Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 6
1.1. Распространение и вредоносность септориоза 6
1.2. Систематическое положение, видовой состав и морфологические особенности грибов рода Septoria 10
1.3. Жизненный цикл и биологические особенности патогенов 21
1.4. Внутривидовая изменчивость грибов рода Septoria 25
1.5. Проблемы и перспективы поиска сортов зерновых культур, устойчивых к септориозу 30
Глава 2. Материалы и методы 36
Материалы исследований 36
Методы исследований 37
2.1. Изучение видового состава возбудителей септориоза 37
2.1.1 Обследование посевов и сбор инфекционного материала 37
2.1.2. Анализ образцов пораженных растений 37
2.2. Изучение внутривидовой структуры возбудителей септориоза 38
2.2.1. Выделение изолятов Septoria spp. в чистую культуру 38
2.2.2. Изучение культурально-морфологических признаков гриба 40
2.2.3. Оценка in vitro интенсивности споруляции изолятов Septoria spp 40
2.2.4. Получение спорового материала изолятов Septoria spp. 41
2.2.5 Оценка патогенных свойств изолятов Septoria spp 41
2.3. Изучение биологических особенностей возбудителей септориоза 44
2.4. Хранение и поддержание культур коллекционных изолятов Septoria spp. 45
2.4.1. Поддержание коллекционных культур 45
2.4.2. Методы длительного хранения культур 46
2.4.3. Проверка жизнеспособности хранящихся культур 47
2.5. Изучение взаимодействия изолятов Septoria spp 48
Экспериментальная часть. 49
Глава 3. Изучение видовой структуры популяций возбудителей септориоза пшеницы и ячменя в различных регионах России 49
3.1. Видовая структура возбудителей септориоза пшеницы 49
3.2. Видовая структура возбудителей септориоза ячменя 58
Глава 4. Изучение ряда биологических свойств возбудителя септориоза пшеницы и ячменя S.nodorum 62
4.1. Изучение влияния температуры и продолжительности влажного периода на прорастание спор патогена 63
4.2. Изучение влияния температуры и продолжительности влажного периода на заражение растений пшеницы и ячменя изолятами S.nodorum 67
Глава 5. Внутривидовая дифференциация возбудителей септориоза покультурально-морфологическим признакам и патогенности 71
5.1. Внутривидовая дифференциация изолятов Septoria spp. по культурально-морфологическим признакам 71
5.2. Отбор сортов-дифференциаторов для оценки патогенных свойств изолятов возбудителя септориоза ячменя S.nodorum 87
5.3. Изучение корреляции между патогенными свойствами изолятов Septoria spp. и их спорулирующей активностью на питательной среде 96
Глава 6. Поддержание и длительное хранение коллекционных культур изолятов Septoria spp 101
6.1. Влияние последовательных пересевов на споруляцию изолятов S.nodorum 101
6.2. Методы длительного хранения культур изолятов Septoria spp 105
Глава 7. Изучение взаимодействия in vitro и in vivo изолятов Septoria spp 114
7.1. Взаимодействие изолятов одного вида септории 116
7.2 Взаимодействие изолятов разных видов септории 123
Выводы 127
Научно-практические рекомендации 128
Работы, опубликованные по теме диссертации 130
Список литературы 131
Приложения 162
- Распространение и вредоносность септориоза
- Видовая структура возбудителей септориоза пшеницы
- Отбор сортов-дифференциаторов для оценки патогенных свойств изолятов возбудителя септориоза ячменя S.nodorum
- Взаимодействие изолятов разных видов септории
Распространение и вредоносность септориоза
По имеющимся сведениям, септориоз на зерновых культурах распространен более чем в 50 странах мира,
На пшенице периодические эпифитотии септориоза наблюдали в Западной и Восточной Европе, в США, Австралии, в странах Центральной и Южной Америки, Африки и Ближнего Востока (Shipton et al., 1971). Так, Б Германии, являясь одним из самых известных и вредоносных заболеваний этой культуры, он вызывает потери урожая до 25-30%, а при благоприятных для патогена условиях - до 46% (Obst, 1987; Ceynowa, 1992; Mielke, Meien- Vogeler, 1992; Mielke, 1994). В Великобритании септориоз давно стал превалирующим листовым патогеном пшеницы, поскольку в эпифитотийные годы потери урожая здесь достигают 65% (Broennimann et al., 1972; E.Baker, 1978; Polley, Thomas, 1991). Во Франции отмечалось снижение урожая на 10% при слабом развитии септориоза и на 25% - при сильном (Anon, 1989). В США во время эпифитотии отдельные сорта пшеницы теряли до 30-60% зерна. В некоторых штатах болезнь причиняла убыток фермерским хозяйствам в размере 3 миллионов долларов ежегодно (Onogur, 1977; Watkins et al., 1979; Eyal et al., 1983). Данные литературы свидетельствуют, что септориоз повсеместно встречается на посевах пшеницы в странах Восточной Европы (Jaczewska,1995; Zamorski, Nowicki, 1997; Cosic,1997). Кроме того, он распространен и в странах ближнего зарубежья, в частности, на Украине, в Белоруссии, Прибалтике, Молдавии, Грузии, Армении, Казахстане, в республиках Средней Азии (Марланд, 1948; Тетеревникова-Бабаян, 1962; Маркявичус, 1978; Борзионова и др., 1989; Муха, 1990; Пересыпкин, Коваленко, 1977а; Кайшибаев, 2002).
В России в числе прогрессирующих заболеваний пшеницы он отмечен в Центрально-Черноземном регионе, на Северном Кавказе, в Центральном районе Нечерноземной зоны России и в Волго-Вятском регионе. Его доля в структуре популяции в этих регионах составляет 30-45%, поражение листьев в благоприятные для развития заболевания годы достигает 50-80%, колосьев - 30-40% (Санин, 2000; Назарова, Соколова, 2000). На Северном Кавказе все чаще наблюдаются эпифитотии септориоза (Штайн, 1997; Гончаров, 2000). В последнее время нарастает распространения септориоза в Поволжском районе, где его доля в структуре популяции увеличилась с 5 до 21% (Санин, 2000). Кроме того, он широко известен в районах Урала, Сибири, Алтайского края и Дальнего Востока (Лебедева, 1964; Васецкая и др., 1983; Борзионова и др, 1991; Васецкая, Борзионова, 1989; Кашуба, 1989; Дымина, 1997). Так, в Западной Сибири урожайность яровой пшеницы в результате пораженности септориозом падала в отдельные годы на 37% (Дымина, 1997).
На ячмене септориоз часто встречается в Западной Европе, особенно в Великобритании, Ирландии и Скандинавии (King et al., 1983; Fitzgerald, Cooke, 1982; Sharma, Brown, 1983), а также в США и Канаде (Holmes, Colchoun, 1970; Cunfer et al., 1992; Clear et al., 2000). Есть сообщения, что в США потери урожая ячменя от септориоза могут достигать 20% (Cunfer et al., 1992). В числе распространенных заболеваний ячменя он часто отмечается на Украине (Коваленко, 1986; Гончаренко, 1998).
Изучению септориоза на ячмене в нашей стране до сих пор не придавали должного значения. Тем не менее, сообщения о результатах обследований посевов зерновых культур свидетельствуют о его встречаемости на европейской территории России и в Западной Сибири (Демидова, 1926; Полозова, 1971; Нг. Ван Тхань, 1976; Васецкая, Борзионова, 1989; Горобей, Ашмарина, 1996; Ашмарина, Горобей, 1998).
Септориоз проявляется в виде пятнистостей растений и поражает все надземные органы культур во все фазы вегетации.
На всходах можно наблюдать первые признаки поражения септориозом, хотя в этот период заболевание малозаметно. Септориоз проявляется преимущественно на колеоптилях растений в виде бурых полос, пятен и бугров размером с булавочную головку. На побуревшей ткани невооруженным взглядом видны темные плодовые тела - пикниды (Babodoost, Hebert, 1984).
На листьях проростков септориоз развивается в виде бурых пятен неправильной формы, на которых при благоприятных условиях образуются пикниды. Отдельные пятна сливаются, в результате чего весь лист или большая часть его засыхает. При поражении взрослых растений на листовых пластинках и влагалищах появляются вначале темные, позже светлеющие пятна с пикнидами на отмершей ткани. Пикниды часто расположены рядами, т.к. они развиваются внутри подустьичных полостей (Wiese, 1977). Симптомы болезни бывают хорошо выражены к периоду колошения, а в засушливый год еще позднее (Чигирев, Васецкая, 1989). На стебле болезнь проявляется в виде расплывчатых беловатых пятен; пикниды на стебле образуются редко. На узлах пятна мелкие, буроватые, постепенно обесцвечивающиеся, с пикнидами в центральной части. При сильном поражении узлы впалые и потемневшие, усеяны пикнидами (Wiese, 1977).
На колосьях, пораженных септориозом, видны буровато-фиолетовые пятна, которые, увеличиваясь, занимают большую часть колосковых чешуи и придают колосьям характерный пестрый вид. Пораженные участки светлеют, и на них выступают пикниды. Заболевание может захватить и стержень колоса, а также зерна, которые при сильном поражении имеют коричневое дорсальное пятно на зародыше (Rapilly et al., 1973), становятся щуплым и морщинистым (Cook, Jones, 1970;Пересыпкин, Коваленко, 1977а).
Выше указаны наиболее типичные признаки септориоза, однако в полевых условиях диагностика заболевания чаще всего затруднена. Симптомы поражения могут сильно варьировать в зависимости от сорта, возраста растений и окружающих условий. Изменениям подвержены форма и цвет пятен; при сухой погоде на них долгое время не образуются пикниды. Септориоз особенно трудно диагностировать и идентифицировать на ранних стадиях, когда отсутствуют плодовые тела и болезнь можно спутать с естественным усыханием (E.Baker, 1978). Нетипичные признаки септориоза могут совпадать с симптомами, вызываемыми другими грибами, в частности, из родов Fusarium, Phoma, Pyrenophora, Ascochyta, Didimella или, реже, мучнисторосяными грибами. На ячмене септориоз чаще всего путают с гельминтоспориозными пятнистостями (Полозова, 1971; Коваленко, 1986; Prestes, Fernandes, 1985; Scott, 1988; Anon, 1989). Симптомы на колосьях часто бывают схожими с пятнами неинфекционного характера. Иногда видимые симптомы поражения полностью отсутствуют (Bammon, 1978; Buschbell, 1988). Все это может быть причиной серьезных ошибок, приводящих к недооценке септориоза, ущерб от которого приписывается другим заболеваниям.
В связи с этим диагностику заболевания необходимо проводить в лабораторных условиях, используя микроскопический анализ. Если пикниды на листьях обнаружить не удается, то их развитие может быть стимулировано методом флотации листьев в бензимедазоле и УФ-освещением (King et al., 1983). Есть данные об исследованиях с помощью световой и сканирующей микроскопии при бессимптомном присутствии S.nodorum на растениях (OReilly, Downess, 1986). Получают развитие иммунологические методы досимптомного определения, дифференциации и количественной оценки возбудителей септориоза, основанные на ИФА и EUSA-тесте (Joerger et al., 1992; Cagneyil, Claude, 1993; Stahle-Csech, Kuhl, 1994; Stewart, Jehan-Byers, 1996). Созданы праймеры ПЦР, дающие возможность различать виды патогена по молекулярно-генетическим маркерам (Beck, Ligon, 1995, Czembor, Arseniuk, 1999; Fraaije et al., 1999).
Вредоносность септориоза проявляется во все фазы развития растений. Появляясь на всходах, гриб в различной степени тормозит их развитие, а при сильном поражении приводит к гибели (Weber, 1922). Развиваясь на листьях, болезнь ведет к уменьшению их ассимиляционной поверхности, отставанию в росте и преждевременному усыханию. Поражение стебля и узлов нарушает функции сосудистых пучков и вызывает полегание растений. Кроме того, происходит уменьшение длины и озерненности колоса. Пораженное зерно становится щуплым и морщинистым. Процент щуплых зерен тесно связан со степенью поражения растений (Cook, Jones, 1970). При поражении семян их всхожесть может снижаться на 9,5-12%, а энергия прорастания - на 7-9% (Шестиперова, Полозова, 1973). Растения, полученные из таких семян, имеют меньшую кустистость, что приводит к снижению урожая в будущем году (Цветкова, Симон, 1994). Вредоносность болезни простирается и на корневую систему. Масса корней при этом может снижаться на 49-52% (Gough, Merkle, 1977).
Механизмы вредоносности септориоза довольно разнообразны. В пораженных листьях возбудитель с помощью целлюлолитических ферментов оказывают дезорганизующее действие на паренхиматические ткани листьев, разрушая клеточные стенки и протопласты клеток (Cordo, Marechal, 1987). Уменьшение ассимиляционной поверхности листьев приводит к подавлению основных физиологических функций растения: снижению интенсивности фотосинтеза в 4-9 раз, дыхания - на 5-17 %, в результате чего содержание хлорофилла снижается на 19,9-40,8% (Пересыпкин, Коваленко, 1978; Verreet, 1985). Патоген также препятствует перемещению азота в репродуктивные органы растения (Verreet et al., 1988). Доказана способность гриба к образованию фитотоксинов (Кобыльский, 2002).
Таким образом, септориоз имеет важное экономическое значение, причиняя существенный ущерб урожаю зерновых культур как в нашей стране, так и за рубежом.
Видовая структура возбудителей септориоза пшеницы
В течение периода с 1992 по 2002 год проводилось обследование посевов пшеницы и сбор образцов пораженных растений на территории 25 областей, входящих в 8 эколого-географических регионов европейской части России. С 1998 года начато изучение видовой структуры септории в азиатской части РФ, включая два региона и 7 входящих в них областей. Сбор и анализ образцов проводили по методике, описанной в главе «Материалы и методы» (п. 2.1). Всего за данный период было собрано более 400 образцов пораженных растений пшеницы и проанализировано более 16 тысяч фрагментов пораженных тканей (Приложение 1)
В результате исследований на территории России на посевах пшеницы зарегистрировано 3 основных вида Septoria: S.nodorum Berk., S.tritici Rob et Desm. и S.avenae Frank f.sp. triticea John. Частота встречаемости видов была неодинакова в разных регионах.
На европейской территории России (ETC) в целом преобладают виды S.nodorum и S.tritici (46,3% и 32,0% соответственно), S.avenae f.sp.triticea составляет в среднем 21,7% ( Рис.1, Табл. 3).
Наблюдается заметное изменение соотношения видов Septori spp. с продвижением с севера на юг (Рис.2). Большую роль в этом, по-видимому, играют климатические факторы регионов, главным образом, температура и влажность (Приложение 2). Для развития патогенов септории в осенний и в начале весеннего периода вегетации большое значение имеют температурные условия, а в летний период - условия влажности. Согласно сведениям, имеющимся в литературе, для S.nodorum благоприятными являются температуры +12-26С и даже ниже (Holmes, Colhoun, 1970; Shipton et al., 1971; Babodoost, Hebert, 1984). Диапазон благоприятных температур для S.tritici несколько уже и составляет +16-25 С (Eyal et al., 1983). Кроме того, определенную роль в распространении возбудителей септориоза на территории различных регионов могут играть почвенные характеристики и возделываемые там сорта пшеницы. Так, есть мнения, что S.nodorum сильнее поражает яровые сорта, a S.tritici - озимые (Бурхардт, 1955; Eyal et al., 1977; King etal., 1983).
На севере европейской части России преобладает вид S.nodorum. Так, в Северном регионе (в частности, в Вологодской области) и в северной части Волго-Вятского региона (Кировская область), где климат континентальный и более холодный, доля S.nodorum в популяции составляет 67,0-91,2 %. Помимо этого вида здесь присутствует еще S.avenae f.sp.triticea (8,1-33,0%), a S.tritici не наблюдается совсем. Он отмечен лишь в средней части Волго-Вятского региона, в Марий-Эл, с частотой встречаемости 8,8 % (Табл. 3, Рис.2)
В Северо-Западном регионе, характеризующимся частыми циклонами и прохладным летом, в среднем лидирует S.nodorum (62,0%). При этом в Ленинградской области он составляет 100%. В Новгородской области, напротив, самый высокий процент распространения принадлежит S.tritici 65,6%). S.avenae f.sp.triticea встречается реже (8,8 %).
В Центральном регионе (ЦРНЗ). где климатические условия характеризуются умеренно-холодной зимой и теплым летом с достаточной увлажненностью, что определяет интенсивность развития болезни, виды S.nodorum и S.tritici в целом находятся примерно в равном соотношении (43,9 и 40,5% соответственно). S.avenae f.sp.triticea встречается с частотой 15,3 %. Эти показатели согласуются с данными исследований, проводимых в 1983-1988 гг (Санина, Анциферова, 1991а), которые также констатировали примерно одинаковое распространение S.nodorum и S.tritici на территории центральных областей России. Следует отметить, что в отдельных областях ЦРНЗ заметнее превалирует тот или другой вид септории. Например, на востоке и в центральной части региона - во Владимирской, Калужской, Рязанской областях - преобладает S.nodorum; в западной и южной его части - в Смоленской, Тульской и Орловской областях - S. tritici. На наш взгляд, это связано с определенным микроклиматом местности, возделываемыми сортами, агротехникой, а также географическим расположением областей внутри региона.
С продвижением на юго-запад страны S. tritici постепенно становится лидирующим видом. В Центрально-Черноземном регионе с мягким и достаточно влажным климатом, особенно в западной его части, средняя частота встречаемости S.tritici составляет 72,9%, a S.nodorum и S.avenae f.sp. triticea - только 16,0 % и 11,1% соответственно. Соотношение видов примерно такое же во всех областях, кроме Тамбовской, с несколько большим распространением S.avenae f.sp. triticea (до 25,7%).
В Северо-Кавказском регионе, где складываются благоприятные погодные условия для развития болезни, в целом превалирует вид S.tritici (68,7%), а S.nodorum и S.avenae f.sp. triticea составляют 12,6% и 18,7% соответственно. В Краснодарском крае в целом все три вида находятся примерно в равном соотношении: S.nodorum - 28,1%, S.tritici - 32,0%, S.avenae f.sp.triticea - 39,9%. Следует заметить, что за последние десять лет в крае заметно увеличилась доля распро странения S.avenae f.sp.triticea, т.к. по результатам исследований 1983-1988 гг он составлял не больше 5-10% (Санина, Анциферова, 1991а).
В северной части Поволжского региона (Самарская область) доминирует S.tritici (64,0 %). По направлению на юго-восток и к Уралу, где наблюдается более жаркий и засушливый климат, нарастает частота встречаемости вида S.avenae f.sp. triticea: на Нижней Волге (в Саратовской области) он составляет 38,2%, а в Уральском регионе - 61,5%. Виды S.nodorum и S.tritici в Саратовской области составляют соответственно 21,6 и 40,2 %. В Челябинской области (Уральский регион) вид S.tritici не отмечен.
В азиатской части России (АТС) на посевах пшеницы также выявлены три вида септории - S.nodorum, S.tritici и S.avenae f.sp.triticea, из них наиболее распространенными являются S.nodorum и S.avenae f.sp.triticea (Табл.,4; Рис.3)
Западная Сибирь отличается континентальным климатом. В летнее время здесь характерны облачность и осадки, зимой - морозы до -30 С. В популяции септории лидирует, главным образом, S.nodorum (57,1%). Доля S.tritici составляет 28,1%, S.avenae f.sp. triticea - 14,8%. Исключением является Томская область, где S.nodorum и S.tritici находятся примерно в равном соотношении (42,6% и 44,0% соответственно) (Табл.4,Рис.4).
В Восточной Сибири, где самый континентальный климат в стране и где особенно велики амплитуды температур зимы и лета, а осадков выпадает немного, превалирующим видом является S.avenae f.sp. triticea (51,9%). Вид S.nodorum несколько уступает ему по частоте встречаемости (35,6%), a S.tritici составляет лишь 12,5%. Кроме того, последний совсем не был обнаружен нами в Бурятии, а на западе региона, в Красноярском крае, он встречается с большей частотой - 35,3%.
Необходимо отметить, что частота встречаемости видов септории в одном и том же регионе может варьировать по годам (Приложение 3). Это можно продемонстрировать на примере Московской области, входящей в состав Центрального региона Нечерноземной зоны, где представилось возможным проанализировать большое количество ежегодно собираемых образцов (Рис.5).
В большинстве лет распространение видов S.nodorum и S.tritici оставалось практически на равном уровне со средними многолетними данными. Однако, в 1993 году произошло резкое увеличение частоты встречаемости вида S.tritici (до 83,5%), что в два раза больше по сравнению с многолетними данными (40,0%).
Отбор сортов-дифференциаторов для оценки патогенных свойств изолятов возбудителя септориоза ячменя S.nodorum
Научно-обоснованный подбор изолятов Septoria для создания искусственных инфекционных фонов, используемых в селекции на устойчивость к данному заболеванию, невозможен без изучения внутривидовой дифференциации возбудителей по признаку патогенности.
Оценку патогенности изолятов возбудителей септориоза, у которых пока не обнаружены специфические гены вирулентности, как правило, проводят на эмпирически подобранном наборе сортов, различающихся по реакции на заражение и соответствующих конкретной агроклиматической зоне. Для европейской территории России в качестве дифференциаторов для изолятов S.nodorum и S.tritici возбудителей септориоза пшеницы рекомендованы следующие сорта: Мироновская 808, Безостая 1, Одесская 51, Харьковская 46, Саратовская 29, Московская 35 (Санина, Анциферова, 19916). Четкие сведения о каком-либо наборе сортов-дифференциаторов для изолятов возбудителей септориоза ячменя в научной литературе отсутствуют. Поэтому одной из задач наших исследований было подобрать сорта ячменя, дифференциально взаимодействующие с отдельными изоля-тами одного из наиболее распространенных и вредоносных на ячмене видов сеп-тории - S.nodorum, что позволит в дальнейшем оценивать степень патогенности выделенных с этой культуры изолятов данного вида гриба.
Перед началом основных работ предусматривалось установить оптимальную споровую нагрузку для заражения растений, при которой сорта имели бы четкие различающиеся реакции. При решении данного вопроса в опыте использовали 5 изолятов S.nodorum, выделенных из Московской области (NM-19-2A, NM-19-Зя, NM-19-4A, NM-19-бя, NM-19-бя). Испытания проводили на 4-х сортах ячменя: Московский 121, Витим, Roland, Зазерский 85 в фазу всходов. С целью выбора наиболее подходящей в испытаниях использовали несколько концентраций инокулюма (1x105, 2x105, 5x105, 1x106 спор/мл). Заражение растений осуществляли в соответствии с методикой (п.2.2.5). Реакцию растений оценивали, учитывая процент пораженной поверхности 1 и 2 листа.
Результаты оценки степени поражения сортов ячменя при различных концентрациях споровой суспензии приведены в таблице 23.
Установлено, что изоляты S.nodorum при концентрациях инокулюма 5 х 105 и 1 х 106 сп/мл, вызывали высокую степень поражения растений, что могло затруднить отбор тест-сортов. Концентрация 1х105 сп/мл, при которой наблюдались значительные различия по степени поражения между сортами, удовлетворяла нашим требованиям. Эту концентрацию использовали для заражения растений на следующем этапе отбора.
Дальнейшие исследования проводили на 27 отечественных сортах ячменя. В опытах использовали изоляты S.nodorum, выделенные с пораженных растений ячменя на территории Московской (NM-19-2, NM-19-3, NM-19-4) и Вологодской (NB-3-Ія, NB-3-гя) областей.
При отборе сортов для дифференциации ячменных изолятов S.nodorum по патогенным свойствам за основу был принят экспресс-метод, разработанный для оценки патогенности изолятов возбудителя септориоза листьев пшеницы S.tritici (Санина, Анциферова, 19916; Санина, 1991). Его преимущество состоит в том, WTO он позволяет получить необходимые данные через относительно короткое рремя. Критериями оценки реакции сортов в данном случае являются: 1) степень поражения растений, характеризующаяся средним процентом пораженной поверхности 1 и 2 листа; 2) спорулирующая активность гриба in vivo.
Результаты оценки пораженности сортов представлены в приложении 7.
Следует отметить, что в опыте отсутствует четкая корреляция между степенью поражения растений и споруляцией гриба на них. Коэффициент корреляции в данном случае составил 0,19 и 0,55 соответственно. Так, наряду с сильным поражением и обильным спороношением или слабым поражением и слабым спороношением, часто отмечаются случаи сильного поражения листа и незначительного спороношения.
На основании полученных данных по степени поражения изолятами S.nodorum сорта были разделены на три группы:
1 - сорта с низкой степенью поражения (средний процент пораженной площади 1 и 2 листа составил менее 20%);
2 - сорта со средней степенью поражения (20-50%);
3 - сорта с высокой степенью поражения (более чем 50%).
При распределении градаций по уровню спороношения гриба на листьях ячменных сортов использовали метод А.В.Яблокова (1982), в результате чего были выделены три группы изолятов:
1 - слабоспорулирующие (до 10 тыс.спор / лист);
2 - среднеспорулирующие (от 10 до 30 тыс.спор / лист);
3 - высокоспорулирующие (более 30 тыс.спор / лист).
С учетом взаимодействия с изолятами S.nodorum выделяли три основных типа реакции сортов: R - слабовосприимчивый; М - средневосприимчивый; S -высоковосприимчивый (табл.24).
В результате исследований по принятым критериям (степень поражения и споруляция in vivo), а также с учетом биологических особенностей сортов и распространения их по регионам России, в предлагаемый тест-набор включено 8 сортов ячменя с различающимися реакциями на заражение изолятами S.nodorum (Табл.25).
Так, сорт Московский 121, был высоковосприимчив ко всем изолятам (степень поражения 50%), но между количественными показателями уровня его поражения наблюдались достоверно значимые различия при НСР = 9,6. Кроме того, все изоляты имели и разную степень споруляции на данном сорте (0,7 - 12,3 тыс.спор/лист).
Сорт Дина в высокой степени поражался изолятами ЫМ19-2я и NM19-3fl (50,6-52,2%), в средней - изолятами NM19-4A И NB-3-ІЯ (32,8-35,2%) и в слабой -изолятом NB-3-2A (8,7%). Спорулирующая активность всех изолятов на данном сорте различалась в значимых пределах и составляла от 0,2 до 39,1 тыс. спор/лист при НСРоб =9,5.
Сорт Одесский 100 имел широкий диапазон уровней поражения различными изолятами: от 4,9% (NB-3-2fl) до 93,2% (ММ19-2я). Споруляция московских изолятов на этом сорте была существенно выше, чем вологодских (5,6-14,1 тыс.спор/лист и 0,2-2,2 тыс. спор/лист соответственно).
Сорт Нутанс 778 имел разный уровень поражения московскими и вологодскими изолятами (45,8-79,3% и 10,5-13,6% соответственно). Значительно варьировала и споруляция изолятов на данном сорте (164 тыс. спор/лист - у изолята 19-Зя, что в 10-500 раз выше по сравнению с остальными).
Сорт Тан 1 был высоковосприимчив к 4-м изолятам и средневосприимчив к изоляту NB-3-2fl. Варьирование степени его поражения между изолятами NM19-2я и ЫМ19-4я (83,6% 66,5%) и ЫМ19-2я и NB-3-Ія (83,6% 58,3%) было на достоверно значимом уровне при HCPos = 15,8. Диапазон варьирования споруляции изолятов составлял 0,9-133 тыс.спор/лист при НСР = 5,6.
Сорт Зазерский 85 был средневосприимчив к четырем изолятам, степень поражения которыми была на уровне 25,5-39,1%. Изолят ЫМ19-Зя был высокопатогенным на этом сорте (53,7%). Спорулирующая активность большинства изолятов составляла 1,0-1,9 тыс.спор/лист, за исключением NM19-2A (7,9 тыс.спор/лист).
Сорт Белогорский в средней степени поражался всеми изолятами. Достоверно значимые различия степени его поражения наблюдались при заражении изолятами NM19-2fl и NM19-4fl (24,2% и 37,4% соответственно), NM19-4fl и NB-3-1я (37,4% и 21,9% соответственно), а также ЫМ19-4я и ЫВ-3-2я (37,4% и 23,6% соответственно) при НСРоб = 12,9. Значительно варьировала и споруляция изолятов (0,3-8,4 тыс. спор/лист) при НСР05 = 2,9.
Сорт Агул 2 был выбран как самый устойчивый из всех испытанных нами сортов. Степень его поражения изолятами была на уровне 3,8-24,3%, а спорулирующая рующая активность их составила 0,2-1,4 тыс. спор/лист. Однако этих диапазонах наблюдались достоверно значимые различия между изолятами, превышающие НСРоб, = 5,6 и 0,9 соответственно.
С другой стороны каждый изолят в различной степени поражал отдельные сорта. Например, степень поражения большинства сортов изолятом NM-гя, как и спорулирующая способность изолята различались на уровне HCPos (Табл. 25).
Таким образом, в данный тест-набор входят: сорт, обладающий достаточно высокой восприимчивостью (Московский 121), 4 сорта, дифференциально взаимодействующие с отдельными изолятами (Одесский 100, Дина, Нутанс 778, Тан 1), сорт Зазерский 85, устойчивый к большинству изолятов, а также два сорта, имеющие определенную степень устойчивости ко всем испытываемым изолятам (Белогорский и Агул 2) (Табл. 26).
Взаимодействие изолятов разных видов септории
Результаты исследований, проведенных in vitro, показали, что при совместном инкубировании на питательной среде изолятов S.nodorum (пшеничная форма) и S.avenae f.sp.triticea (пшеничная форма) преимущественно встречался тип С -легкое ингибирование (47,4%), а тип А составил 18,4% (Табл.42). При совместном посеве ячменных изолятов S.nodorum и S. avenae f.sp. triticea отмечали ту же денденцию : тип С составил 66,0%, тип А - 28,0%. В то же время, в вариантах S.nodorum (пш.ф.) + S.tritici и S.tritici + S. avenae triticea (пш.ф.) преобладал тип А (50,0% и 54,5% соответственно).
При взаимодействии изолятов S.nodorum (пш.)+ S.tritici, S.nodorum (пш.) + S. avenae triticea (пш.), S.tritici + S. avenae triticea (пш.) в 13,1-27,3 % случаев отмечался тип В (рост одного изолята поверх другого). При этом в варианте S.nodorum + S.tritici обычно наблюдалось нарастание мицелия S.nodorum поверх культур S. tritici, что объясняется более быстрой скоростью роста колоний S.nodorum. В случае S.nodorum (пш.)+ S. avenae triticea (пш.) нарастание было незначительным и наблюдалось как с той, так и с другой стороны.
Частота встречаемости типов D и Е была несколько выше, чем при взаимодействии колоний изолятов, принадлежащих к одним и тем же видам септории и составляла в среднем 2,0-9,5 %.
Таким образом, при совмещенном посеве культур изолятов разных видов Septoria spp. наблюдается усиление антагонистических взаимоотношений.
При совместной инокуляции растений высокопатогенными изолятами S.nodorum и S.tritici, степень поражения растений оставалась высокой (Табл. 43).
Однако симптомы поражения были типичными для S.nodorum, а образование на листьях пикнид S.tritici почти не наблюдалось. При этом споруляция S.tritici значительно подавлялась, независимо от типа взаимодействия изолятов (Рис.21а-г). Даже при совместной инокуляции изолятов NCT-ІП (S.nodorum) и В-62 (S.tritici), взаимодействующих на питательной среде по типу А споруляция изолята В-62 снизилась в 22 раза по сравнению с контролем (Рис.21 а).
Таким образом, исследования, проведенные с целью проверки совместимости изолятов возбудителей септориоза, показали, что в большинстве случаев изоляты Septoria spp. взаимодействовали in vitro по типу А и С. Полученные результаты не согласуются с данными Портера (Porter, 1924), который считает тип А редко встречаемым.
Наиболее совместимы друг с другом изоляты, принадлежащие к одному и тому же виду септории и относящиеся к одной группе патогенности. Между разными по патогенности изолятами вероятность ингибирования больше.
При испытании сортов на устойчивость к S.nodorum можно использовать смеси изолятов данного вида гриба как одинаковых, так и разных по патогенности, Однако, в последнем случае необходимо учитывать характер взаимодействия in vitro входящих в ее состав компонентов, так как в этом случае антагонизм между изолятами, выявленный при оценке на питательной среде, может проявиться в снижении степени пораженности растений при совместной инокуляции.
При испытании сортов на устойчивость к S.tritici в состав инфекционной смеси должны входить высокопатогенные изоляты, обладающие высокой спору-лирующей способностью in vivo.
При совместной инокуляции изолятами S.nodorum и S.tritici, гриб S.nodorum, имеющий более короткий инкубационный период, ингибирует развитие S.tritici, что проявляется в снижении образования последним пикнид и спор. Следовательно, оценку сортов на устойчивость следует проводить отдельно для каждого из этих видов септории, так как ингибирующий эффект S.nodorum по отношению к S.tritici может исказить полученные результаты.
