Биологическое обоснование защиты от заражения вирусами оздоровленного семенного картофеля в Республике Татарстан

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Биологическое обоснование защиты от заражения вирусами оздоровленного семенного картофеля в Республике Татарстан

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

картофель вирус тля

Актуальность проблемы. Отечественные сорта картофеля имеют низкую конкурентоспособность в связи с отсутствием качественного семенного материала (Анисимов, 2001). По этой основной причине в Россию в последние два десятилетия производится массовый завоз семенного картофеля из-за рубежа. Низкое качество отечественного семенного картофеля обусловлено высокой степенью зараженности его вирусами, вызывающими снижение потенциальной урожайности сорта на 50-80%. Способ семеноводства картофеля на оздоровленной от вирусов основе, успешно применяемый в зарубежных странах, в России начал бурно внедряться в 80-х годах. Однако, несмотря на первоначальные успехи, в 90-х годах внедрение нового способа семеноводства в большинстве регионов затормозилось. Основной проблемой стало быстрое повторное заражение вирусами оздоровленного материала в открытом грунте - уже на второй-третий год размножения степень скрытой зараженности вирусами возрастала до 30-80%.

Причиной подобных неудач стало отсутствие научно обоснованной системы защиты от повторного заражения вирусами в семеноводстве картофеля на оздоровленной основе, отсутствие технологии ускоренного размножения, обеспечивающей получение здорового материала. В странах с развитым картофелеводством для семеноводства предусмотрено использование побережий северных морей с низкой численностью основных переносчиков - крылатых форм различных видов тлей. В условиях Республики Татарстан с относительно высокой численностью тлей, посещающих и мигрирующих на растения картофеля, необходимо было найти дополнительные способы защиты от повторного заражения семенного картофеля вирусами.

Эффективную систему защиты можно разработать только на основе предварительного изучения и тщательного анализа комплекса взаимосвязанных биологических процессов, происходящих в процессе вторичного заражения вирусами семенного материала. Для этого необходимо определить источники инфицирования оздоровленного материала, выявить влияние на интенсивность нарастания вирусной инфекции степени исходной зараженности семенного материала, площади его выращивания, сроков созревания сорта и его устойчивости к заражению вирусами. Необходимо выявить в полевых условиях зависимость нарастания повторной зараженности вирусами семенного материала от суммарной векторной активности крылатых форм тлей, динамики их лета, совпадения сроков их массового лета с уязвимыми фазами роста растений картофеля. В целом, назрела необходимость теоретического обоснования биологических процессов, сопровождающих нарастание степени повторной зараженности вирусами оздоровленного картофеля в зоне его выращивания.

Наиболее полное и достоверное выявление существующих взаимосвязей оказалось возможным в производственном размножении большого набора сортов, репродуцируемых на больших площадях в течение нескольких лет.

С системой защиты неразрывно связана технология ускоренного размножения оздоровленного картофеля от пробирочных растений до товарных посадок, которая должна обеспечивать получение здорового семенного материала с низкой себестоимостью, в больших объемах, позволяющих при необходимости сократить длительность репродуцирования семенного материала в открытом грунте и снизить уровень повторной зараженности вирусами на конечном этапе.

В настоящее время нормы допустимой скрытой зараженности вирусами для семенного картофеля в российских ГОСТах существуют только для исходного материала (тепличного и полевого), необходимо их разработать для всей цепочки схемы семеноводства. В отечественных схемах семеноводства существует необходимость создания на законодательной основе возможности неоднократного выращивания репродукции в одном и том же классе, при соответствии его по степени скрытой зараженности вирусами соответствующим требованиям, что будет обеспечивать максимально полное использование потенциала оздоровленного материала.

Работа проводилась согласно Программе фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению агропромышленного комплекса Российской Федерации № Госрегистрации 15070.5027031284.06.8.002.1.

Цель и задачи исследований. Целью работы являлось биологическое обоснование защиты от заражения вирусами оздоровленного семенного картофеля в условиях Республики Татарстан.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

1. Выявить основные источники заражения вирусами оздоровленного картофеля разных репродукций в защищенном и открытом грунте.

2. Провести мониторинг основных переносчиков вирусов картофеля - крылатых форм различных видов тлей - за период исследований (1993 - 2007 гг.) и выявить возможности прогноза развития их численности в условиях текущего вегетационного сезона.

3. Выявить закономерности распространения вирусной инфекции крылатыми тлями на основе анализа данных, полученных в производственном размножении оздоровленного картофеля за период с 1997 по 2007гг.

4. Разработать стратегию защиты оздоровленного семенного картофеля от заражения вирусами в условиях Республики Татарстан.

5. Разработать ресурсосберегающую технологию ускоренного размножения оздоровленного картофеля в защищенном и открытом грунте, максимально обеспечивающую сохранение его в здоровом состоянии.

6. Обосновать основные принципы построения схем семеноводства картофеля на основе выявленных закономерностей роста зараженности вирусами оздоровленного материала при его репродуцировании.

Hаучная новизна. Обоснованы причины опережающего распространения Y-вируса картофеля и более низкой распространенности вируса скручивания листьев картофеля (ВСЛК) и вироида веретеновидности клубней картофеля (ВВКК) на посадках оздоровленного картофеля в условиях открытого грунта.

Показано, что основными источниками вторичного заражения вирусами оздоровленного методом культуры меристемной ткани картофеля в открытом грунте являются внутренние источники инфекции. Сорные растения и внешняя инфекция не имеют большого практического значения.

Выявлено, что в защищенном грунте наибольшую опасность для повторного заражения оздоровленного картофеля представляет вирус метельчатости верхушки картофеля (ВМВК).

Показано, что ведение семеноводства картофеля на оздоровленной основе в условиях республики осложняется высокой численностью основных переносчиков вирусов - крылатых форм различных видов тлей в течение вегетационного периода и ранними сроками наступления критического порога их численности. Выявлены факторы, существенно влияющие на размножение колоний тлей, позволяющие прогнозировать развитие численности вредителя в течение вегетационного периода.

Выявлены закономерности, определяющие процесс нарастания степени повторной зараженности вирусами оздоровленного картофеля:

- при низкой (нулевой) степени исходной зараженности оздоровленного картофеля снижается зависимость роста степени зараженности вирусами от численности крылатых форм тлей;

-исходная степень зараженности вирусами оздоровленного картофеля в течение вегетационного периода возрастает в кратных величинах соответственно количеству зараженных от внутреннего источника инфекции здоровых растений; коэффициент роста зараженности вирусами зависит от устойчивости сорта и векторной активности крылатых форм тлей;

- рост степени зараженности вирусами, заносимыми от внешнего источника инфекции, зависит от площади посадок оздоровленного картофеля;

- динамика роста степени зараженности вирусами семенного картофеля в репродукционном размножении представлена двумя этапами - длительным периодом скрытого роста до достижения 1-2% уровня и коротким периодом роста до полного 100% заражения.

Научно обоснована система семеноводства картофеля для Республики Татарстан. Предложены дополнительные приемы, необходимые для защиты от повторного заражения вирусами в условиях высокой векторной активности крылатых форм тлей: достижение полного отсутствия внутренних источников заражения вирусами и увеличение площади посадок первого полевого поколения оздоровленного картофеля.

Разработана технология ускоренного размножения оздоровленного картофеля, снижающая опасность повторного заражения вирусами семенного материала. Выявлена закономерность сохранения стабильной долевой структуры урожая картофеля в определенных интервалах изменения массы посадочных клубней и густоты их посадки.

Обоснованы основные принципы разработки схем семеноводства картофеля, учитывающие нарастание вторичной зараженности вирусами оздоровленного семенного материала.

Практическая значимость. Разработана технология выращивания оздоровленного семенного картофеля, удовлетворяющего по скрытой зараженности вирусами требованиям российских и международных стандартов, в условиях Республики Татарстан. Эта технология может быть рекомендована для применения в других региональных центрах России по производству оздоровленного семенного картофеля.

Внедрение этой технологии в Республике Татарстан (при непосредственном участии и научном обеспечении со стороны Татарского НИИ сельского хозяйства) в производстве оздоровленной суперэлиты способствовали полному обеспечению потребностей хозяйств республики в оздоровленном семенном картофеле с низкой скрытой зараженностью вирусами (по результатам ИФА менее 5%) и двукратному повышению средней урожайности картофеля с 11 т/га в 2002 году до 23 т/га - в 2008 году. С 2005 года оздоровленный семенной материал отечественных сортов с низкой степенью скрытой зараженности вирусами и высоким потенциалом продуктивности, производимый в Татарском НИИСХ, поставляется в 16 регионов России и за пределы РФ - в страны СНГ.

Апробация результатов работы. Основные результаты исследований и выводы докладывались на научно-практической конференции «Новое в семеноводстве картофеля» (Минск, 2000), Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы защиты картофеля, плодовых и овощных культур от болезней, вредителей и сорняков» (Минск, 2005), на научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития селекции и семеноводства картофеля». (Москва, 2006), Международной научно-практической конференции «Современное состояние картофелеводства и их научное обеспечение» (Алматы, 2006), Международном конгрессе «Картофель. Россия - 2007» (Москва, 2007), 17-th Conference of European Association for Potato Research: Potato for a changing world (Brasov, 2008).

Автор диссертации - лауреат Государственной премии РТ в области науки и техники 2005 года по теме: «Разработка и внедрение системы семеноводства картофеля на оздоровленной основе в Республике Татарстан».

Публикации. Материалы исследований изложены в 74 публикациях, в том числе 7 статей в журналах, рекомендованных Перечнем ВАК РФ для публикации материалов докторских диссертаций, 3 статьи - в зарубежных изданиях, изданы 5 выпусков рекомендаций для производителей оздоровленного семенного картофеля.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Основная причина интенсивного заражения вирусами ранее оздоровленного картофеля в условиях Республики Татарстан - наличие внутренних источников инфекции в оздоровленном материале. Значимость выявленного фактора существенно возрастает при высокой суммарной векторной активности крылатых форм тлей.

2.Стратегия защиты оздоровленного картофеля от вирусов в условиях Республики Татарстан, включающая достижение полного отсутствия внутренних источников вирусной инфекции, а также увеличение площади посадок первого полевого поколения (ППП) оздоровленного материала, - обеспечивающие снижение зависимости от векторной активности крылатых форм тлей.

3.Основные принципы построения перспективных схем семеноводства, учитывающие закономерности нарастания степени зараженности вирусами оздоровленного картофеля.

4. Ресурсосберегающая технология ускоренного размножения оздоровленного картофеля в защищенном и открытом грунте, максимально предотвращающая его повторное заражение вирусами.

Диссертационная работа является обобщением двадцатилетних исследований по семеноводству картофеля, выполненных автором самостоятельно или при его непосредственном участии. В исследованиях принимали участие сотрудники Сафиуллина Г.Ф., Назмиева Р.Р., Гаранина Л.А., Прищепенко Е.А., Гарифуллина Ф., Богданова Г.В., Зайнуллин А.А.,Зайнуллина А.С., Пикалова И.В., Вологин С.Г.,Сташевски З., Каримова В.Б., Давлетшина Э.Ф., Гимаева Е.А., Кадырова Г.Д., Салихова З.З. Выражаю им искреннюю благодарность за совместную многолетнюю работу по семеноводству картофеля, результаты которой изложены в этой работе. Выражаю искреннюю благодарность Капитоновой Н.П. - создателю первой лаборатории биотехнологии картофеля на оздоровленной основе в Татарском НИИСХ в 1985-1990 гг.

Большой вклад в развитие научной и материально-технической базы центра биотехнологии картофеля ТатНИИСХ, обеспечившего в дальнейшем переход на промышленные масштабы производства оздоровленного семенного картофеля, сделал Гареев Р.Г. (1949-2004 гг.) - директор Татарского НИИСХ с 1996 по 2004 гг.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 309 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 9 глав, выводов, предложений производству. Работа содержит 32 таблицы, 25 рисунков, 21 приложение. Список использованной литературы содержит 316 наименований, из них 64 на иностранном языке.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Разработка системы защиты оздоровленного картофеля от повторного вирусного заражения в условиях Республики Татарстан

Мониторинг вирусных болезней картофеля проводили на посадках картофеля в хозяйствах республики в 1993-2001 гг. Листовые пробы для анализов отбирали в июле месяце по диагонали картофельного поля в количестве 50-100 штук. Серологический анализ проводили в лаборатории капельным методом и методом ИФА.

Мониторинг почвенных вирусов картофеля проводили в 1987-1995 гг. Для идентификации вирусов использовали метод индикаторных растений, метод приманочных растений, ИФА, метод электронной микроскопии.

Изучение динамики нарастания повторного зараженности вирусными болезнями оздоровленного семенного картофеля проводили на производственных посадках оздоровленного семенного картофеля в условиях естественного инфекционного фона с 1997 по 2007 годы. Питомники размножения оздоровленного семенного картофеля находились в Лаишевском районе зоны Предкамья РТ: с 1993 по 2005 год - в стационарной точке учета «Сокуры», в 2006 году - в стационарной точке учета «Кабаны», расположенных на расстоянии 5 и 2 км от села Большие Кабаны, соответственно.

Оздоровленные меристемные линии сортов картофеля (сортолинии) получали в отделе сельскохозяйственной биотехнологии ТатНИИСХ и приобретали от других научных учреждений, после тестирования на отсутствие инфекций, размножали черенкованием в лабораторных условиях, получали в защищенном грунте от них тепличные миниклубни. Далее, в полевых условиях, оздоровленный семенной картофель выращивали в питомниках по следующей схеме: тепличные миниклубни - первое полевое поколение (ППП) - суперсуперэлита (ССЭ) - суперэлита (СЭ).

Питомники располагали с пространственной изоляцией - на расстоянии 1-3 км от населенных пунктов и от других картофельных посадок. Площади питомников и выращиваемые в них сорта, менялись ежегодно - они представлены в результатах работы.

Технология выращивания - голландская с использованием комплекта импортной полевой техники производства фирм Гримме, Амазоне. Нормы внесения минеральных удобрений определяли расчетно-балансовым методом на получение урожая 25 тонн/га на основе агрохимических анализов почвы. Посадку проводили в оптимально ранние сроки - обычно во второй декаде мая, удаление ботвы проводили механическим способом или химической десикацией реглоном - в момент достижения 80% клубней размера семенной фракции - 30-60мм - в наибольшем поперечном диаметре. Семенной материал выращивали с соблюдением всех рекомендованных защитных мероприятий от заражения болезнями, от вредителей и крылатых тлей.

Диагностику вирусных болезней картофеля проводили в секторе диагностики болезней картофеля ЦСХБ ТатНИИСХ. Листовые пробы для проведения ИФА отбирали по диагоналям картофельного поля в зависимости от размеров участка - по 50-200 листьев. Скрытую зараженность картофельных растений определяли до 2001 года капельно-серологическим методом (по М.С.Дунину и Н.Н.Поповой, 1967) - на вирусы M, X, S и Y и на M+X+S (поливалентная), с 2001 года - методом иммуноферментного анализа (ИФА) на диагностических наборах, изготовленных в лаборатории биотехнологии ВНИИКХ на вирусы - M+X+S (поливалентная) и YBK-вирус (по методикам И.Г.Атабекова,1985, А.Ф.Бобковой, 1983), с 2002 года - на диагностических наборах для ИФА фирмы Биореба (Швейцария).

Тестирование сорняков на скрытую зараженность Y-вирусом картофеля проводили методом обратнотранскриптазной ПЦР в секторе диагностики ЦСХБ ТатНИИСХ. Применялись наборы коммерческой фирмы «Е» (г.Пущино, Россия), использовали оригинальные праймеры, разработанные сотрудником ЦСХБ Зайнуллиным А.А.

Мониторинг основных переносчиков вирусов картофеля - крылатых форм различных видов тлей - проводили на основании систематических наблюдений за динамикой лета и видовым составом крылатых особей в питомнике размножения оздоровленного семенного картофеля Татарского НИИ сельского хозяйства с 1993 по 2007 годы.

Учеты крылатых особей различных видов тлей проводили методом желтых водных ловушек Мерике (А.Г. Зыкин, 1970; L.Broadbent. 1948; W.Moericke., 1951; H.Muller und Unger, 1955; Л.Иотов, 1967). На участке черного пара размером не менее 5х5 м рядом с картофельным участком устанавливали две пластмассовые чашки диаметром 24 см и высотой 7-8 см, окрашенные изнутри на 2 см от дна ярко-желтой краской. В чашки наливали воду (немного выше края желтой краски), добавляли щепотку стирального порошка. Сбор насекомых проводили через 1-2 дня. Уловы тлей определяли и классифицировали по видам в лаборатории ЦСХБ ТатНИИСХ по описаниям Г.Х.Шапошникова (1964), В.А.Шмыгли, Б.С.Герасимова, И.П.Дамрозе (1969,1975), А.Г.Зыкина (1970).

Определяли распространенность (Р,%) вирусной инфекции на сортовой репродукции (или степень зараженности вирусами репродукции) по формуле:

Р=100n/N, где N - общее количество растений в пробах, n - количество больных растений в пробах.

Средневзвешенную степень зараженности (СВЗ) вирусами картофельного поля определяли по следующей формуле: СВЗ= (У SnPn)/S_общ, где Sn - площадь, занимаемая отдельным сортом (га), Pn - распространенность болезни на сорте (%), S_общ - общая площадь картофельного поля (га). Необходимость в использовании СВЗ возникла при обсуждении коллекционных участков, в которых с различной, обычно небольшой площадью, высажено большое количество сортов, которые заражены в различной степени. СВЗ использована нами для создания объединенной характеристики поля - до и после процесса переноса инфекции.

При обсуждении результатов производственного размножения возникла необходимость применения сокращенных наименований часто используемых словосочетаний и применения показателей изменения вирусной зараженности в репродукциях семенного картофеля:

КРВЗ - коэффициент роста вирусной зараженности - кратность возрастания вирусной инфекции в течение определенного периода - вычисляли делением конечной степени зараженности сортовой репродукции на исходную зараженность.

КП - критический порог численности крылатых особей тлей, эквивалентный 50 экземплярам персиковой тли, определенный с помощью коэффициентов вредоносности по Банадысеву С.А. (2003), после достижения которого рекомендуется удалять ботву семенного картофеля в течение 10-12 дней.

СВАТ - суммарная векторная активность крылатых особей тлей за вегетационный период - общее количество крылатых особей - переносчиков вирусов картофеля, отловленных за вегетационный период, и переведенных при помощи коэффициентов вредоносности в единицы, эквивалентные персиковой тле.

ОСВАТ - общая суммарная векторная активность крылатых особей тлей за несколько вегетационных периодов, в течение которых выращивался семенной картофель данной репродукции в открытом грунте.

Разработка технологии ускоренного размножения оздоровленного семенного картофеля в условиях Республики Татарстан

Факторы, повышающие коэффициенты размножения семенного картофеля, изучали на трех стадиях выращивания оздоровленного материала: пробирочные растения, тепличные миниклубни и клубни первого полевого поколения (исходный материал). Исследования проводили в 1998-2000 гг. в защищенном грунте - в марлевых изоляторах, находящихся на территории ТатНИИСХ; в открытом грунте - в питомнике размножения оздоровленного картофеля, расположенного вблизи н.п.Сокуры Лаишевского района.

Схема вегетационного опыта 1. Изучение влияния густоты посадки пробирочных растений картофеля сорта Невский на коэффициент размножения оздоровленного материала в условиях защищенного грунта:

1 вариант - густота посадки 25 растений/м² (20х20 см),

2 вариант - густота посадки 50 растений/м² (15х15 см),

3 вариант - густота посадки 100 растений/м² (10х10 см).

Размножение и выращивание пробирочных растений проводили согласно «Методическим указаниям по оздоровлению и ускоренному размножению картофеля» (1976, 1985) и «Инструкции по технике проведения работ по микроклональному размножению картофеля» (1998). Был проведен структурный анализ полученного урожая тепличных миниклубней, с разделением на следующие фракции: 1 - 5 г; 6 - 10 г; 11 - 20 г и более 20 г.

Опыты по изучению коэффициентов размножения тепличных мини-клубней и исходных клубней проводили в открытом грунте в питомнике размножения оздоровленного материала ТатНИИСХ. Почва опытного участка светло-серая лесная, средне-суглинистая. Удобрения вносили на планируемую урожайность 20 тонн. Посадку проводили вручную в предварительно нарезанные борозды. Агротехника выращивания картофеля - общепринятая для республики с элементами голландской технологии. Опыты двухфакторные, повторность четырехкратная. В каждой повторности высажено по 50 клубней сорта Невский. Размещение делянок систематическое.

Схема опыта 2. Изучение влияния густоты посадки и массы тепличных миниклубней на коэффициент размножения оздоровленного картофеля в открытом грунте:

Сорт Невский - тепличные миниклубни.

Фактор А - густота посадки: 48; 57; 72 ; 95 тыс. клубней на 1 га (схема посадки: 70 х 30, 70 х 25, 70 х 20 и 70 х 15 см соответственно).

Фактор В - масса тепличных миниклубней: 2; 6; 10; 15 г.

Схема опыта 3. Изучение влияния густоты посадки и массы исходных семенных клубней на коэффициент размножения оздоровленного картофеля в открытом грунте:

сорт Невский - исходные клубни ( клубни первого полевого поколения)

Фактор А - густота посадки: 45; 55; 65; 70 тысяч клубней на 1 га (схема посадки: 70 х 31, 70 х 26, 70 х 21, 70 х 20 см).

Фактор В - масса исходных клубней: 20, 40, 60, 80 г.

Опыты закладывали и проводили в соответствии с методическими указаниями Б.А.Доспехова (1985) и ВНИИКХ (1961). Уборка опытов проводилась в августе-сентябре месяцах вручную. Учет урожая проводился поделяночно: выкапывали 50 кустов, подсчитывали количество и взвешивали массу полученных клубней. Одновременно с учетом общей массы клубней определяли их фракционный состав. Полученные клубни были разделены на следующие фракции: менее 25 г; 25-50 г; 51-80 г; более 80 г. Статистическая обработка результатов исследований проведена методом дисперсионного анализа по Б.А.Доспехову (1985) с использованием компьютерных программ «Agros», по Г.Ф.Лакину (1990), расчеты экономической и энергетической эффективности - на основе технологических карт по действующим нормативам и расценкам.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Мониторинг источников повторного заражения вирусами оздоровленного семенного картофеля в Республике Татарстан

Для предотвращения повторного заражения вирусами оздоровленного семенного картофеля необходимы сведения об основных источниках инфекции в данной природно-климатической зоне. По расстоянию, на которое источники инфекции удалены от посадок картофеля их можно подразделить на внешние и внутренние. Внешние источники - производственные посадки картофеля с высокой степенью зараженности вирусами, личные подсобные участки; внутренние источники - больные растения внутри посадок оздоровленного семенного картофеля. В республике нами выявлены следующие возбудители вирусных болезней на картофеле: Y-вирус картофеля (УВК), М- вирус картофеля (МВК), Х-вирус картофеля (ХВК), S-вирус картофеля ( SВК), вирус скручивания листьев картофеля (ВСЛК), вирус метельчатости верхушки картофеля (ВМВК), вирус погремковости табака (ВПТ), а также вироид веретеновидности клубней картофеля (ВВКК).

Анализируя данные по распространенности вирусов на производственных посадках картофеля в коллективных хозяйствах в 1993-2001 гг., мы обнаружили, что до 1998 года отечественный семенной картофель в хозяйствах республики, практически независимо от репродукции, был заражен вирусами на 60-100%, причем, наиболее распространенными были ХВК и МВК, что совпадает с данными исследований, проведенных в республике в конце 60-х годов (Н.И.Благовещенский, Н.П.Капитонова, 1970). Оздоровленный семенной картофель, производимый лабораторией ТатНИИСХ и поступающий в хозяйства с 90-х годов, в последующие годы обнаруживал тенденцию к преобладающему заражению Y-вирусом картофеля.

Два почвенных вируса были обнаружены нами на частных посадках картофеля: ВПТ (переносчики - нематоды семейства Trihodoridae )- в окрестностях г. Казани на участках с легкими по механическому составу почвами, ВМВК (переносчик - гриб Spongospora subterranea) - во всех обследованных районах - независимо от типа почв. На посадках общественного сектора почвенные вирусы были обнаружены в единичных случаях. Зараженность клубней ВПТ составляла на отдельных участках от 33 до 43%. При этом некротические повреждения, вызванные ВПТ, стабильно проявлялись в потомстве у 60-70% растений, но внутри клона некрозы проявлялись в среднем у 22-28% клубней. В отдельные годы признаки некрозов внутри клона полностью исчезали, но на следующий год могли вновь проявиться у 50% клубней. Наиболее чувствительным к заражению ВПТ оказался сорт Невский: на поверхности клубней наблюдались четкие кольца диаметром до 0,5 см и кольцевидные некротические узоры.

Симптомы ВМВК обычно наблюдали у 3-15% клубней. Реакция на заражение вирусом в виде четких кольцевых некрозов на поверхности клубней наблюдалась у сортов Бронницкий, Жуковский ранний, Невский, Резерв. Нами впервые на европейской территории был обнаружен и описан случай проявления на картофеле симптомов «птичьего глаза», вызываемого, по нашим данным, при первичном заражении ВМВК. В отдельные годы в январе наблюдалось массовое проявление симптомов «птичьего глаза» на клубнях, достигавшее уровня 50-60% выборки, что свидетельствует о высокой степени скрытой зараженности почвенным вирусом переносчика и картофеля в условиях Татарстана. Обнаружено, что в защищенном грунте может происходить заражение оздоровленных клубней вирофорным грибом Spongospora subterranea без видимых симптомов вирусного заражения. В этом случае симптомы имеют вид пустул без развития вокруг него волдыреобразного кольца. Поэтому первичные симптомы поражения ВМВК в защищенном грунте могут быть не замечены, проявляясь только на следующий год в поле в виде вторичных симптомов - кольцевых узоров на клубнях.

Вироид веретеновидности клубней картофеля (ВВКК) был обнаружен нами только на материале, выращенном из инфицированных пробирочных растений завозного происхождения. В условиях открытого грунта нами не отмечалось массового перезаражения оздоровленного материала от источников - зараженных вироидом растений. При инфицировании вироидом ВКК в условиях республики, происходит сильное угнетение растений картофеля, сопровождающееся снижением или полным отсутствием клубнеобразования, что вызывает в дальнейшем самоуничтожение потомства больных растений.

В производственном размножении мы также не наблюдали интенсивного повторного заражения оздоровленного семенного картофеля персистентным вирусом скручивания листьев картофеля (ВСЛК). Основной причиной этого являются низкая численность переносчика вируса - персиковой тли. Следующей причиной, по нашему мнению, является сильное угнетение зараженных растений картофеля, происходящее в континентальных условиях республики - как и в случае с ВВКК, что вызывает низкий коэффициент размножения больных растений и в итоге - самоуничтожение зараженных растений в потомстве.

Внутренним источником инфекции являются сорта, которые после прохождения всех этапов оздоровления методом апикальной меристемы, оказались больными.

В результате проведенной с 1997 по 2007 гг. проверки методом ИФА и ПЦР пробирочной коллекции растений картофеля из 70 сортов, представленных 165 линиями была выявлена зараженность вирусами X, S, M, Y, L - у 41 линии (24,8%), вироидом веретеновидности клубней картофеля - у 44 линий (26,7%). Таким образом, было выбраковано 85 (51,5%) больных сортолиний, здоровыми оказались 80 (48,5%) сортолиний из коллекции пробирочных растений. Среди вирусных болезней в пробирочной коллекции наибольшее распространение имел Y-вирус картофеля, достаточно часто обнаруживали МВК, значительно реже обнаруживали ХВК, ВСЛК и SВК.

В 2000-2002 гг. на зараженность YBK методами ИФА и ПЦР были протестированы сорные растения с картофельного поля и дикорастущие древесные культуры, окружающие оздоровленные картофельные посадки, в том числе: осот полевой, куриное просо, вьюнок полевой, дикая редька, паслен черный, дуб, осина, сосна, береза, ольха. Y-вирус картофеля в них не обнаружен. Наши данные подтвердили выводы, сделанные Ю.И.Власовым (1974), что дикорастущие растения, как источники Y-вируса для картофеля не имеют большого практического значения.

Мониторинг основных переносчиков вирусов

картофеля - крылатых особей различных видов тлей в условиях Республики Татарстан

Наибольшую численность - до 70-80% от общего количества крылатых тлей, отловленных на картофельном поле, составляли три вида - бобовая (до 68,8%), крушинная (до 27,6%) и крушинниковая тли (до 25,2%) (табл.1).

Таблица 1Основные виды крылатых особей тлей - переносчиков вирусов картофеля (стационарный участок п.Сокуры Лаишевского района РТ, 1993 - 2006 гг.)

*Представлен диапазон изменения численности крылатых особей тлей от минимума до максимума на одну ловчую чашку Мерике за период наблюдений с 1993 по 2006 гг.

Отсутствие высокой численности персиковой тли в условиях республики объясняет ограниченное распространение ВСЛК. Стабильное присутствие в популяциях крушинной и крушинниковой тлей представляет опасность распространения М и Y вирусов картофеля. В условиях республики большое значение в заражении Y -вирусом картофеля , наряду с крушинной и крушинниковой тлями, приобретает бобовая тля, которая обладает более низкой эффективностью передачи вируса, но имеет обычно самую высокую численность Общая численность крылатых особей тлей за изученный период колебалась от 82 до 5233 штук/чаш. за сезон (табл.2).

Таблица 2 Сравнительные данные лета крылатых особей тлей (стационарной участок «Сокуры» Лаишевского района РТ, 1993 - 2006 гг.)

В 7 из 14 изученных лет, суммарная векторная активность крылатых особей тлей была ниже критического порога. В годы с высокой численностью тлей суммарная векторная активность лета тлей превышала КП численности (эквивалентный 50 экземплярам персиковой тли): 1997г - в 10 раз, 1998г - в 3,8 раза, 1999г - в 16,6 раз, 2001г - в 2,56 раз, 2003 г - в 4,4 раза, 2005г - в 10,5 раз. Критический порог численности тлей наступал чаще всего во 2-3 декадах июля, самое ранее наступление КП отмечалось в 3 декаде июня - в 1997 и 2005 годах.

Начало лета тлей в условиях республики зависит от стабильной температуры в мае-июне. Суммы эффективных температур на начало лета тлей, в годы без возвратных похолоданий в мае, составили 328-415°С. Самое раннее начало лета тлей наблюдалось в третьей декаде июня 1995 года, самое позднее - во второй декаде июля 1994 года.

Обнаружены два особо важных критических момента в развитии численности тлей в условиях республики: первый - это возвратные похолодания после теплых дней в мае месяце и второй - ливневые дожди или сильные ветра в период миграции переносчиков с первичного хозяина, происходящего обычно в июне. Резкое снижение численности тлей, происходящее в этих случаях, мы связываем с тем, что гибель на начальных этапах размножения единичных перезимовавших основательниц тлей, становится равноценной гибели сотен и тысяч экземпляров крылатых мигрантов тлей на конечном этапе развития колоний. Таким образом, эти погодные условия предопределяют процессы размножения тлей на ранних этапах развития колоний и поэтому позволяют заранее прогнозировать численность тлей в текущем вегетационном сезоне.

Учитывая, что по правилам семеноводства ботву семенного картофеля рекомендуется удалять не позднее, чем через 10-12 дней после достижения критического порога численности крылатых особей тлей, необходимо было ее удалять: в 1997 и 2005 гг. - 5-7 июля, в 1998 и 2001 гг. - 20-25 июля, в 1999 - 12-15 июля. Однако, эти сроки являются неприемлемыми в условиях республики, потому что клубнеобразование у картофеля начинается только во второй декаде июля. Поэтому в условиях республики возникает противоречие между сроками накопления хозяйственно значимого урожая семенного картофеля и сроками наступления критического порога численности мигрирующих форм тлей. Необходимо было найти дополнительные способы предотвращения повторного заражения вирусами оздоровленного картофеля, обеспечивающие получение здорового семенного картофеля, не сокращающие объемы производства семенной продукции.

Закономерности роста повторной зараженности вирусами оздоровленного картофеля в условиях Республики Татарстан

В таблице 3 представлена конечная степень зараженности вирусами сортов за два-три года размножения по схеме семеноводства от первого полевого поколения до ССЭ или СЭ и общая суммарная векторная интенсивность крылатых особей различных видов тлей за эти годы.

Общая суммарная векторная активность тлей (ОСВАТ) за три года предварительного выращивания СЭ составила: в 2003 году - 7,8 КП, в 2004 году - 6,1 КП, в 2005 году - 15,7 КП, в 2006 и 2007 гг. - 12 КП. Таким образом, ОСВАТ с 2003-2004 гг. до 2005-2007 гг. возросла с уровня 6,0-7,8 КП до 12-15,7 КП. За этот период удалось снизить зараженность у СЭ сортов: Жуковский ранний - с 31,4% до 25%, Adretta- с 41,0% до 0, Удача - с 12,5% до 2,1%, Чародей - с 25% до 4-6,25%, Невский - с 45% до 1,7-2,3%, Ресурс - с 29% до 0-6,2%, Лорх - с 29-56% до 16,6%. Таким образом, с 2003 по 2007 гг. суммарная активность тлей повышалась, а зараженность вирусами суперэлиты сортов постепенно снижалась. То есть, в производственном размножении удалось постепенно снизить зависимость нарастания степени зараженности вирусами сортов от векторной активности крылатых особей различных видов тлей.

Таблица 3 степень повторной зараженности вирусами суперэлиты сортов картофеля в производственном размножении, %

ОСВАТ - общая суммарная векторная активность крылатых особей тлей за годы размножения семенного материала в открытом грунте, выраженная в кратных коэффициентах по отношению к критическому порогу; * - степень зараженности вирусами на стадии ССЭ; **- выделены положительные результаты, когда зараженность вирусами у СЭ составила не более 5%.

Мы проанализировали также коэффициенты роста вирусной зараженности у различных сортов в производственном размножении за период наблюдений с 2001 по 2006 годы (таблица 4). Нарастание вирусной зараженности от нуля до 1-2% проходит незаметно, так как мы пока неспособны обнаружить низкую степень зараженности, поэтому представленные в таблице коэффициенты роста определены после превышения указанного уровня степени зараженности. Из данных таблицы можно заметить, что в 2001 году коэффициенты роста повторной вирусной зараженности были высокими, что объясняется особыми условиями года, связанными с высокой векторной активностью тлей и совпадением их лета с активным ростом растений. В 2005 году высокий КРВЗ у сорта Леди Розетта связан с поздним сроком созревания сорта и растянутым летом многочисленных крылатых тлей. Можно отметить относительно более высокие КРВЗ у сортов Луговской и Юниор - 7,2 и 7,6, свидетельствующие о неустойчивости этих сортов к вирусному заражению. Остальные сорта имели следующие значения КРВЗ : Жуковский ранний - 1,7-3,8; Adretta - 1,2-2,5; Удача - 2,0; Rozara - 2,0-6,0; Pransа - 3,0; Sante - 3,6; Невский - 1-3,7; Рождественский - 3,0-4,0; Лорх - 2,1-2,8; Чародей -1-6. Невысокие КРВЗ у большинства сортов после достижения 1-2% зараженности, свидетельствуют о том, что устойчивость этих сортов к вирусному заражению находится примерно на одном уровне с сортом Невский. Значит, высокую степень зараженности на конечном этапе получения суперэлиты (таблица 3) у сортов Жуковский ранний - 25%, Лорх - 16,6%, Розара, - 12,5%,Рождественский - 25% - можно объяснить только более быстрым ростом зараженности на предыдущих этапах процесса скрытого заражения (до достижения уровня 1-2%). Основным отличием этих сортов было то, что размножение большинства из них на стадии ППП, в отличие от Невского, проводилось на небольших площадях. То есть, здесь необходимо отметить, что площадь посадки на стадии ППП имеет определенное значение в процессе нарастания вирусной зараженности.

Таблица 4Коэффициенты роста вирусной зараженности у оздоровленных сортов картофеля за период с 2001 по 2006 гг.

СВИТ - суммарная векторная активность крылатых особей тлей за вегетационный период, выраженная в кратных коэффициентах по отношению к критическому порогу.

*Повышенные значения коэффициентов роста вирусной зараженности.

Рассмотрим подробнее нарастание вирусной зараженности в репродукционном размножении от ППП до СЭ на примере сорта Невский, который занимал самые большие площади в производственном размножении на протяжении длительного времени. Из таблицы 5 видно, что циклы размножения оздоровленного сорта Невский, начатые в открытом грунте с 2001 и 2002 года заканчивались получением суперэлиты с высоким уровнем зараженности - в 2003г - 45,8%, в 2004 г - 20,8%, соответственно. Лишь циклы размножения, начатые в 2003 и 2004 гг. закончились получением суперэлиты с зараженностью на низком уровне (1,7-4,1%). На рисунке 1 представлены четыре трехлетних цикла размножения семенного картофеля сорта Невский - с 2001 по 2003 гг., с 2002 по 2004 гг., с 2003 по 2005 гг., с 2004 по 2006 гг.. В каждом цикле можно видеть динамику изменения вирусной зараженности оздоровленного семенного картофеля во время 3-хлетнего размножения от первого полевого поколения до суперсуперэлиты и далее до суперэлиты и сопутствующую ей векторную активность тлей - по оси абсцисс показана численность переносчиков вирусов картофеля крылатых особей различных видов тлей в годы выращивания, выраженная в единицах, эквивалентных персиковой тле. Сопоставив все данные на рисунке, можно отметить три важных момента.

Во-первых, рост зараженности происходит у сорта Невский, чаще всего, с ограниченно кратным коэффициентом, находящимся в интервале от 1 до 5. В годы с низкой численностью переносчиков (2002 г., 2004 г., 2006 г.) коэффициент роста вирусной зараженности небольшой - 1-2, в годы с высокой численностью переносчиков вирусов (2001 г., 2003 г., 2005 г.) коэффициент роста вирусной зараженности был выше - 3-5. Таким образом, рост вирусной зараженности сорта в течение вегетационного периода происходит с ограниченно кратным коэффициентом, величина которого прямо пропорциональна векторной активности крылатых особей различных видов тлей.

Таблица 5 Изменение вирусной инфицированности (ВИ) у сорта Невский в производственном размножении по репродукциям с 2001 по 2006 годы

Примечание: %m - доля зараженности с соответствующей ошибкой.

Во-вторых, чем выше исходная зараженность первого полевого поколения, тем выше зараженность семенного картофеля в конце размножения. Так, в четырех циклах размножения исходная зараженность возрастает от 5,2 до 45,8%, от 2,2 до 16,6%, от 0 до 4,1% и от 0 до 1,7%. Здесь очевидна положительная зависимость между исходной и конечной степенью вирусной зараженности материала.

Третий момент, наиболее важный для семеноводства, заключается в том, что при низкой степени исходной зараженности в двух последних циклах размножения, степень зараженности возрастала незначительно даже при очень высокой численности крылатых особей тлей-переносчиков вирусов, которая наблюдалась в 2005 году. То есть, при низкой степени исходной зараженности материала положительная зависимость между нарастанием степени зараженности вирусами и численностью крылатых особей тлей различных видов исчезала.

Рис. 1. Зависимость скорости реинфекции оздоровленного семенного картофеля от исходной зараженности и суммарной векторной активности крылатых тлей

Примечание: в 2000-2001 гг. указана средневзвешенная зараженность миниклубней на поле, где произрастал Невский - 5,2%, в 2001-2002 гг. указана зараженность после проведения тщательной браковки и снижения зараженности сорта до 12,5%.

Таким образом, на основании проведенных наблюдений в производственном размножении оздоровленного картофеля, мы выделили основные факторы и закономерности, от которых зависит интенсивность повторного заражения вирусами сортовой репродукции:

1. Устойчивость сорта к заражению вирусами;

2. Площадь посадки оздоровленного картофеля - особенно в первый год размножения в открытом грунте;

3. Степень исходной зараженности вирусами оздоровленного картофеля;

4. Суммарная векторная активность крылатых особей различных видов тлей, динамика их лета, сроки наступления критического порога численности в текущем вегетационном периоде;

5. Совпадение сроков массового лета тлей с фазами активного роста сортов картофеля;

6. Нарастание степени повторной зараженности вирусами оздоровленного картофеля в течение вегетационного периода с ограниченно кратным коэффицие...