Создание инфекционного фона в открытом грунте для отбора растений подсолнечника, устойчивых к фузариозной корневой гнили

Научно-технический бюллетень

Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур 2005, вып. 1

Т.е. Антонова,

доктор биологических наук Н.М. Арасланова,

кандидат сельскохозяйственных наук

С.Л. Саукова,

младший научный сотрудник

Ю.В. Клипперт,

младший научный сотрудник

ВНИИ масличных культур

СОЗДАНИЕ ИНФЕКЦИОННОГО ФОНА В ОТКРЫТОМ ГРУНТЕ ДЛЯ ОТБОРА РАСТЕНИЙ ПОДСОЛНЕЧНИКА, УСТОЙЧИВЫХ К ФУЗАРИОЗНОЙ КОРНЕВОЙ ГНИЛИ

УДК 633.854.78:632.938

Поражение подсолнечника фузариозом на Северном Кавказе наблюдается ежегодно во всех районах его возделывания с довольно сильным колебанием по годам. Однако на протяжении последних 15 лет заметна тенденция к увеличению доли поражённых растений как в фазе всходов, так и в фазе созревания, что можно рассматривать, как следствие неблагополучной экологической обстановки в агроценозах региона, в целом. Примесь в партиях семян подсолнечника семянок, поражённых фузариозом, может служить одной из причин широкого распространения болезни к настоящему времени.

В Краснодарском крае из больных семян и растений подсолнечника разными авторами было выделено в общей сложности около 20 видов и разновидностей грибов рода Fusarium (1-5). По частоте встречаемости преобладали F, oxysporum var. orthoceras (App. et Wr.) Bilai средней патогенности и разновидности F. sporotrichiella сильной патогенности. При этом наиболее сильной па-тогенностью обладали изоляты F. sporotrichiella var. роае и F. sporotrichiella var. sporotrichioides, выделенные из корзинок и корневой системы (4, 5).

Как известно, употребление в пищу продуктов и кормов, заражённых грибами секции Sporotrichiella, вызывает фузариотоксикозы у людей и животных (7-9). Наличие в партиях семян подсолнечника, предназначенных для производства продуктов питания, значительной примеси семянок, поражённых грибами этой секции, в конечном итоге, может иметь тяжёлые последствия для людей и животных. Известно, что F. sporotrichiella var. sporotrichioides и F. sporotrichiella var. роае развиваются даже при низких температурах и показывают самые токсичные формы фузариоза, вызывая пищевую алейкию у людей. Это заболевание сопровождается изменением состава крови, ослаблением иммунной и повреждением нервной системы, а также образованием опухолей в различных органах (8, 9). Поэтому хотя эпифитотийного состояния посевов подсолнечника при поражении фузариозом ещё не наблюдалось, однако настало время проводить упреждающую селекцию. Селекция на устойчивость к почвенным патогенам невозможна без создания искусственного инфекционного фона, и успех этой работы зависит от его достаточной жёсткости.

Цель данного исследования заключалась в подборе дозы инокулюма средней патогенности F. oxysporum var. orthoceras и сильной патогенности F.

sporotrichiella var. sporotrichioides при создании искусственного инфекционного фона этих грибов в открытом грунте для отбора растений подсолнечника, устойчивых к фузариозной корневой гнили.

Материал и методы исследований. Растения подсолнечника сортов ВНИИМК 8883, СПК, гибридов Кубанский 930, Кубанский 939 и линий ВК 678, ВК 464 выращивали на карантинном участке ВНИИМК, располагая их на 4-х рядных (26 гнёзд в ряду) делянках, расположенных рендомизированно в 3-кратной повторности. В каждое гнездо с помощью ручной сажалки высевали по 5 семянок, т. е. в одном варианте учитывалась всхожесть 520 семянок в каждой повторности. Испытывали разные дозы инфекционной нагрузки раздельно F. sporotrichiella var. sporotrichioides и F. oxysporum var. orthoceras. Известно, что взаимоотношения между отдельными видами фузариев могут быть антагонистичны, вследствие чего патогенность смешанных культур уменьшается (10). Поэтому для создания инфекционного фона мы не пошли по пути приготовления смеси нескольких видов фузариев, а использовали самый патогенный штамм F. sporotrichiella var. sporotrichioides, при котором погибают свыше 95 % проростков подсолнечника в лабораторных условиях. Средне патогенный штамм F. oxysporum var. orthoceras изучали отдельно, чтобы определить возможность его применения в качестве инфекционного фона, как вида наиболее широко распространённого в ризосфере подсолнечника и пригодного для отборов среди селекционного материала слабой устойчивости.

После учёта количества всходов осуществляли прорывку, оставляя по 2 растения в гнезде. В фазе налива семян брали высечки стеблей на уровне 7-й пары настоящих листьев для выявления возбудителя, чей инокулюм служил инфекционным фоном.

Для создания инфекционного фона готовили инокулюм: стерильные семянки подсолнечника заражали раздельно мицелием двухнедельных культур каждого гриба, выращенных на агаризованном сусле и оставляли на 14 дней в естественных условиях освещения при температуре 20-25 °С. Покрытые мицелием семянки подсушивали в потоке воздуха, размалывали и смешивали с сухой просеянной почвой в весовом соотношении 1:4. Одна весовая часть инокулюма до смешения с почвой составляла 0,25; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0 г.

Инфекционный фон создавали следующим способом: дозы смеси инокулюма с почвой вносили сразу в лунки с помощью ручной сажалки при посеве семян. Смесь помещали в ёмкость сеялки и черпали её пластмассовым дозатором для детских молочных смесей. Сначала в семяпровод высыпали порцию смеси, затем семена. При этом в почве семена оказывались лежащими поверх инокулюма. Дозирование нужных количеств инфекционной нагрузки осуществляли на основе известного веса смеси в одном объёме ковша дозатора. Такой способ внесения инокулюма имеет ряд преимуществ перед простым заделыванием его в грунт. Он более экономичен, менее трудоёмок, всегда обеспечивает контакт прорастающего корня с инфекционным началом, создаёт равные условия для заражения всходов в каждом гнезде посева.

Результаты и обсуждение. Наличие антагонистической почвенной микрофлоры может сказываться на жёсткости инфекционного фона. Известно, что существует прямая зависимость между плотностью инокулюма (в почве) и степенью развития фузариозов многих растений. Так, при наличии 5х104 единиц инфекционного начала F. oxysporum f. серае на 1 г сухой почвы наблюдалось значительное поражение растений, однако если их было 100 на 1 г почвы, болезнь отмечалась, только если почва была стерильна (11). Наши трёхлетние на-

блюдения за влиянием разных доз инфекционной нагрузки на всходы одних и тех же генотипов подсолнечника позволили определить приемлемые концентрации инокулюма.

Внесение последовательно увеличивающихся доз инокулюма преследовало своей целью определить его пороговую дозу, превышение которой привело бы к гибели всех растений изучаемого образца. Так, по одногодичным данным на фоне F. sporotrichiella var. sporotrichioides летальная для обеих линий доза составила 1 г, тогда как при дозе 0,5 г выявилось от 8,7 % устойчивых растений у линии ВК 464 до 11,4 % у линии ВК 678 (табл. 1). Сорта и гибриды проявили большую выносливость, и пороговой для них можно назвать дозу 3 г, позволившую сохранить, в среднем, от 8,4 % растений у сорта СПК до 15,2 % у гибрида Кубанский 939 (табл. 2).

Таблица 1 - Всхожесть (%) семян линий подсолнечника в открытом грунте при разных дозах инокулюма F. sporotrichiella var. sporotrichioides и F. oxysporum var. orthoceras

ВНИИМК 2003 r.

Линии Дозы инокулюма, г/лунку

F. sporotrichiella var. sporotrichioides

ВК 464 67,9 32,3 8,7 0 0

ВК 678 70,4 48,6 11,4 0 0

HCPos 6,9

F. oxysporum var. orthoceras

BK 464 67,9 52,4 28,7 12,3 0

BK 678 70,4 58,1 39,4 21,2 0

HCPos 9,4

При использовании инокулюма гриба более слабой патогенности картина была несколько иная. Здесь летальными для линий были 2 г, тогда как при дозе 1 г сохранялись живыми от 12,3 % растений у линии ВК 464 до 21,2 % у линии ВК 678 (табл. 1). Для сортов и гибридов доза 3 г оставляла живыми довольно большой процент растений (табл. 3) поэтому для них пороговая доза F. oxysporum var. orthoceras должна быть выше.

Таблица 2 - Всхожесть (%) семян подсолнечника в открытом грунте при разных дозах инокулюма F. sporotrichiella var. sporotrichioides

ВНИИМК 2002-2004 г.

Сорт, гибрид Доза инокулюма, г/лунку

0 0,5 1 2 3

ВНИИМК 8883 84,6±10,2 80,0±12,4 30,3± 8,3 19,7± 2,5 11,3± 5,0

СПК 73,8±11,6 73,2± 8,9 27,2±12,3 21,2± 6,7 8,4± 6,1

Кубанский 930 91,3± 4,8 90,2± 6,1 31,1± 2,4 22,4± 3,1 12,7± 4,8

Кубанский 939 95,9± 2,3 94,5± 3,1 34,6± 7,2 25,8± 3,6 15,2± 5,3

За все три года изучения у растений, выживших при самых высоких дозах инфекционной нагрузки, мы не наблюдали каких-либо признаков поражения их фузариозом. Растения либо погибали в фазе всходов, либо были здоровы. У таких растений, находящихся в фазе созревания, из высечек стеблей на уровне 7-ой пары настоящих листьев не выделялись возбудители фузариоза. Известно, что кроме корневой гнили, к наиболее распространённым фузариозным заболе-

ваниям относится трахеомикозное сосудистое увядание растений (12). На протяжении трёхлетних испытаний инфекционного фона обоих видов гриба в наших экспериментах отсутствовали растения с признаками увядания среди выживших. Это свидетельствует, что использованные разновидности гриба либо вообще не способны колонизировать проводящую систему корня и стебля, либо их проникновение туда было ограничено защитным механизмом корня. Второе предположение подтверждается тем, что в других наших экспериментах (13) инокуляция растений в гипокотиль суспензией спор этих же штаммов обоих видов приводила к развитию поражения стебля у восприимчивых растений и закупорке части сосудов.

Таблица 3 - Всхожесть (%) семян подсолнечника в открытом грунте при разных дозах инокулюма F. oxysporum va г. ort hoce ras

ВНИИМК 2002-2004 г.

Сорт, гибрид Доза инокулюма, г/лунку

0 1 i 2 3

ВНИИМК 8883 84,6±10,2 78,1±15,6 48,5± 9,1 28,4±10,3

СПК 73,8±11,6 62,3± 7,2 39,3± 4,4 26Д± 7,6

Кубанский 930 91,3± 4,8 80,4±14,1 41,2± 12,8 34,3±15,3

Кубанский 939 95,9± 2,3 86,7±10,2 52,4± 8,7 43,7±11,3

Таким образом, при отборе в открытом грунте устойчивых к фузариозной корневой гнили растений подсолнечника искусственный инфекционный фон создаётся путём внесения в гнездо инокулюма с помощью ручной сажалки, высыпая в семяпровод сначала инокулюм, затем семена. Инфекционный фон для оценки линейного материала подсолнечника не должен превышать 0,5 г инокулюма высоко патогенного гриба F. sporotrichiella var. sporotrichioides в лунку. Для сортов и гибридов требуется более высокая доза, порядка 3 г.

Пороговая доза инокулюма F. oxysporum var. orthoceras для линий составляет 1 г. Для сортов и гибридов она находится за пределами изученных доз и должна быть выше 3 г.

Исследования выполнены при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и Администрации Краснодарского края, грант № 03-04-96758.

Литература

1. Маслиенко Л.В., Мурадосилова Н.В. Видовой состав Fusarium ssp.на подсолнечнике // Научно-технический бюллетень ВНИИМК. - Краснодар, 2000. -Вып. 123. - С. 25-31.

2. Саукова С.Л. Виды грибов из рода Fusarium, встречающиеся на подсолнечнике и поражение всходов при разных дозах инфекционной нагрузки /,/ Научно-технический бюллетень ВНИИМК. - Краснодар, 2001. - Вып. 124. - С. 173-175.

3. Антонова Т.С., Маслиенко Л.В., Мурадосилова Н.В., Саукова С.Л. Грибы из рода Fusarium на подсолнечнике в Краснодарском крае и их патогенность // Современная микология в России. Первый съезд микологов. Тезисы докладов -М.; 2002. - С. 171.

4. Антонова Т.е., Арасланова Н.М., Саукова С.Л. Распространение фуза-риоза подсолнечника в Краснодарском крае // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2002. - 3. - С. 6-8.

5. Бородин С.Г., Котлярова И.А., Терещенко Г.А. Распространение возбудителей фузариоза в Краснодарском крае // ArpoXXI. - 2002. - № 4. - С. 16-17.

6. Котлярова И.А., Терещенко Г.А. Источники заражения растений подсолнечника грибами рода Fusarium // Научно-технический бюллетень ВНИИМК. -2004. - Вып. 2 (131). - С. 62-64.

7. Билай В.И. Фузарии. - Киев: Наукова Думка, 1977. - 442 с.

8. Фузариоз - реальная опасность // Агропромышленный комплекс России. - 1990. - № 5. - С. 20-23.

9. BerekL, I.B. Petri, A. Mesterhazy, J. Teren, J. Molnar Effects of mycotoxins on human immune functions in vitro. Toxicology in Vitro, 15 (2001), 1 (февраль), 25-30.

10. Калинина P.T. Определение патогенности и наличия фитотоксинов у грибов рода Fusarium возбудителей корневой гнили озимой пшеницы // Микология и фитопатология. - 1980. - 14, 1. - С. 51-56.

11. Abawi G.S, Lorbeer J.W. Several aspects of the ecology and pathology of F. oxysporum f. sp. Cepae // Phytopathol. - 1972, 62. - P. 870-876.

12. Микроорганизмы - возбудители болезней растений // Справочник / под ред. В.И. Билай. - Киев: Наукова думка, 1988.

13. Antonova T.S., Arasianova N.M., Saukova S.L., KUppert У, Bochkaryov N.I. Pathological changes in sunflower infected by Fusarium species of different pathogenicity 11 Proc. of the 16 th Int. Sunfl. Conf. Fargo, North Dacota, USA, August 29-September 2. - 2004. - Vol. 1- P. 79-83.