Введение к работе
Глава І.Общая характеристика работы
Актуальность темы. Факультативные паразиты стали мощным стрессор-ным фактором, снижающим урожай зерна кукурузы и пшеницы. Исключительно пластичные и вирулентные, они вызывают плесневение зерна в почве и при хранении, гниль початков и корней кукурузы, а на. пшенице -' особо вредоносные болезни: фузариоз колоса и "болезнь века" (Бенкен.и др.,1987) - корневую гниль. Сложность борьбы с ними определяется их биологией, местообитанием (в почве) и Способностью поражать широкий спектр сельскохозяйственных и дикорастущих растении.
В мировой практике защиты от факультативных паразитов не известны фунгициды, обеспечивающие сохранение более 45-50% потенциального урожая ( Parry et al., .1995; Всесоюзные совещания по фузариозу колоса, Краснодар, 1988; 1990,1992). Пока отсутствуют устойчивые к ним гибриды кукурузы и сорта пшеницы, поэтому поиск новых, экологичных и рентабельных способов защиты от почвообитающей патогенной микобиоты 'является актуальной проблемой современной защиты растений. Таким способом может стать своевременная индукция болезнеустойчивости зерновых злаков, близкая по своей природе к естественным иммунным реакциям растения. Подобным требованиям отвечают метаболиты неспецифичных некротрофов, генетически близкие к таковым факультивных паразитов, на которые эволюционно приспособились реагировать растения. Поиск таких биоиндукторов и применение их в производстве - новое направление в защите зерновых злаков от факультативных паразитов.
Однако в борьбе с почвообитающей патомикотой недостаточно ограничится только иммуноиндукцией. Сначала необходимо снизить инфекционный пресс среды, что невозможно без знания видового состава основной специфичной микоты, ее экосвязей с сопредельными биоценозами и синергистами, ее сукцессии, конкурентноспособности за субстрат и других экологических особенностей.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим планом №6 ияуднп-иггпдпораде^кских nafinr Кубанского государственного аграр-
»1^УЧНАЯ БИБЛИОТЕКА Моск. сельскохоз. акздомии
*** ** А. Тимирязева і
Инг. v-ъ А~ХЭ вПІсА
ного университета, государственной программы с номером государственной регистрации 01960009005
Цель и задачи исследований. Цель работы - обоснование необходимости
индуцирования грибными метаболитами устойчивости зерновых злаков к
* основным специфичным факультативным паразитам, в особенности к видам
Fusanum Link с учетом изучения экологических связей патогенов'с полезной и
нейтральной микобиотой для направленного снижения почвенного инфекци
онного пресса. В задачи, исследований входило: .
определение ареала основных' специфичных факультативных паразитов в Западно-Предкавказском регионе, прямых и косвенных потерь урожая кукурузы от их популяций в агроценотических эконишах;
изучение ценоконсортного комплекса актуальных факультативных паразитов, обитающих в агроценозах кукурузы, пшеницы и ячменя, выявление их экологических- взаимоотношений и возможностей направленного изменения плотности этих грибных» популяций путем индукции почвенной супрессив-ностиг ;
изучение .возможностей создания биоиндукторов, поиск их источников и продуцентов, разработка методик их получения, изучение ответных реакций на биоиндукторы растений и физиологоЧэиохимическое обоснование индуцированной грибными метаболитами устойчивости растения-хозяина;
разработка и апробация способа экологизированой защиты основных зерновых злаков Кубани от почвенных патогенов с использованием биоиндукторов устойчивости, минимизации запаса инфекции в выявленных местах резервации патомикоты
Научная новизна . На основании 30-летних исследований и производственной проверки разработаны некоторые теоретические и практические основы индуцированной (с помощью, метаболитов миконекротрофов) устойчивости кукурузы, пшеницы и ячменя к факультативным патогенам с учетом особенностей экологических взаимоотношений внутри сообщества "патоген -
'. - 3 - -~— - '.
растение-хозяин". При этом установлен и научно обоснован ряд новых поло
жений и закономерностей: ..*-",'
определен видовой состав и трофические связи факультативных паразитов кукурузы' в .Западно-Предкавказском регионе.' Выявлены синергизм при взаимодействии: отдельных, патогенов, оптимизирующий их Конкурентноспособность, сукцессия и адаптивные особенности развития в годы эпифитотии и депрессии, межродовая и внутриродовая аллелопатия в системе "антагонист-синергисты" и начатой основе - появление смешанных гнилей на кукурузе;
выявлены экологические ниши основных факультативных патогенов кукурузы, для некоторых - аккумулирующие органы злаков (Nigrospora oryzae, Penicillium . glaucum, Fusarium spp. - рудиментарные ' початки, Drechslera soroMniana - подгон ячменя); . -~
обнаружена положительная корреляция между вирулентностью актуальных видов Fusarium Link на кукурузе, пшенице и четко ограниченными гидротермическими параметрами почвы. Разработана теория и практика получения биоиндукторов из некоторых культуральных сред некротрофов;.,
осуществлено препаративное выделение элиситоров устойчивости пшеницы к F. graminearum Shwabe из культуральной жидкости штамма А гриба Aspergillus spp. Raper et Fennell и изучены их физико-химические свойства; '
впервые экспериментально установлено, что одним из основных элементов, механизма устойчивости у иммунизированных элиситорами растений пшеницы и кукурузы является накопление в клетках ингибиторов биосинтеза трипсина;
впервые дано физиопого-биохимическое обоснование индуцированной
устойчивости зерновых злаков к почвенной патомикоте: в иммунизированных
растениях после инокуляции стабилизируются проницаемость и структура кле
точных мембран, их водоудерживающая способность, интенсивность перекис-
ного окисления липидов, активность пероксидазы и полифенопоксидазы, со-
4 д-гржание зеленых пигментов и прочность связи в хлорофиллобелковом комплексе пластид,
обоснована возможность биоиммунизации кукурузы, пшеницы и ячменя грибными метаболитами некротрофов в производственных условиях; применения элиситоров в критические по сенсибилизации к патогенам фазы (у кукурузы - 3-S листьев и выметывания метелки, а у пшеницы - фазы 5, 10 2 и 11.1 по Фиикесу); использования чувствительных к элиситорам сортов пшеницы (Спартанка, Краснодарская-57, Спектр, Партизанка. Юна, Даха и линии КНИИСХ-113), ячменя (Вавилон) и шести номеров гибридов кукурузы группы "Краснодарский" и пяти - группы "РОСС". Разработаны пути повышения биологической эффективности элиситоров и ослабления инфекционного пресса па-томикотьг путём направленного усиления супрессивности почвы с помощью органического удобрения;
разработана концепция экологизированной защиты зерновых злаков от фак>.л»тативных паразитов и пути её реализации.
Практическая значимость. Использование выявленных экологических связей факультативных паразитов с консортной биотой, особенностей их развития, возможности искуственного индуцирования растений позволит направленно защищать зерновые злаки от почвенной инфекции
Предложенный способ учета подекадных отклонений от "адаптивных среднемоноголетних гидротермических показателей почвы" (в слое 0-20 см) может быть применен для оценки степени влияния лого фактора на развитие гриба.
Знание мест резервации'Тшфекции, выявленные экониши, аккумулирующие органы зерновых злаков и сорных растений позволят с помощью агро-приемов снизить инфекционный пресс факультативных паразитов.
Разработанные теоретические- и практические положения о селективном отборе грибов-продуцентов, технологии их выращивания могут быть исполь-
зеваны для получения индукторов устойчивости зерновых злаков к факультативным микромицетам.
Предложеннный метод выделения индуктора устойчивости пшеницы К ' F. graminearum Schwabe из культуральной среды штамма А гриба .Aspergillus spp. Raper et Fennell может быть применен для получения других элиситоров. '
Знание сортов (гибридов) - сенсибилизаторов к эписиторам, иммунизация их в критические по заражению фазы развития позволят с максимальной эффективностью использовать индукторы устойчивости. ,
Разделы работы, посвященные экологии факультативных патогенов кукурузы, могут быть включены в ВУЗовские учебные курсы, учебники по фитопатологии и защите растений, а исследования по биосинтезу ингибиторов трипсина, изменения физиолого-биохимических процессов в иммунизированном растении-хозяине использованы при селекции зерновых злаков на устойчивость к почвенной патомикоте.
Апробация работы. Материалы диссертации были доложены на Президиуме краевого правления Н.Т.О. сельского хозяйства (1984), Всесоюзной конференции по проблемам кукурузы (Днепропетровск, 1985), Всероссийской выставке достижений по научному обеспечению агропромышленного комплекса (Краснодар, 1987), Всесоюзной научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика Н.И. Вавилова (Москва, 1987), Всесоюзной конференции "Экология и сельское хозяйство"(Москва, 1989), рабочем совещании Госагропрома РСФСР по вопросам фузариоза зерна (Москва, 1988), Госхим-. комиссии СССР (Москва, 1988), Всесоюзном семинаре по индуцированной устойчивости сельскохозяйственных культур к фитопатогенам (Ростоь-на-Дону, 1989), Всероссийской конференции по методам интенсификации селекционного процесса (Одесса, 1990), Всесоюзной конференции по современным проблемам генетики и селекции сельскохозяйственных растений (Одесса, 1991), Всесоюзных и Всероссийских научно-координационных совещаниях по фуза-
6 ртозу колоса злаковых культур (Краснодар, 1988, 1990, 1992, 1994, 19и5), двух краевых конференциях по экологии Кубани (1996)
Объем и структура диссертации Диссертация изложена на 325 стран t-цах машинописного текста Состоит из введения, 7 глав, заключения, выводов и предложении производству Содержит 84 таблицы, 5 рисунков, 10 фотографии в тексте и две - в приложении Список использованной литературы включает 465 названий, в том числе 118 иностранных авторов
