Фитогормоны против фузариозного увядания

вано 3900 образцов феромонов для оценки их аттрактивности в очагах распространения западного кукурузного жука в Закарпатской области и мониторинга на территории Беларуси.

Сотрудникамилаборатории энтомологии Института защиты растений совместно со специалистами Государственной карантинной службы в 2007—2010 гг. был организован и проведен феромономо-ниторинг западного кукурузного жука на посевах кукурузы, расположенных в приграничной зоне и вблизи международных аэропортов на площади 7200 га, где было расставлено 4600 ловушек.

В посевах кукурузы возле д. Томашовка (урочище Ризы) у трасс Брест — Томашовка в 500 м от пограничного перехода «Томашовка» на площади 45 га зарегистрирован первый в Беларуси случай обнаружения имаго западного кукурузного жука. В результате его идентификации подтверждено, что отловленный экземпляр является карантинным объектом — западным кукурузным жуком.

Согласно распоряжению Еврокомиссии 2003/766/Ес «О незамедлительных мерах по предотвращению распространения Diabrotica virgifera virgifera Le Conte в Евросоюзе» и дополнительно разработанному ЕОКЗР региональному стандарту РМ 9/4(1) «Diabrotica virgifera: процедуры официального контроля» и Положения о порядке определения и обозначения границ карантинной фи-тосанитарной зоны, наложение и снятие карантина растений, установление и обеспечение карантинного режима, утвержденного постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 14.06.2006 г. №881 сотрудниками Института защиты растений и Главной государственной инспекции по семеноводству, карантину и защите растений подготовлены временные рекомендации по ограничению распространения опасного карантинного вредителя, западного кукурузного жука, на территории Беларуси.

Наталья Пшибытко

Людмила Зеневич

Наталья Жаворонкова

Людмила Кабашникова

Фитопатогены, проникающие во внутренние части растений и вызывающие закупорку проводящих пучков и некроз вегетативных органов, представляют собой серьезную опасность. К ним относятся возбудители заболеваний бактериальной и грибной природы. Для томатов наиболее вредоносны грибные инфекции — фузариозы, вертициллезный вилт, фитофтороз, черная ножка, белая и серая гниль, бурая и белая пятнистость листьев; бактериальные — бактериальные рак и пятнистость, вершинная гниль; а также болезни, вызываемые вирусами, — мозаика, бронзовость и стрик.

Патогенные грибы, распространяющиеся через почву, являются наиболее вредоносными и часто встречающимися, поскольку обладают широкой вирулентностью. В условиях специализации и концентрации производства отрицательная роль почвенных инфекций возрастает из-за

старший научный сотрудник Института биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, кандидат биологических наук

младший научный сотрудник Института биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси

младший научный сотрудник Института биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси

заведующая лабораторией прикладной биофизики и биохимии Института биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, доктор биологических наук, доцент

их значительных накоплений в почве вследствие высокой насыщенности основной культуры на посевных площадях. Возбудители фузариозного увядания хорошо защищены от воздействия внешних факторов как в сапрофитной фазе своего развития в почве и на растительных остатках, так и находясь в сосудистой системе растений в период вегетации. Это объясняет трудность борьбы с данной группой патогенов.

Существует комплекс мер, позволяющий противостоять болезням агрокультур в закрытом грунте. Он включает агротехнические мероприятия, использование устойчивых сортов, химические, физические и биологические методы подавления фитопатогенов. Агротехнический способ предусматривает, прежде всего, соблюдение севооборота, что часто невозможно реализовать в условиях закрытого грунта. Химические методы

Фитогормоны против фузариозного увядания

ТЕМА НОМЕРА

защиты включают фумигацию почвы, внесение сублетальных доз препаратов, протравливание семян. Являясь весьма эффективным, данный способ несет в себе опасность негативных последствий: формирование устойчивых рас возбудителей болезней, обеднение количественного и качественного состава природных микроорганизмов, накопление в окружающей среде токсических остатков [1]. Распространены физические методы защиты овощей — подавление инфекции под действием высоких и низких температур, а также изменение влажности воздуха в теплицах. Однако данные приемы лишь на время тормозят развитие болезней растений и малоэффективны при высокой концентрации фитопатогенов. Биологические методы предполагают использование бактерий и грибов-антагонистов, которые отличаются высокой активностью и конкурентной способностью: при попадании в почву они вытесняют другие грибы, обеспечивая себе экологическую нишу [2]. Используются также продукты их метаболизма — антибиотики и ми-колитические бактерии, вызывающие лизис возбудителей грибных заболеваний [3]. Биологические методы экологически безопасны, однако не всегда эффективны, поскольку на динамику плотности грибов-антагонистов или бактерий влияют такие факторы, как температура, влажность, агрохимический состав и тип почвы, а малейшее отклонение их от оптимума может вызвать гибель по-

пуляции данного штамма. В условиях парниково-тепличных комбинатов, работающих на гидропонике, использование биологических методов еще более усложняется из-за малого количества применяемого субстрата.

Наиболее эффективный путь борьбы с болезнями растений — создание и возделывание устойчивых сортов. Но это лишь на время снимает остроту проблемы, так как перманентная изменчивость паразита по вирулентности приводит к формированию новых рас и биотипов патогенов, способных поражать вновь введенные в производство сорта. Поэтому единственно верным подходом остается повышение устойчивости сельскохозяйственных культур. Растительные организмы формируют защитные механизмы против патогенов, включающие образование физических и химических барьеров, синтез защитных белков и других метаболитов. Действие фитоалексинов, сапонинов, а-томатина основано на ингибировании роста грибных клеток в результате нарушения целостности их цитоплазматических мембран, повышения проницаемости клетки гриба [4].

Поскольку гормональная система—центральное звено в регуляции формирования ответных реакций организмов на инфицирование, предобработка растений экзогенными гормонами рассматривается как весьма перспективный и экологически безопасный прием повышения

устойчивости к воздействию патогенов. Известно, что при их атаке эндогенным сигналом для запуска стрессовой реакции у растений может служить быстрое накопление абсцизовой кислоты, запасание салициловой кислоты, синтез этилена. Данные гормоны участвуют как в развитии адаптационной реакции растительного организма, так и обеспечивают реакцию сверхчувствительности.

В Институте биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси исследования устойчивости агрокультур к биотическому стрессу, вызванному фитопатоге-нами, были начаты в 2004 г. Наше внимание сконцентрировано на изучении физиолого-биохимических механизмов ответной реакции томата при патогенезе [5], молекулярно-мембранных механизмов «включения» защитных систем и разработке способов их искусственной активации у растений закрытого грунта.

Изучено структурно-функциональное состояние томатов, выращенных на гидропонике при заражении возбудителем фузариозного увядания Fusarium ox-ysporum Schlecht. В качестве индукторов приобретенной устойчивости растений были использованы природные гормоны — абсцизовая кислота и этилен [б].

При изучении эффективности применения этилена для борьбы с фузариозным увяданием томатов было установлено, что данная обработка позволяет активировать у растений защитные функции,

! з

I* f 2 i

1,5  1

0,5

i

.., I ...

Контроль Контроль+ этилен

Fusarium Fusarium+ Этилен+ этилен Fusarium

1,8 1,6 1,4 1,2

и £ 0,6

I 0,4 S 1,2 0

Контроль Контроль+ Fusarium Fusarium+ Этилен+ этилен этилен Fusarium

Рис. 1. Изменение уровня продуктов перекисного окисления липидов в обработанных этиленом растениях томата при развитии фузариозного увядания

Рис. 2. Изменение содержания антоцианов в листьях обработанных этиленом растениях томата при развитии фузариозного увядания

20

НАУКА И ИННОВАЦИИ №3(97)_2011

которые остаются в активном состоянии на протяжении длительного времени. При атаке патогена в этот период вновь индуцируется стрессовый сигнал, и уже активизированные защитные системы эффективно предотвращают развитие патогенеза на стадии проникновения и первичного распространения инфекции.

Установлено, что экзогенная обработка этиленом зараженных Fusarium oxyspo-rum Schlecht растений замедляет фуза-риозное увядание. Генерация перекиси водорода и накопление продуктов пере-кисного окисления липидов, свидетельствующие о развитии деструктивных процессов при патогенезе, в этилен-обработанных растениях проходят медленнее по сравнению с необработанным контролем (рис. 1). В то же время накопление антоцианов — защитных пигментов флавиновой природы — протекает быстрее (рис. 2). Выживаемость растений после обработки этиленом существенно увеличивается. В теплицах, где пораженность корневой системы томатов до обработки составляла 40%, через 3 месяца вегетации 100% растений выжили, а зараженность корневой системы снизилась до 20% (рис. 3).

В аналогичной необработанной теплице количество увядших растений за такой же период времени достигло 5%, а зараженность корневой системы составила 100%. Обнаружено, что защитное действие этилена не зависит от того, проводилась ли обработка растений гормоном до или после заражения фи-топатогеном.

Внедрение данной технологии защиты томатов при выращивании в закрытом

Литература

грунте существенно повышает научно-технический уровень производства ценной овощной культуры, позволяет сократить малоэффективные и высокозатратные стадии обработки вегетирующих растений химическими средствами при существенном повышении урожайности и качества плодов. В настоящее время разработанные технологии запатентованы и широко внедряются в парниково-тепличных хозяйствах Беларуси.

1. Новикова И.И., Литвиненко А.И., Бойкова И.В., Ярошенко В.А., Калько Г.В. Биологическая эффективность новых микробиологических препаратов амиринов Б и С для защиты растений от болезней в разных природно-климатических зонах // Микология и фитопатология. 2003. Т. 37. Вып. 1. С. 92—98.

2. Калько Г.В., Воробьев Н.И., Новикова И.И. Влияние микробов-антогонистов на выживание Fusarium oxysporum в тепличном грунте и ризосфере растений огурца // Микология и фитопатология. 2003. Т. 37. Вып. 5. С. 84—92.

3. Larkin R.P., Fravel D.R. Effeicacy of various fungal and bacterial biocontrol organisms for control of Fusarium wilt of tomato // Plant Dis. 1998. V. 82. N9. P. 1022—1028.

4. Ross-Ibarra J., Morrell P.L., Gaut B.S. Plant domestication, a unique opportunity to identify the genetic basis of adaptation // PNAS. 2007. V. 104, suppl. 1. P. 8641—8648.

5. Пшибытко Н.Л., Зеневич Л.А., Кабашникова Л.Ф. Состояние фотосинтетического аппарата в процессе фузариозного увядания томатов // Физиол. раст. 2006. Т. 53, №1. С. 31—37.

6. Пшибытко Н.Л., Зеневич Л.А., Жаворонкова Н.Б., Кабашникова Л.Ф. Влияние абсцизовой кислоты на формирование устойчивости растений томата (Lycopersicon esculentum L.) к поражению Fusarium oxysporum // Весц НАН Беларуси сер.б.н. №1, 2009. С. 87—91.

№3(97)_2011 НАУКА И ИННОВАЦИИ

21