CC BY
29
DOI https://doi.org/10.18551/rjoas.2017-01.30
ВИДОВОЕ СООТНОШЕНИЕ ВОЗБИТЕЛЕЙ КОРНЕВОЙ ГНИЛИ И БОЛЕЗНЕЙ КОЛОСА НА ПОСЕВАХ ПШЕНИЦЫ В ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ
THE SPECIES RATIO OF ROOT ROT PATHOGENS AND WHEAT DISEASES AT FIELDS OF THE ORENBURG REGION
Овсянкина А.В.*, Сударенков Г.В., Андреев А.И., Плыгун С.А., Киселева М.И.,
научные сотрудники
Ovsyankina A.V., Sudarenkov G.V., Andreev A.I., Plygun S.A., Kiselev M.I., Researchers ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии,
Московская область, Россия
All-Russian Research Institute of Phytopathology, Moscow Region, Russia *E - mail: [email protected]
АННОТАЦИЯ
Изучен видовой состав грибов, вызывающих корневую гниль и болезни колоса пшеницы, выращенной в различных зонах Оренбургской области. Идентифицированы виды грибов из рода Bipolarís (В. sorokiniana), Fusarium (F. heterosporum, F. oxysporum, F. culmorum, F. graminearum), Alternaría alternatа, Cercosporum sp., Penicillium sp., Aspergillus sp. Установлено, что соотношение возбудителей в популяциях зависят не только от растения - хозяина, но в большей степени от климатических и эдафических факторов. Удалось проследить изменения в соотношение видов в популяции в зависимости от сорта, района выращивания и погодных условий вегетационного периода.
ABSTRACT
Studied the species composition of fungi, causing root rot and diseases of the ear of wheat, grown in various zones of Orenburg region. The identified species of fungi of the genus Bipolaris (B. sorokiniana), Fusarium (F. heterosporum, F. oxysporum, F. culmorum, F. graminearum), Alternaria alternatа, Cercosporum sp., Penicillium sp., Aspergillus sp. Found that the ratio of pathogens in populations depend not only on the host plant, but to a greater extent on climatic and edaphic factors. It was possible to trace changes in the ratio of types in the population, depending on variety, area of cultivation and weather conditions of the growing season.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Пшеница, болезни, зерновые культуры, Fusarium, Bipolaris, Alternaria, патоген. KEY WORDS
Wheat, diseases, grain crops, Fusarium, Bipolaris, Alternaria, pathogen.
Почву заселяют различные микроорганизмы, в том числе, микромицеты, являющиеся важными компонентами почвенного биоценоза. Они играют существенную роль в процессах почвообразования, вызывая заболевания многих растений. В почвах агроэкосистем, в отличие от естественных экосистем, патогенные популяции превышает по численности пороги вредоносности и обладают высокой изменчивостью [1]. Корневая гниль, листовая пятнистость, поражение колоса и зерна широкораспространенные болезни зерновых культур. Вызывает заболевание несколько видов фитопатогенных грибов, обитающих в почве, на семенах и растительных остатках, из родов Fusarium, Bipolaris, Gaemonnomyces, Cercosporella, Typhula, Rhizoctonia, Aureobasidium, Alternaria, Pythium. По частоте встречаемости и вредоносности приоритет принадлежит грибам родов Fusarium и Bipolaris. По уровню биологической опасности виды грибов, относящиеся к этим родам, стоят на первом месте среди других патогенных видов [2]. Отсутствие устойчивых сортов, погодные
условия, несоблюдение агротехники играют важную роль в распространении этих возбудителей на посевах пшеницы и усилении инфекционного фона [3]. Снижение продуктивности растений, ухудшение качества зерна, экологическая нестабильность и экономические ущербы являются последствиями болезни. Ежегодные потери урожая от указанных заболеваний составляют до 20 - 30%. [1,3 - 6].
Негативные последствия от фузариозных болезней оцениваются, как в форме прямых потерь урожая [3], так и косвенных, вследствие ухудшения хлебопекарных качеств зерна [7]. и загрязнения его микотоксинами [8 - 10]. Потери урожая от грибов рода Bipolaris значительны в зоне с засушливым и влажным климатом. В последнее годы уделяется значительное внимание распространению и поражению растений грибами рода Alternaría.
Видовой состав возбудителей из родов Fusarium: F. culmorum, F. graminearum, F. heterosporum, F. avenaceum, F. oxysporum, F. solani и др., и Bipolaris: B. sorokiniana (Cochliobolus sativum Drechsl.), приурочен к определенным эколого-географическим районам. Так, фузариозно-гельминтоспориозная корневая гниль (плесень) зерновых с преобладанием видов Fusarium встречается в районах возделывания озимой пшеницы, т.е. в Центрально-Черноземном и Северо-Кавказском регионах, а с преобладанием гриба Bipolaris sorokiniana - на яровых культурах в Нечерноземной зоне (Северо-Западный, Центральный, Волго-Вятский регионы).
Задачей настоящей работы было определение видового состава грибов, вызывающих корневую гниль и болезни колоса пшеницы, выращенной в различных зонах Оренбургской области.
Материалы и методы исследований. Работа выполнена в отделе Микологии и иммунитета ФГБНУ ВНИИФ и в лаборатории Химической защиты растений кафедры Агротехнологий и лесного дела ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ.
Обследования посевов пшеницы на поражение корневой гнилью проводили в 2013-2014 году в течение всего вегетационного сезона. Сбор пораженных образцов осуществляли в фазы молочно-восковой и полной спелости в Оренбургском, Адамовском и Перволоцком районах Оренбургской области. Материалом для исследований служили образцы пораженных растений и зерно, в том числе и с разным баллом поражения. За образец или пробу принимали не менее 10 растений одного сорта, собранных на одном участке поля. Всего было собрано 56 пораженных образцов, из них пораженных корневой гнилью - 22, пораженное зерно - 34 образца.
Объекты исследования: яровая твердая пшеница: сорта Безенчугская степная, Оренбургская 10, Оренбургская 13, Оренбургская 21; яровая пшеница мягкая: сорта Юго - Восточная 2, Учитель, Белянка, Лада, Альбидум 32, Дарья, ЮВ 4, Л 505, Саратовская 42, озимая пшеница мягкая: Пионерская 32, Оренбургская 105 (таблица 1); возбудители, вызывающие болезни зерновых культур: Fusarium culmorum (W.G.Sm.) Sacc., F. oxysporum (Schlecht.) Snyd.et Hans., F. heterosporum Nees., F. sporotrichiella nom. nov. Bilai., F. gibbosum App.et Wr.emend Bilai., F. avenaceum (Fr.) Sacc., F. moniliforme Sheld., F. sambucinum Fuck., F. semitectum Berk.et Rav., F. graminearum Schw., а так же Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoem, Drechslera teres (Sacc.) Shoem.Ito, Alternaría sp.
Для оценки фитосанитарного состояния посевов и определения видового состава возбудителей провели микологический анализ собранных образцов. С целью выделения гриба в чистую культуру с каждого сортообразца закладывали до 100-150 фрагментов пораженной ткани на питательную среду - картофельно - глюкозный агар и выращивали грибы в течение двух недель при температуре 18-22° С. Идентификацию видов осуществляли методом микроскопирования на 14 сутки роста грибов по морфологии конидий [11-13].
Об устойчивости образцов пшеницы судили по степени развития болезни и числу пораженных растений (%). Интенсивность поражения корневой гнилью оценивали в баллах по модифицированной шкале М.П. Лесового. Патогенные свойства грибов рода Fusarium, Bipolaris, Alternaría изучали на проростки яровой мягкой пшеницы сорта Альбидум 32. Дифференциацию грибов по патогенным свойствам проводили на 2
дневных проростках семян и используя рулонный метод. Инокулировали семена и двухдневные проростки споровой суспензией (5 мл / 25 штук при концентрации 100-120х10-6). Оценку по патогенности проводили на пятые сутки учитывали длину первичного корня и ростка, количество вторичных корешков. Для каждого варианта использовали не менее 25 всхожих семян. Результаты опытов обрабатывали статистически. Контролем служили проростки пшеницы, выращенные в воде.
Результаты и их обсуждение. Корневая система растений всех видов и сортов пшеницы, собранных в фазу полной спелости в Адамовском и Оренбургском районах в той или иной степени была поражена возбудителями корневой гнили. Интенсивность поражения корней озимой пшеницы составила 78-85%, яровой мягкой - 48-63%, яровой твердой - 33% (табл. 2). По результатам микологического анализа определена видовая структура популяций возбудителей корневой гнили посевов пшеницы в Оренбургской области. Корневую гниль пшеницы вызывал комплекс патогенов, превалирующее положение в котором занимали грибы из рода Bipolaris, Alternaria Fusarium. Из 750 изолятов грибов, выделенных в чистую культуру, идентифицировано 8 видов патогенных грибов: Bipolaris sorokiniana (Sacc) Shoem, Fusarium oxysporum (Schlecht.) Snyd.et Hans., F. heterosporum Nees., F. culmorum (W.G.Sm.) Sacc., F. sporotrichiella nom.nov.Bilai., F. gibbosum App.et Wr.emend Bilai, F. moniliforme Sheld., Drechslera teres (Sacc.) Shoem.Ito, Alternaria sp., а также сопутствующие сапрофитные грибы родов Cercosporum sp., Penicillium sp., Aspergillus sp., Nigrosporum sp., Rizopus sp., Gliocladium, Тrichothecium и полусапрофитные бактерии сем. Enterobacteriaceae (род Ervinia, Bacillus). С пораженных колосьев и зерна выделили 270 изолятов грибов. Идентифицированы виды Bipolaris sorokiniana (Sacc) Shoem, Fusarium oxysporum (Schlecht.)Snyd.et Hans., F. heterosporum Nees., Alternaria sp. Частота встречаемости видов в изученных районах была различной (таблица 3). Болезнь внешне проявляется в виде побурения корней, подземного междоузлия, узла кущения, основания стебля и влагалища нижних листьев. Пораженные растения отставали в росте, снижалась их кустистость и плотность стебля.
Таблица 1 - Сорта пшеницы с признаками поражения возбудителями корневой гнили, собранные в Оренбургской области в 2013 - 2014 годах (растения, корни, зерно)
Сорт Вид пшеницы Происхождение (год, район)
Запа дная зона
ЮВ 4 Яровая мягкая 2014, ЗАО «Степное», Ташлинский
Л - 503 Яровая мягкая 2014, ЗАО «Степное», Ташлинский
Саратовская 42 Яровая мягкая 2014, ЗАО «Степное», Ташлинский
Центральная зона
Пионерская 32 Озимая мягкая 2013, УОП Оренбургский ГАУ, Оренбургский
Оренбургская 105 Озимая мягкая 2013, УОП Оренбургский ГАУ, Оренбургский
Юго - Восточная 2 Яровая мягкая 2013, УОП Оренбургский ГАУ, Оренбургский
Учитель Яровая мягкая 2013, УОП Оренбургский ГАУ, Оренбургский
Белянка Яровая мягкая 2013, УОП Оренбургский ГАУ, Оренбургский
Лада Яровая мягкая 2014, Колхоз им. К. Маркса Переволоцкий
Альбидум 32 Яровая мягкая 2014, Колхоз им. К. Маркса Переволоцкий
Дарья Яровая мягкая 2014, Колхоз им. К. Маркса Переволоцкий
Оренбургская 10 Яровая твердая 2013, ГНУ ОНИИСХ, Оренбургский
Оренбургская 21 Яровая твердая 2013, ГНУ ОНИИСХ, Оренбургский
Оренбургская 13 Яровая твердая 2013, ГНУ ОНИИСХ, Оренбургский
Восточная зона
Безенчукская степная Яровая твердая 2014, ООО «Юбилейное» Адамовский
Безенчукская степная Яровая твердая 2014, КФХ Смолкин, Адамовский
Отмечена видовая дифференциация патогенов по агроклиматическим зонам. Превалировали виды в зависимости от характерных для данного вида наиболее благоприятных температур для роста. Этиология грибов, выделенных с яровой и озимой пшеницы в одинаковых условиях была различной. Инфекционная нагрузка на сорт отличалась в зависимости от балла поражения растения. Прослеживалось
процентное соотношение видов на сорте в зависимости от балла поражения растения в природных условиях. Отмечены симбиотические взаимоотношения грибов разных видов и родов.
Таблица 2 - Интенсивность поражения и распространенность болезни на корнях растений разных видов пшеницы в фазу полной спелости в Адамовском и Оренбургском районах в 2013 - 2014 годах (процентное соотношение)
Вид пшеницы Сорт Происхождение (район, год) Интенсивность поражения, % Распространенность болезни, %
Озимая мягкая Пионерская 32 2013, Оренбургский 85,5 100
Оренбургская 105 2013, Оренбургский 78,6 100
Яровая мягкая Юго - Восточная 2 2013, Оренбургский 56,7 100
Учитель 2013, Оренбургский 48,3 100
Белянка 2013, Оренбургский 63,7 100
Яровая твердая Безенчукская степная 2014, Адамовский 33,3 100
При анализе растительного материала яровой и озимой пшеницы было отмечено соотношение системы оценки поражения растений в полевых и лабораторных условиях. При закладывании на питательную среду фрагментов корневой системы растений с баллом поражения 0-1 - выделялись сопротрофные грибы родов Penicilum, Mucor. При возрастание балла поражения растений в полевых условиях (балл поражения от 2 до 4) в лабораторных условиях с фрагментов корневой системы таких растений выделялись патогенны, вызывающие поражение растений: Fusarium, Bipolaris и Alternaria.
Соотношение видов грибов, выделенных с сортообразцов озимой и яровой пшеницы, выращенных в одинаковых условиях учебно-опытного поля Оренбкргского ГАУ, были различными. Наибольшее количество изолятов грибов выделено с корневой системы сортов яровой мягкой пшеницы Юго - Восточная 2 и Учитель. Превалировали виды Bipolaris sorokiniana (Sacc) Shoem, F. heterosporum, F. oxysporum, грибы рода Alternaria. С сорта яровой мягкой пшеницы Белянка наряду с патогенными грибами выделены грибы Penicillium sp., Aspergillus sp., Gliocladium sp., nchoderma sp. (до 40%).
Таблица 3 - Частота встречаемости видов грибов, выделенных с пораженных корней сортов яровой и озимой пшеницы в Оренбургском и Адамовском районах Оренбургской области
в 2013 - 2014 гг.
Виды грибов Количество изолятов, % Всего изолятов
Адамовский район Оренбургский район
Яровая твердая Яровая мягкая Озимая мягкая ед. %
Bipolaris sorokiniana 28,4 21,1 22,5 169 22,5
Alternaria spр. 9,1 15,2 15,4 109 14,5
Fusarium spp. 15,9 7,8 13,4 83 11,1
Penicillium sp., Cercosporum sp., Aspergillus sp., Nigrosporum sp., Rizopus sp., Gliocladium sp., Mucor sp., Wchothecium sp. 46,6 55,9 48,7 389 51,9
Всего изолятов патогенных и сапротрофных видов, ед. 88 356 306 750
Количество выделенных патогенных видов грибов с образцов озимой мягкой пшеницы сортов Пионерская 32 и Оренбургская 105 значительно меньше, чем выделено с яровых сортов Юго-Восточная 2, Учитель, Белянка. В основном это Fusarium heterosporum Nees. и Bipolaris sorokiniana (Sacc) Shoem. Сопротрофные виды грибов сильно лизировали от активно развивающихся бактерий. Отмечено, что озимые зерновые культуры интенсивней поражаются фузариозными возбудителями, которые активно развиваются после перезимовки в холодный и влажный период. Яровые
зерновые чаще поражаются возбудителями Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoem и Drechslera teres (Sacc.) Shoem.Ito.
При анализе видового разнообразия грибов, выделенных с одного сорта в разные фазы вегетации, также были отмечены достоверные отличия. Сорт яровой твердой пшеницы Безенчугская степная, собранный в фазу молочно-восковой спелости (Адамовский район), поражался в меньшей степени, чем собранный в фазу полной спелости зерна по всем баллам поражения. Так же отмечено, что процентное соотношение грибов рода Fusarium и Bipolaris на одном сорте менялось в зависимости от фазы вегетации. В фазу молочно - восковой спелости превалировали грибы рода Fusarium, а в фазу полной спелости зерна - рода Bipolaris.
Наблюдения показали, что соотношение возбудителей в популяциях корневой гнили зависят не только от растения-хозяина, но в большей степени от климатических и эдафических факторов. Удалось проследить изменения в соотношение видов в популяции в зависимости от района выращивания и погодных условий вгетационного периода.
Выводы. В последнее время, помимо возбудителей корневых гнилей грибов рода Bipolaris и Fusarium, усиливается вредоносность грибов рода Alternaria, которые в отдельные годы могут наносить существенный вред зерновым культурам. Местами скопления и резервации грибов, взывающих болезни растений, в том числе и корневую и прикорневую гниль, является почва, пожнивные остатки, семена. Факторами, усиливающими развитие гнилей, являются нарушение агротехники, несоблюдение севооборотов и степень их насыщенности зерновыми культурами.
Наблюдения показали, что соотношение возбудителей в популяциях корневой гнили и пораженном зерне зависят не только от растения-хозяина, но в большей степени от климатических и эдафических факторов. Удалось проследить изменения в соотношение видов в популяции в зависимости от сорта, района выращивания и погодных условий вегетационного периода.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Чулкина В.А. Интегрированная защита растений: фитосанитарные системы и технологии / В.А.Чулкина, Е.Ю.Торопова, Г.Я. Стецов. - М.: Колос. - 2009. - 670 с.
2. Монастырский О.А. Способность сортов пшеницы, тритикале и ячменя накапливать в зерне фузариотоксины / О.А. Монастырский, Н.Н. Алябьева, Л. Н. Шубина, И. А. Деренкова // защита растений. - 2007. - №10. - С. 19 - 21.
3. Торопова, Е.Ю. Эпифитотиология / Е.Ю. Торопова, Г.Я. Стецов, В.А. Чулкина: Под ред. А.А. Жученко и В.А. Чулкиной. - Новосибирск, 2011. - 711с.
4. Санина С.С. Эпифитотии болезней зерновых культур : теория и практика, М., 2012, - 452с.
5. Торопова Е.Ю., Селюк М.П., Юшкевич Л.В., Захаров А.Ф. Фитосанитарные последствия приемов обработки почвы в лесостепи Западной Сибири // Вестник БГСХА им. В.Р. Филиппова. - №3 (28). - 2012. - С.86 - 91.
6. Toropova E.Yu. Soil Infections of Grain Crops with the Use of The Resource - saving Technologies in Western Siberia, Russia / E.Yu. Toropova, A.A. Kirichenko, G.Ya. Stetsov, V.Y. Suhomlinov// Biosciences Biotechnology Research Asia, August, 2015. -Vol. 12(2), P.1081-1093.
7. Гончаренко, А.А. Оценка хлебопекарных качеств зерна озимой ржи по вязкости водного экстракта / А.А. Гончаренко, Р.Р., Исмагилов, И.С. Беркутова, Т.Н. Ванюшина, Д.С. Аюпов // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2005. - №1. - С. 6 - 9.
8. Монастырский О.А. Устойчивость проростков высокопродуктивных сортов пшеницы к токсичным метаболитам Fusarium Graminearum/Монастырский О.А. // Доклады РАСХН, 2000. т. 4. - С.21 - 23. - С.2000.
9. Захаренко В. А. Микотоксины / В.А. Захаренко // Защита растений - 1993. - №9.
10. Монастырский О.А. Способность сортов пшеницы, тритикале и ячменя накапливать в зерне фузариотоксины / О. А. Монастырский, Н. Н. Алябьева, Л. Н. Шубина, И. А. Деренкова // защита растений. - 2007. - №10. - С. 19 - 214.
11. Билай В.И. Курбатская З.А. Определитель токсинообразующих микромицетов. Киев, 1990.
12. Билай, В.И. Основные микологические методы в фитопатологии / В.И. Билай, И.А. Элланская / В кн.: Методы экспериментальной микологии. Справочник; под ред.
B.И. Билай. - Киев: Наукова думка, 1982. - 551 с.
13. Дудка И.А. Методы экспериментальной микологии. Киев: Наук. думка, 1982, 550 с.
14. Овсянкина А.В. Методология оценки и отбора зерновых культур, обладающих толерантностью к фузариозным возбудителям/А.В.Овсянкина // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук - 2012. - №6. - С.44 - 47.
15. Фитосанитарные особенности возделывания яровой пшеницы по мезаформам рельефа на обыкновенных чернозёмах Оренбургской области / Каракулев В.В., Глинушкин А.П., Соловых А.А. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2011. Т. 4. №32-1. С.66-68.
16. Средообразующие функции здоровой почвы - фитосанитарные и социальные аспекты / Соколов М.С., Глинушкин А.П., Торопова Е.Ю. // Агрохимия. 2015. №8.
C.81-94.
17. Эффективность защиты яровой пшеницы от корневой гнили и вредителей в центральной зоне Оренбургской области / Лукъянцев В.С., Глинушкин А.П., Соловых А.А., Душкин С.А., Громова Л.С. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2011. Т. 4. №32-1. С.64-65.
18. Мониторинг болезней озимой пшеницы по мезоформам рельефа степной зоны Южного Урала / Каракулев В.В., Глинушкин А.П., Соловых А.А., Райов А.А. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2013. №3(41). С.66-72.
19. Влияние борьбы с болезнями на сохранность семян яровой пшеницы и повышение ее биоресурсного потенциала / Лукъянцев В.С., Глинушкин А.П., Сударенков Г.В., Зоров А.А. // Известия Горского государственного аграрного университета. 2014. Т.51. №4. С.371-376.
