Влияние разных значений pH на вирулентность и агрессивность возбудителя листовой ржавчины пшеницы Puccinia triticina Erikss

Так, применение фунгицидов позволило снизить развитие бурой ржавчины на 73-100% на фоне развития болезни до 30% в контрольном варианте. Против ринхоспориоза препараты Альто супер, КЭ, Амистар Экстра, СК, Спирит, СК были эффективны в пределах 67,0-94,7%. Такие же результаты получены и против септориоза (67,0-98,2%) при интенсивности развития болезни в контроле 26,7-40,7%. Применение фунгицидов против мучнистой росы снизило развитие болезни на 54,5-89,0%. При этом высокую эффективность (90-100%), не уступающую, а в ряде случаев превосходящую эффективность изучаемых фунгицидов против комплекса болезней, показал препарат Титул Дуо с препаративной формой в виде концентрата коллоидного раствора (ККР).

Во всех вариантах опытов была получена достоверная прибавка урожая в пределах 8,0-25,8%.

Таким образом, применение комплекса защитных мероприятий, включающих протравливание семян и обработку вегетирующих растений, позволит получать высокие урожаи, качественный посевной материал и улучшить фитосанитарную обстановку посевов ржи.

Литература

1. Ишкова Т.И., Гультяева Е.И., Левитин М.М. Грибные болезни зерновых культур на Северо-Запад е//3ащита и карантин растений. - 2004. - № 12. - С. 15-18

2. Ишкова Т.И., Берестецкая Л.И., Гасич Е.Л. и др. Диагностика основных грибных болезней хлебных злаков. - СПб, 2008. - 76 с.

3. Обзор фитосанитарного состояния посевов сельскохозяйственных культур в Российской Федерации в 2014 году и прогноз развития вредных объектов в 2015 году. - М. 2015. - С. 111-171.

4. Долженко В.И., Сухорученко Г.И., Гришечкина Л.Д. и др. Протравливание семян зерновых культур (Приложение) // Защита и карантин растений. - 2014. - № 2. - 40 с.

5. Долженко В.И., Новожилов К.В. Современные аспекты развития химического метода защиты растений// Агрохимия. - 2006. - №7. - С. 82-85.

УДК633.11:632.938 Докторбиол. наукЛ.Г. ТЫРЫШКИН

ВЛИЯНИЕ РАЗНЫХ ЗНАЧЕНИЙ рН НА ВИРУЛЕНТНОСТЬ И АГРЕССИВНОСТЬ ВОЗБУДИТЕЛЯ ЛИСТОВОЙ РЖАВЧИНЫ ПШЕНИЦЫ РиССША ТШТ1США ЕИ/ШЧ

Пшеница, листовая ржавчина, рН, вирулентность, агрессивность

Возбудитель листовой ржавчины пшеницы РиссМа 1гШс1па Епквв. с точки зрения способности поражать растения характеризуется двумя основными показателями - вирулентностью (качественный признак, способность конкретного генотипа патогена паразитировать на конкретном генотипе хозяина) и агрессивностью (количественный признак, степень успешности заражения конкретного генотипа хозяина и размножения на нем конкретного генотипа патогена). Согласно общепринятым представлениям эти два показателя являются константными и определяются в первую (если не единственную) очередь генотипами взаимодействующих организмов -растения и возбудителя болезни. Однако в наших предыдущих работах было показано изменение вирулентности монопустульных изолятов Р. 1гШс1па к почти-изогенным по Ьг генам устойчивости линиям пшеницы сорта Тэтчер под действием бензимидазола, элементов минерального питания, температуры (Тырышкин, 2014) гидразида малеиновой кислоты, бензиламинопурина (не опубликовано). Кроме того, было выявлено изменение агрессивности сборной популяции патогена после ее размножения на восприимчивом сорте в присутствии азотных и калийных удобрений (Тырышкин, 2015), а также бензимидазола (Тырышкин и др., 2015). Полученные данные предполагают влияние на вирулентность и агрессивность возбудителя листовой ржавчины пшеницы и других факторов внешней среды, в частности значений рН субстратов либо выращивания растений, либо используемых для размещения отрезков листьев, растворов предобработки растений до заражения ржавчиной.

Цель настоящей работы - экспериментальная проверка данной гипотезы на проростках изогенных линий мягкой пшеницы.

В первом эксперименте растения 10-и почти изогенных линий сорта Тэтчер с Ьг генами устойчивости выращивали на ватных валиках при постоянном поливе дистиллированной водой (рН 7,0) и растворами со значением рН 5,2 и 8,2. Проростки в стадии 1 листа заражали сборной популяцией возбудителя листовой ржавчины и через 10 дней подсчитывали количество пустул на каждом растении. Статистическую обработку данных проводили с помощью двухфакторного дисперсионного анализа [1]. Выявлены значимые различия в степени поражения линий в зависимости от значения рН субстрата выращивания (табл. 1).

Таблица 1. Количество пустул листовой ржавчины на интактных проростках изогенных по Ьг генам линий сорта Тэтчер при их поливе растворами с различным значением рН

Линия с Ьг геном устойчивости Значение рН субстрата

7,0 8,2 5,2

1 3,7 1 7,6

10 6,6 3 8,5

15 8,1 2,8 5,2

16 10,7 1,8 6,3

18 10,9 3,3 8,7

23 13,3 3 12,5

26 5,4 0,8 4,1

34 9,6 2,7 6,7

36 8,2 4,1 6,4

37 6,4 0,2 3,6

НСРцр! 2,7

При поливе растений раствором с низким значением рН для линий Ьг 1, 10 отмечено большее количество пустул, на линиях с генами Ьг 15, 16, 34, 37, 36 - меньшее количество пустул возбудителя болезни по сравнению с контролем; для остальных линий различия были незначимы. При поливе проростков раствором с высоким рН для всех линий количество пустул патогена было значимо ниже (Р>0,99), чем в варианте с поливом водой. Таким образом, впервые в мире показано влияние кислотности субстрата выращивания проростков пшеницы на количественный показатель развития листовой ржавчины. Возможны несколько гипотез, объясняющих механизмы такого влияния: 1) значение рН влияет на неспецифическую (горизонтальную) устойчивость к листовой ржавчине изогенных линий пшеницы. В этом случае резистентность должна повышаться либо понижаться одинаково для всех линий, чему, противоречит значимое взаимодействие факторов линии и значения рН по результатам дисперсионного анализа полученных результатов; 2) значение рН влияет на экспрессию генов устойчивости, приводя к тому, что конкретный Ьг ген, не имеющий фенотипического проявления при одном значении рН, при другом значении фенотипически проявляется. Однако в этом случае не должны формироваться пустулы патогена на некоторых линиях в некоторых вариантах эксперимента, чего очевидно не наблюдается; 3) фактор рН влияет не на растение, а на патоген, изменяя вирулентность отдельных генотипов гриба в популяции к некоторым Ьг генам устойчивости.

Поскольку в данном эксперименте поливали растения различными растворами, то влияние изучаемого фактора на листья проростков и гриб было только опосредованным, так как ионы Н и ОН" проникали только в корни и затем могли передаваться в листья.

Для подтверждения и уточнения полученных данных во втором данном эксперименте отрезки листьев 10-и линий пшеницы помещали на вату, смоченную растворами с различным значением рН, и заражали сборной популяцией возбудителя ржавчины; через 7 суток подсчитывали количество пустул на каждом отрезке листа. Как и в предыдущем эксперименте выявлено влияние изучаемого фактора на степень поражения ржавчиной линий пшеницы (табл. 2). На всех линиях, отрезки листьев которых помещены на субстрат с высоким значением рН, отмечено значимо меньшее количество пустул по сравнению с контролем (вода); при низком значении рН на линиях с генами Ьг 1, 10 и 16

количество пустул гриба было больше, а на линиях с генами Ьг 34, 36 и 37 - меньше по сравнению с контролем (табл.2). Значимое взаимодействие факторов линия и значение рН опять же указывает на то, что влияние внешнего фактора не может быть связано с его воздействием на растение, а, скорее всего, обусловлено воздействием на гриб, приводя к изменению его агрессивности и/или вирулентности на некоторых изогенных линиях. Таким образом, показано, что значение рН субстрата (как выращивания растений, так и используемого для размещения отрезков листьев) существенно (на уровне значимости Р> 0,99) влияет на количественный показатель развития листовой ржавчины на проростках почти-изогенных линий сорта пшеницы Тэтчер.

Таблица 2. Количество пустул возбудителя листовой ржавчины на отрезках листьев изогенных линий пшеницы, помещенных на растворы с разным значением рН

Линия с Ьг геном Листья на вате, смоченной раствором, РН

7,0 8,2 5,2

1 14,1 3,4 29,1

10 20,4 6,5 31,8

15 22,6 3,6 24,2

16 21,4 9,1 26,6

18 19,8 5,1 22,3

23 27,8 5,5 25,2

26 12,8 2,1 15,9

34 28,2 6,2 24,1

36 26 4,2 17

37 19,3 1,8 11,9

НСРо,от 4,0

Для экспериментального подтверждения вывода о влиянии значений рН на вирулентность возбудителя ржавчины, сделанного на основе статистических методов анализа, из популяции были выделены монопустульные изоляты Р. 1гШс1па. которыми заразили помещенные на воду отрезки листьев восприимчивого сорта. Через четверо суток часть отрезков перенесли на вату, смоченную раствором с рН 8,2, а часть - на вату, смоченную раствором с рН 5,2. Размноженными таким образом изолятами заражали отрезки листьев 10-и почти-изогенных линий пшеницы сорта Тэтчер, помещенных на вату, смоченную водой. Типы реакции на заражение учитывали на 7-ые сутки после инокуляции по шкале Майнса, Джексона [2]. Для всех линий, кроме ТЬЬг 36, выявлены различия по вирулентности одного и того же клона, размноженного при разных значениях рН, к некоторым изогенным линиям пшеницы (табл.3).

В целом высокое значение рН (8,2) приводило к авирулентности части клонов, вирулентных при размножении на воде (рН 7) (например, клон 1 на линиях с генами Ьг 10, 16, 23, 26; клон 3 - на линиях с генами Ьг 16, 18, 23, 34, 35). Выращивание изолятов возбудителя ржавчины при низком рН (5,2) приводило как к вирулентности изолятов, авирулентных при размножении при нейтральном рН (например, клон 2 на линиях с генами Ьг 10, 26, 34; клон 6 - на линии с геном Ьг 23), так и к обратной ситуации: вирулентности клона после размножении при рН 7,0, но его авирулентности после размножения при рН 5,2 (например, клон 1 на линиях с генами Ьг 10, 15, 18, 23, 26; клон 5 - на линиях с Ьг генами 10, 15, 23, 26) (табл. 3). Таким образом, впервые в мире выявлено влияние рН при размножении клона Р. (гШста на его вирулентность к конкретному Ьг гену устойчивости. С нашей точки зрения, это влияние является основным объяснением полученных данных о разной пораженности проростков изогенных линий на субстратах с разным значением рН популяцией патогена: на субстратах с высоким значением данного показателя многие клоны становятся авирулентными; на субстратах с низким значением рН часть клонов становятся авирулентными, либо вирулентными к конкретной линии пшеницы, чем и объясняется дифференциальное по линиям изменение пораженности ржавчиной по сравнению с растениями, выращиваемыми (либо помещенными) на субстрат с нейтральным значением рН. Отметим, однако, что выявленное влияние рН на вирулентность может быть не единственным объяснением различий в пораженности линий;

помимо этого влияния, дополнительным вкладом в изменение количественной характеристики пораженности могло бы быть изменение агрессивности популяции (точнее, вирулентного ее компонента) под действием рН.

Таблица 3. Типы реакции отрезков листьев линий пшеницы на заражение монопустульными изолятами возбудителя листовой ржавчины после их размножения на восприимчивом сорте

при разных значениях рН

рН при размножении клона Линия с Ьг геном

1 10 15 16 18 23 26 34 35 36

Изолят 1

7,0 3 3 0 3 3 3 3 0 3 0

8,2 3 0 0 2 3 0 0 0 3 2

5,2 3 0 0 3 0 0 0 3 3 0

Изолят 2

7,0 3 0 3 3 3 3 0 0 3 3

8,2 0 0 0 0 0 3 0 0 0 3

5,2 3 3 0 3 3 3 3 3 3 3

Изолят 3

7,0 3 0 3 3 3 3 0 3 3 3

8,2 3 0 3 0 0 0 0 0 0 3

5,2 3 2 0 0 0 3 0 0 3 3

Изолят 4

7,0 3 3 3 3 3 3 3 3 0 3

8,2 3 0 0 3 3 3 3 3 0 3

5,2 3 0 3 3 3 3 3 3 0 3

Изолят 5

7,0 3 3 3 3 3 3 0 3 0 3

8,2 3 3 0 3 3 0 0 3 0 3

5,2 3 0 3 0 3 0 0 3 0 3

Изолят 6

7,0 3 3 3 3 3 0 0 0 0 0

8,2 0 3 3 3 3 0 0 0 0 0

5,2 3 3 0 3 3 3 0 0 0 0

Для проверки данной гипотезы растения восприимчивого к ржавчине сорта пшеницы выращивали на ватных валиках при поливе водой (рН=7,0) либо раствором щелочного натрия (рН=8,2), либо соляной кислоты (рН=5,2). Растения в стадии 1-го листа заражали сборной популяцией Р. !гШс1па. Кроме того, отрезки листьев проростков, выращенных при рН 7,0, помещали на вату, смоченную растворами с теми же значениями рН и также заражали ржавчиной. Через 7 суток на растениях подсчитывали количество пустул гриба. На проростках, поливаемых водой, среднее количество пустул патогена составило 10,8; на растениях, поливаемых раствором соляной кислоты, -15,4; на проростках, поливаемых раствором щелочного натрия, - 7,3 (НСР 0,о1 = 1Д)- На отрезках листьев, помещенных на воду, среднее количество пустул было 13,6; на раствор с рН 8,2 - 7,9; на раствор с рН 5,2 - 16,5 (НСР0,о1 = 1,2). Таким образом, впервые показано, что выращивание растений восприимчивого сорта при различных значениях рН, а также помещение его отрезков листьев на субстрат с разной кислотностью приводит к изменению число пустул возбудителя листовой ржавчины, что, скорее всего, обусловлено влиянием показателя кислотности на агрессивность патогена. Низкое значение рН повышает агрессивность, а высокое снижает ее по сравнению с нейтральным значением. В то же время результаты данного эксперимента не могут рассматриваться как окончательное доказательство этого вывода, поскольку нельзя исключить присутствие у используемого сорта пшеницы слабо эффективных Ьг генов устойчивости; в этом случае различия в пораженности в разных вариантах могли быть связаны с изменением вирулентности изолятов возбудителя к этим генам под действием рН. Для окончательного подтверждения вывода о влиянии рН на агрессивность гриба собрали ржавчину с растений каждого варианта; уредоспоры перенесли в воду и их концентрацию в 3-х суспензиях уравняли. Данными суспензиями заразили отрезки листьев

восприимчивого сорта, помещенные на смоченную водой вату. В варианте с заражением ржавчиной, размноженной при рН 7,0, среднее количество пустул на отрезок листа было 6,1, при рН 8,2 - 3,4; при рН 5,2 - 8,2 (НСР0 01 —0,7). Очевидно, что в данном случае различия могут объясняться только влиянием различных рН на агрессивность возбудителя ржавчины. Снижение агрессивности гриба после его размножения при высоком значении рН в сочетании с изменением вирулентности отдельных клонов гриба под действием щелочного рН позволяет предположить возможность использования обработки растений растворами с относительно высокими значениями рН для снижения развития на них листовой ржавчины.

В четвертом эксперименте проростки выращенных при поливе водой изогенных линий пшеницы размещали горизонтально в кюветы и опрыскивали растворами с различными значениями рН; кюветы на сутки закрывали полиэтиленом и затем заражали популяцией патогена. Через 12 суток подсчитывали количество пустул гриба, сформировавшихся на каждом листе. Результаты приведены в табл. 4.

Таблица 4. Количество пустул возбудителя листовой ржавчины на проростках изогенных линий пшеницы, обработанных растворами с разным значением рН за сутки до инокуляции патогеном

Линия с Lr геном рН раствора

7,0 5,2 8,2

1 7,4 6,2 2,4

10 4,6 6,4 1

15 4,6 3,9 1,4

16 4,7 4,4 1,1

18 6,7 5,3 2,2

23 6,1 5,9 1,5

26 4,4 3,5 0,5

34 5,7 2,8 1,8

36 4,8 1,9 1,7

37 4,8 1 1,6

HCP (jjn 2,9

Для всех изучаемых линий предобработка проростков раствором с высоким значением рН приводила к снижению количества пустул листовой ржавчины по сравнению с вариантом опрыскивания водой (рН 7,0). При предобработке растений раствором с рН 5,2 меньшее по сравнению с контролем количество пустул патогена образовалось на линиях с генами Lr 34, 36 и 37; для остальных линий различия между двумя вариантами эксперимента были незначимы (табл. 4). Статистически значимое взаимодействие факторов линии и значения рН указывает на то, что степень поражения линий изменяется дифференциально при различных значениях кислотности растворов при предобработке, что в свою очередь подтверждает сделанный ранее вывод о влиянии рН не на горизонтальную устойчивость изучаемых растений, а на специфическую вирулентность некоторых генотипов в популяции патогена. Таким образом, в данной части работы впервые в мире показана возможность снижения развития листовой ржавчины пшеницы на проростках почти-изогенных линий сорта Тэтчер в результате их предобработки раствором с высоким показателем рН.

Литература

1. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Колос, 1979. - 416с.

2. Mains Е.В., Jackson H.S. Physiological specialization in leaf rust of wheat, Puccinia triticina Erikss // Phytopath. - 1926. - V. 16. -№1. - P. 89-120.