Бактериозы ольхи чёрной (Alnus glutinosa (L. ) Gaertn) на Западном Кавказе

УДК 632.3

БАКТЕРИОЗЫ ОЛЬХИ ЧЁРНОЙ

НА ЗАПАДНОМ КАВКАЗЕ

BАСTERIOSIS OF BLACK ALDER (ALNUS GLUTINOSA (L.) GAERTN) IN

THE WESTERN CAUCASUS

Черпаков В.В.

Результаты изучения бактериальных патологий ольхи черной (Alnus glutinosa) на Западном Кавказе.

Results of studying bacterial pathologies of black alder (Alnus glutinosa) in the Western Caucasus.

Ключевые слова: ольха черная, бактериоз, некроз, бактериальная водянка, бактериальный ожог

Key words: black alder, bacteriosis, necrosis, bacterial dropsy, fire blight

В лесах России естественно произрастает по разным источникам от 9 до 15 из 50 известных видов рода ольха (Alnus, Betulaceae). Наиболее распространенные - о. чёрная (A. glutinosa (L.) Gaertn.), о. серая или белая (A. incana (L.) Moench), о. сибирская (A. sibirica (Fisch ). Общая площадь ольховых лесов Европейской части России - около 1,6 млн. га, с запасом древесины более

3 3

170 млн. м , в т. ч. черноольшанников - 1,0 млн. га с запасом 110 млн. м , остальные леса в основном сероольшанники. Другие ольховые формации в России не имеют хозяйственного значения. В меньшей степени ольховые леса распространены на Урале, в Сибири, на Дальнем Востоке, в горах Кавказа. Наиболее хозяйственно важный вид - ольха чёрная или клейкая. На Кавказе ольха чёрная произрастает в основном в Западной части Северного Кавказа, Западном и Центральном Закавказье, занимая склоны по берегам рек и ручьев, лощины и речные поймы. Ольховые леса имеют почвозащитное, берего-укрепляющее и водорегулирующее значение. Ольшанники широко распространены также в Белоруссии, Украине (Полесье), странах Балтии, других странах.

Инфекционное усыхание чёрной ольхи и других видов Alnus в последние годы происходит во многих странах Европы в т. ч. в Польше, Белоруссии, на Украине, в России (Калининградская обл.) [1, 2, 3, 4 ]. Более чем в 80% случаев в качестве причин поражения и отмирания упоминаются грибные инфекции поражающие кору (Phytophtora alni) и корни (Phytophthora cambivora). Из бактериозов упоминаются бактериальная водянка (Erwinia spp.) в Белоруссии и некрозно-раковое заболевание (Erwinia alni) в Италии. В России заболевания и усыхание ольхи в Калининградской области объясняется воздействием Phytophtora alni. До настоящего времени в России бактериозы ольхи в специальной литературе лесного профиля не представлены.

Бактериальные болезни ольхи чёрной изучались автором в районах Западного Кавказа: Кавказском биосферном заповеднике, Первомайском лесокомбинате, зелёной зоне Майкопа в 1973 - 1986 гг. В этот период бактериозы ольхи в мире вообще не были описаны и какой-либо сравнительный материал

полностью отсутствовал. Материалы настоящих исследований были отражены лишь в научных отчётах и не публиковались. В процессе исследований проводились рекогносцировочные и детальные, с рубкой и раскряжёвкой модельных деревьев, раскопкой и исследованием корневых систем, лесопатоло-гические обследования. Проводились посевы исследуемых тканей и органов деревьев на питательные среды в полевых и лабораторных условиях, выделялись культуры микроорганизмов, исследовались патогенные свойства изоля-тов методами полевых и лабораторных инокуляций, изучались их фенотипи-ческие (культурально-морфологические, биохимические) свойства.

Некрозно-язвенный бактериоз. В 1973-1974 гг. в районах б. кордона Суворовский и устья р. Киша (Кавказский заповедник), в долине р. Белая (Майкоп) была отмечена суховершинность и куртинное отмирание ольхи чёрной в разных типах лесных насаждений. На усыхающих деревьях в возрасте 8-10 лет проявлялся однотипный бактериоз с характерной симптоматикой некрозно-язвенной патологии. В мае на стволе появляются вдавленные участки коры, отграничивающиеся от здоровой части потемневшей полоской коры, затем трещинками. На поверхности вдавленной коры выступает бактериальный эксудат и отмечены чёрные потёки жидкости. По внутреннему краю участка происходит шелушение коры. Цвет коры вдавленного участка изменяется на более тёмный. При окорке наблюдается мацерированная ткань луба и поражение прилегающей части древесины, которая становится мокрой и принимает коричневй цвет. Впоследствии вдавленная кора отшелушивается, обнажая открытую рану, которая по краю затягивается отграничивающим валиком каллюса. Такие открытые язвы имеют вид овальных «окошек» 2х4 см или более продолговатых - 2х6 - 8 см. Однако поражение луба и камбия под корой может продолжаться. Поражённые участки от разных ранок соединяются между собою под корой и, сливаясь вместе, образуют сухобочину, которая может охватывать до 4/5 окружности ствола. Питание кроны осуществляется по узкой, непоражённой полоске ксилемы и коры с зеленым камбием, которая тянется от шейки корня в крону. В случае окольцовки, верхняя часть растения выше неё отмирает.

При лабораторном анализе из древесины, под участком поражённой коры были выделены на КГА несколько изолятов бактерий, которые представляли собой мелкие, 0,4-0,5х1,0-1,5мк, грамотрицательные палочки с перитри-хиальными жгутиками, образующие на КГА колонии белого цвета, которые активно сбраживали углеводные среды с глюкозой, фруктозой, галактозой с образованием кислоты, но без образования газа. В одном из изолятов была смешанная культура бактерий и грибов представлявших коремиальное спо-роношение типа ОтарЫиш. Бактериальные штаммы при искусственном заражении в природе ольхи чёрной, дуба Гартвиса, дуба черешчатого вызвали потемнение ксилемы и поражение луба ольхи и видов дуба в радиусе 1 см от места внесения инокулюма. Вид предположительно был отнесен к роду Б™Ма. Недостаточное исследование выделенных бактерий и отсутствие сравнительных данных не позволили идентифицировать возбудителя. Нек-розно-язвенный бактериоз имел выраженный верховой тип заражения. Про-

никновение инфекции концентрировалось в центрах сучков или чечевичек.

За рубежом бактериальная болезнь чёрной ольхи (A. glutinosa) и итальянской ольхи (Alnus cordata Desf.) с полной идентификацией возбудителя была описана в 1996 г. в Италии [5]. Целесообразно дать её описание, чтобы убедиться в идентичности симптоматики с выявленным нами некрозно-язвенным бактериозом. Симптомы «итальянского» бактериоза «напоминают те, которые вызвает Erwinia nigrifluens на грецком орехе (Juglns regia L.) и Erwinia quercina на дубах (Quercus agriifolia Nee и Quercus wislizenii A. D.C.). Заболевшие растения ольхи имеют небольшие некротические язвы в коре ствола, ветвей, сучков и побегов. Эти язвы, как правило, развиваются вокруг чечевичек, локализованы в узлах мертвых веток или на листовых рубцах, слегка запавшие, темно-коричневые, нерегулярно круговые, пропитаны выступающей водой. Если инфекция прогрессирует, то некроз распространяется с боков, становится глубже и достигает камбия, а иногда и первых слоёв древесины, которая затем изменяет цвет до коричневого. Язвы могут в итоге окольцевать и убить ветку или дерево. Другой симптом - эксудация весной и летом: темно-водянистая жидкость выступает из мелких трещин в язвах, затем стекает и окрашивает поверхность коры в чёрный цвет. Эта эксудация похожа на эксудации, вызванные E. nigrifluens на грецком орехе». Фенотипи-ческие и молекулярно-генетические исследования позволили отнести выделенные штаммы к роду Erwinia, а затем идентифицировать возбудителя как новый вид Erwinia alni Surico et al. 1996, который в процессе реклассифика-ции был введён в новый род Brenneria alni (Surico et al. 1996) Hauben et al. 1999. Возбудитель пока не выявлен в других станах Европы. Данная работа, обладая высоким качеством бактериологических и молекулярно-генетических исследований возбудителя, недостаточно уделяет внимание вопросам вредоносности, более детальной симптоматике, результатам искусственных заражений, а в открытом доступе отсутствуют какие-либо изображения образцов поражений, что важно для практической диагностики бактериоза. В частности, неясна реакция листового аппарата на поражения и симптомы самого усыхания дерева.

Сравнение описания симптомов поражения чёрной ольхи в Италии и на Западном Кавказе и биологических свойств патогенов даёт основание полагать, что это один и тот же бактериоз (Рис.1). Сходный некрозно-язвенный бактериоз наблюдаем и на образце ольхи из Белоруссии [2], возбудителем которого авторы называют бактерии из рода Erwinia, а сам бактериоз относят к бактериальной водянке.

Бактериальная водянка. С 1973 г. одновременно в указанных районах в стволах ольхи отмечалось наличие бактериальной водянки (Erwinia multivora), которая, впрочем, не имела выраженной вредоносности. Ольха -рассеяннососудистая, безъядровая заболонная порода с белой свежесрублен-ной древесиной. На поперечных срезах стволов проявлялось мокрое, округлое патологическое ядро (т. н. «ложное ядро») коричнево-вишнёвого цвета, которое не затрагивало работающие краевые кольца ксилемы. Поражение носило низовой характер и шло от корней и нижней части ствола, либо пней мате-

ринского насаждения (Рис. 2). В 1963 г. А. Л. Щербин-Парфененко описана бактериальная водянка на многих видах хвойных и лиственных пород, среди которых виды ольхи не упоминались. Для бактериальной водянки характерны обильные потёки чернеющей жидкости из трещинок и крупных стволовых трещин разрывающих ствол. Такие поражения не приводят деревья к скорым или внезапным усыханиям и обычно протекают хронически долгие годы с постепенной колонизацией дереворазрушающими грибами второго эшелона. В стволах с хронической бактериальной водянкой, которая частично выходила в камбиальный слой, захватывая часть окружности ствола, возникала сухо-бочина с развитием светло-желтой мраморной гнили вызываемой PheШnш igniarius Quël.

Бактериальный ожог. Бактериальные поражения с усыханием чёрной ольхи на Западном Кавказе в указанных выше районах проявлялись с разной интенсивностью и периодичностью и позже. В июле-августе 1980-1981 гг. и в 1986 г. отмечалось массовое отмирание ольхи 3-5 летнего возраста с симптомами бактериального ожога - внезапное побурение и засыхание листьев, побегов, а затем всего ствола. Поражение шло сверху от тонких веток кроны, на молодых стволиках и отдельных ветвях, на коре ветвей и стволов происходили некротические ожоги в виде удлиненных языков с отмиранием камбия. Трещин в коре не наблюдалось, кора не западала, язвы не образовывались. Поражённая кора бурая, влажная, слабо мацерирована. Свежепоражённая флоэма и камбий имели оливковую окраску без резкой границы зеленого и бурого цвета граничных тканей отмирания. Такой сплошной ожог окольцовывал ветви, опускаясь вниз по стволу до его середины, а иногда и до шейки корня. Под ожогом коры луб влажный, древесина влажная с розоватой окраской. Листья кроны внезапно засыхали часто, будучи зелёными, затем бурели и чернели, пораженные побеги не загибались крючком. Поражение свидетельствовало о внезапном и быстром верховом отмирании. Ниже пораженной части на стволе луб и камбий зелёные, по стволу водяные побеги. Раскопка корневых систем показала, что корни оставались живыми, что подтверждало верховой тип поражения.

Ряд штаммов бактерий были выделены из пораженного луба и влажной древесины под некротическими языками. Опыты по инокуляции в лабораторных условиях методом заражения через сосудистую систему выявили высокопатогенные свойства и полифагию бактерий. Побеги ольхи чёрной, ивы вавилонской, липы кавказской, груши увядали на 4-5-е сутки с изменением цвета (ива - оливковый, берёза - жёлтый, груша - чёрный) и полным засыханием листьев. Устойчивость к заражению проявили побеги берёзы бородавчатой, айланта и абрикоса (один штамм из 8-ми исследуемых всё же поражал и эти породы).

а б в

Рисунок 1 - Некрозно-язвенный бактериоз: а) куртина усыхающей ольхи чёрной в очаге поражения; б) запавшая некротизированная кора с заражением от сучка; пораженная древесина под некрозом; закаллюсованная язва [2]; в) трещинки по границе запавшей коры.

а б в

Рисунок 2 - Бактериальная водянка: а) ядро лопастной водянки со светло-жёлтой гнилью, часть ствола с действующей ксилемой и камбием; б) формирующееся патологическое ядро; в) потёк жидкости из трещины [2].

а б

Рисунок 3 - Бактериальный ожог: а, б) внезапное увядание и побурение листьев кроны и подроста в результате верхового бактериального ожога коры и камбия.

Бактерии представляли собой грамотрицательные в массе однородные, одиночные, подвижные (перитрих) палочки размером 0,4-0,5х0,8-1,3, на косом КА образовывали белый, слизистый наплыв (тянется за петлёй), с перламутровым блеском, при старении с кремовым оттенком, рост обильный. На плоском КА - колонии мелкие (1 -2 мм), грязно-белые, блестящие, выпуклые с уплотнённым центром и прозрачным ровным краем. Спор и капсул не образуют, пигменты в среду не диффундируют, аэроб, факультативный анаэроб, МПЖ не разжижают, в МПБ шелковистая муть, слабый осадок, сбраживали углеводные среды, образуя кислоту без газа на арабинозе, рамнозе, глюкозе, галактозе, лактозе, сахарозе, мальтозе, раффинозе, глицерине, манните, сорбите, дульците. Индол, аммиак, не образуют, крахмал не гидролизуют, редуцируют нитраты, образуют сероводород, молоко створаживают и пептонизи-руют (некоторые штаммы), лакмусовое молоко обесцвечивают, пектолитиче-ские ферменты не производят.

В целом, все изучаемые штаммы проявили однородные культурально-морфологические и биохимические свойства по которым бактерии были отнесены к роду Erwinia семейства Enterobacteriaceae. Указанная симптоматика бактериоза на ольхе чёрной до сих пор нигде не описана. По совокупности признаков поражения бактериоз представляет собой бактериальный ожог, а возбудитель близок к Erwinia amylovora var. ligniphila, описанному нами ранее патогену на различных лесных породах (Рис. 3). Современные тенденции в таксономии фитопатогенных бактерий показывают, что окончательная идентификация возбудителя, возможно, будет произведена в будущем, при нахождении этого бактериоза и более полном изучении патогена.

Бактериальные галлы (клубеньки) корней. В процессе исследований при раскопке корневых систем ольхи чёрной отмечалось наличие корневых галлов похожих на корневой рак вызываемый бактерией Agrobacterium tumefaciens на многих древесных породах. Современные генетические исследования показали, что род Agrobacterium представлен видами, которые неотличимы от видов рода Rhizobium за исключением того, что они являются патогенными и возбуждают у древесных растений рост онкогенных галлов, а не симбиотических узелков. Базовый вид и широкий полифаг Agrobacterium tumefaciens стал синонимом вида Rhizobium radiobacter (Agrobacterium radiobacter). Возбудителями корневых галлов или клубеньков, на корнях ольхи чёрной, являются азотфиксирующие бактерии рода Rhizobium, которые способны фиксировать молекулярный азот и являются симбионтами этой породы.

Бактериозы (некрозно-язвенный, водянка, ожог) ольхи чёрной обладают повышенным вредоносным эффектом, неизменно приводя деревья и подрост к гибели, разрушая ольшанниковые биоценозы. Распространению бактериальной инфекции способствует дождь, стволовые насекомые, в частности ольховый скрытнохоботник (Cryptorhynchus lapathi L.), ходы которого нами неоднократно фиксировались в зоне бактериальных поражений ольхи и других лесных пород. В комлевой части стволов нередко наблюдается бурая штриховатость в годичных слоях, т.н. «сердцевинные повторения», которые

считаются невредоносным пороком ольхи чёрной негативно влияющим на качество древесины. В процессе исследований из таких штрихов мы выделяли коремиальное спороношение типа Graphium и несколько видов бактерий свойства, которых не изучались. Это может свидетельствовать об инфекционной этиологии этого явления.

Своевременная диагностика бактериозов будет способствовать принятию обоснованных решений по проведению санитарных мероприятий в лесном хозяйстве.

Список использованных источников

1. Жуков А. М., Гниненко Ю. И. Развитие лесной фитопатологии и новые угрозы для лесов России // ВНИИЛМ, Лесохозяйственная информация: №4, 2014. С.13 - 24.

2. Интерактивный мультимедийный определитель наиболее распространённых болезней в лесном фонде, питомниках и дендропарках. Бактериальная водянка тополя, ольхи и других лиственных пород. http://cd.intelico.info/

3. Методические рекомендации по ранней диагностике ухудшения состояния сосны, ели и ольхи черной. сост. В. В. Сарнацкий с соавт. Минск: 2010. 35 с.

4. Мешкова В. Л., Усцкий И. М. Усыхание ольхи на Украине // Состояние и мониторинг лесов на рубеже XXI века: Материалы научно-практической конференции. Минск, 7-9 апреля 1998 г. Минск, 1998. С. 215 - 218.

5. Surico, G., Mugnai L., Pastorelli R., Giovannetti L., Stead D. E. Erwinia alni, a New Species Causing Bark Cankers of Alder (Alnus Miller) Species. Internanional Jornal of Systematic Bacteriology, July 1996. p.720 -726.