 50 спор в поле зрения микроскопа при 100X [6]. За два дня до посева субстрат проливали водой до полного увлажнения. Непосредственно перед посевом субстрат опрыскивали суспензией спор (20 мл, на посевной ящик) и высевали семена.
Второй вариант опыта: обработка семян. Семена земляники, прошедшие предварительную скарификацию концентрированной серной кислотой, распределяли тонким слоем на листе плотной бумаги и опрыскивали суспензией спор до полного увлажнения, затем выдерживали их в условиях влажной камеры 24 ч, подсушивали (1 ч) и высевали [7].
Третий вариант опыта: обработка сеянцев. В фазе 2-3 настоящих листьев гибридные сеянцы заражали суспензией спор фитопатогенных грибов опрыскиванием. Суспензию готовили как в варианте 1б. В течение 15 дней каждый посевной ящик был укрыт полиэтиленовой пленкой для поддержания оптимальной влажности на уровне 85 %.
Четвертый вариант: обработка поврежденной корневой системы. У сеянцев в фазе 2-3 настоящих листьев повреждали корневую систему тонким лезвием, проводя им в зоне роста корней, затем вливали 20 мл споровой суспензии фитопатогенных грибов на посевной ящик. В контрольном варианте поврежденные сеянцы поливали водой.
Пятый вариант: обработка сеянцев при пикировке. Сеянцы земляники в фазе 2-3 настоящих листьев отмывались от субстрата и погружались на 2-3 мин. корнями в споровую суспензию плотностью 50 спор в поле зрения микроскопа при 100Х и далее высаживались в кассеты. После пикировки через 4-5 дней учитывалась приживаемость, а через 2-3 недели поражаемость вертициллезом [4]. В контрольном варианте сеянцы погружали в воду.
Основная часть
В первом варианте опыта (1а) заражение путем внесения инфицированного зерна кукурузы в почву симптомы болезни наблюдались у 10 % сеянцев восприимчивого сорта (Фестивальная). Первые признаки заболевания при таком способе начали появляться спустя 35 дней после заражения. Инфицирование субстрата поливом споровой суспензией (1б) имело большую эффективность. Симптомы болезни наблюдались у 83 % сеянцев восприимчивого сорта (Фестивальная), а проявление заболевания началось на 15 день после заражения. У сеянцев устойчивого сорта (Сельва) в первом и втором вариантах заражения болезнь не проявилась (рис. 1, 2).
90
80
£
и 70
а н 60
я
е с 50
й
л н 40
н
еж 30
а
р о 20
К
10
0
НУ
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Количество дней после заражения
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
Количество дней после заражения
Рис. 2. Удельный вес пораженных гибридных сеянцев земляники садовой при заражении субстрата путем полива споровой суспензией (вариант 1б)
Рис. 1. Удельный вес пораженных гибридных сеянцев
земляники садовой при заражении субстрата путем внесения инфицированного зерна кукурузы (вариант 1а).
Здесь и далее: НУ - гибриды неустойчивого сорта Фестивальная; У - гибриды устойчивого сорта Сельва
Таким образом, можно считать, что распространение и развитие заболевания проходит быстрее и эффективнее, если в почву вносить непосредственно чистую культуру патогенна в виде споровой суспензии, без использования предварительно инфицированного субстрата. Однако необходимо учитывать, что такая обработка легко выполнима для заражения растений в посевных ящиках небольшого размера, так как для приготовления споровой суспензии необходимо размножить инфекцию в большом количестве на агаризованной питательной среде. Если же необходимо создать инфекционный фон, для которого требуется большое количество инфекционного материала, то лучше размножать инфекцию на зерновой питательной среде, в связи с тем, что для заражения зерна достаточно небольшого объема споровой суспензии нужной концентрации. В некоторых случаях патогенные грибы проникают в формирующиеся семена только по сосудистой системе больного растения (внутренняя инфекция) [9, 11]. Вторым вариантом опыта изучали возможность заражения растения через поверхностную инокуляцию семян (вариант 2). В результате исследований у сеянцев восприимчивого сорта было поражено 60% растений, у сеянцев устойчивого сорта - 19 % (рис. 3).
Рис. 3. Удельный вес пораженных гибридных сеянцев земляники садовой при заражении семян путем опрыскивания споровой суспензией (вариант 2)
25 30 35 40 45 Количество дней после заражения
Рис.4. Удельный вес пораженных гибридных сеянцев земляники садовой при заражении их путем опрыскивания споровой суспензией (вариант 3)
У
Исходя из этого, можно отметить, что заражать растения земляники на раннем этапе развития можно, в том числе и путем инокуляции семян. Это, во-первых, позволяет ускорить селекционный процесс, направленный на отбор устойчивых форм земляники, во-вторых этот способ прост в выполнении.
Несмотря на то, что грибы рода УегЫсШтт являются почвенными патогенами и заражение ими рекомендуют проводить через почву и корневую систему [1, 5, 6, 7], в качестве одного из вариантов использовали инфицирование сеянцев путем опрыскивания споровой суспензией. В результате при соблюдении определенных условий (заражение происходит при влажности 85 % и температуре 2025 °С) этот способ показал хороший результат. У гибридов от восприимчивого сорта симптомы болезни наблюдались у 44 % растений, а у гибридов от устойчивого сорта восприимчивых растений не оказалось (рис. 4).
Одним из лучших способов заражения земляники вертициллезом считается обмакивание корневой системы в суспензию спор при пикировке, так как пересадка связана с повреждением корневой системы, что облегчает попадание инфекции в ткани и проводящую систему растения. Однако пикировка нескольких тысяч растений является трудоемким процессом, что вызвало необходимость изучения варианта заражения растений через корневую систему до пикировки (вариант 4).
В результате, удельный вес пораженных растений земляники при повреждении корневой системы оказался низким. У гибридов восприимчивого сорта вертициллезным увяданием было поражено 11,8 % растений, у устойчивого сорта - 10,5 % (рис. 5).
По истечению инкубационного периода количество сеянцев пораженных вертициллезом стало увеличиваться, однако спустя две недели этот показатель стабилизировался, и болезнь перестала распространяться на остальные растения. Это может быть связано с тем, что была повреждена корневая система не всех растений, либо инфекция распределилась по объему субстрата неравномерно, что необходимо учитывать при постановки опыта.
Опыт по заражению растений земляники путем обмакивания корневой системы при пикировке (вариант 5) был использован как контроль к предыдущему, и показал свое превосходство, так как здесь обрабатывалось каждое растение, и вероятность попадания инфекции была намного больше.
В результате у гибридов от восприимчивого сорта оказалось 50 % растений с признаками болезни, а у гибридов от устойчивого сорта - 20 % (рис. 6).
Так как во всех вариантах опыта использовался свой контрольный вариант, а пораженных сеянцев в них отмечено не было, то на рисунках они не отображались.
Сопоставляя различные способы заражения сеянцев можно отметить, что самыми эффективными способами заражения сеянцев вертициллезом в наших исследованиях оказались: инокуляция почвы путем полива ее споровой суспензией (вариант 1б), инфицирование семян (вариант 2) и заражение сеянцев при пикировке (вариант 5).
15 20 25 30 35 Количество дней после заражения
Рис.6. Удельный вес пораженных гибридных сеянцев земляники садовой после заражения корневой системы при пикировке (вариант 5).
25 30 35 40 Количество дней после заражения Рис.5. Удельный вес пораженных гибридных сеянцев земляники садовой при заражении поврежденной корневой системы (вариант 4).
В этих вариантах вертициллезным увяданием было поражено 83,3; 60,0 и 50,0% сеянцев восприимчивого сорта. Можно также отметить, что первых два способа заражения сеянцев просты в выполнении, что дает им преимущество перед остальными. Вариантом с самым низким уровнем поражения вертициллезным увяданием (10%) оказался способ заражения путем внесения инфицированного зерна кукурузы в почву. Остальные способы имели промежуточное положение по эффективности заражения вертициллезом, на уровне 12-45%.
Таблица 2. Эффективность различных способов заражения вертициллезом сеянцев земляники садовой от свободного опыления материнских сортов
Заключение
При селекции на устойчивость к вертициллезному увяданию на раннем этапе развития растения необходимо использовать искусственное заражение сеянцев патогеном. Лучшим способом заражения гибридных сеянцев является способ инфицирования почвы путем полива ее споровой суспензией патогенных грибов. Гибель от вертициллезного увядания у гибридных сеянцев восприимчивого сорта здесь составила 83,3%. При этом способ прост в выполнении, что позволяет проводить работу с большим количеством сеянцев.
ЛИТЕРАТУРА
1. Говорова, Г.Ф. Земляника: прошлое, настоящее, будущее / Г.Ф. Говорова, Д.Н. Говоров - М.: ФГНУ «Росин-формагоротех», 2004. - 348 с.
2. Dr. Beata Meszka, Doc. Dr. hab. Anna Bielenin Болезни корневой системы на плантациях земляники/Dr. Beata Meszka//Owoce warzywa kwiaty -nr 11/2005, ISiK - Skierniewice, стр.36-38.
3. Методические указания к занятиям спецпрактикума по разделу «Микология. Методы экспериментального изучения микроскопических грибов» для студентов 4 курса дневного отделения специальности «G 31 01 01 - Биология» / Авт.-сост. В.Д. Поликсенова, А.К. Храмцов, С.Г. Пискун. - Минск: БГУ, 2004. - 36 с.
4. Архипов, Ю. Б. Отбор и предпосевная подготовка семян при селекции землянини: автореф. дис. канд. с.-х. наук: 06-534 - селекция и семеноводство плодовых культур / Ю. Б. Архипов. - Л.,1969. - 17 с
5. Программа и методика селекции плодовых, ягодных и орехоплодных культур / ВНИИСПК; под ред. Е. Н. Седова. - Орел: ВНИИСПК, 1995. - 502 с.
6. Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур / ВНИИСПК; под общ. ред. Е.Н. Седова и Т.П. Огольцовой. - Орел: ВНИИСПК, 1999. - 608 с.
7. Методические указания по экспериментальному изучению фитопатогенных грибов / ВИЗР, под ред. М.К. Хохрякова. - Л.: ВИЗР, 1974. - 69 с.
8. Методы ускоренной селекции моркови столовой на комплексную устойчивость к грибным болезням: метод. указ. / ВНИИО; сост.В.И. Леунов [ и др.]. - М.: ГНУ ВНИИО, 2011. - 56с.
9. Наумова Н.А. Анализ семян на грибную и бактериальную инфекцию / Н. А. Наумова. - Л., 1970. - 208 с.
10. Koike, T. S., Gordon R. T., Daugovish O., Ajwa H., Bolda M.. Subbarao K.. Recent Developments on Strawberry Plant Collapse Problems in California Caused by Fusarium and Macrophomina// International Journal of Fruit Science. - 2013. - №13 - Р. 76-83.
11. Шток, Д. А. О зараженности семян хлопчатника Gossypium Hirsutum грибом VerticiUium dahliae Kleb / Д. А. Шток // Микология и фитопатология. - 1974. - № 8, 4. - С. 374-375.
УДК 633.13:631.526.32:581.132
А. И. МЫХЛЫК, Н. А. ДУКТОВА
ОЦЕНКА ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СОРТОВ ОВСА ПОСЕВНОГО В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УРОВНЯ АЗОТНОГО ПИТАНИЯ
(Поступила в редакцию 15.07.2015)
Вариант Удельный вес пораженных сеянцев, %
гибриды неустойчивого сорта Фестивальная гибриды неустойчивого сорта Сельва
1а. Внесение зараженного зерна кукурузы в почву 10,0 0
1б. Полив почвы споровой суспензией 83,3 0
2. Опрыскивание семян споровой суспензией 60,0 19,0
3. Заражение сеянцев путем опрыскивания 44,4 0
4. Заражение поврежденной корневой системы проростков 11,8 10,5
5. Заражение сеянцев при пикировке 50,0 20,0
В статье приведены результаты оценки параметров фотосинтетической деятельности овса посевного в зависимости от генотипа и уровня азотного питания. Проанализирована динамика прироста листового аппарата, изменение индекса листовой поверхности и фотосинтетического потенциала посева по фазам развития. Установлены корреляции фотосинтетических показателей и продуктивности растения, определены критерии отбора в селекции.
The article presents results of estimation of parameters of photosynthetic activity of oats depending on genotype and the level of nitrogen feeding. We have analyzed the dynamics of growth offoliage, changes in leaf area index and photosynthetic potential of crops according to the phases of development. We have established correlations of photosynthetic indicators and productivity ofplants, and determined the criteria of selection in breeding.
