Биологические особенности сибирской популяции грибов рода Alternaria

Результаты оценки фитосанитарного состояния партий семян в течение 8 лет показали, что развитие черноты зародыша достигало 39,3 %, а распространение - 36,7 %, что значительно (до раза) выше регламента (5 %).

Динамика заболевания отличается непрерывностью и относительной равномерностью. Разница в развитии черноты зародыша составила по годам до 2,1 раза, т. е. была незначительной.

Доминирующим компонентом патогенного комплекса черноты зародыша яровой пшеницы можно считать грибы рода Alternaria, которые были выделены из 100 % исследуемых образцов. Заселенность семян пшеницы грибами указанного рода колебалась по партиям и годам от 5 до 80 %, что в 2,5-13,3 раза выше, чем зараженность B. sorokiniana - основным возбудителем корневых гнилей.

Статистический анализ показал, что внешнее проявление черноты зародыша зерна обусловлено в значительной мере B. sorokiniana, с зараженностью которым установлена тесная положительная корреляционная связь (г = 0,98). Корреляционная связь диагностических признаков черноты зародыша с зараженностью семян грибами рода Alternaria была также достоверной, но более слабой (г = 0,34).

Выделение в чистую культуру и определение фитопатогенов показало, что доминирующим видом (более 80 %) в комплексе грибов рода Alternaria в Новосибирской области по результатам идентификации штаммов в лаборатории микологии и фитопатологии ГНУ ВИЗР методом ПЦР -диагностики является Alternaria tenuissima (Nees et T. Nees: Fries) Wiltshire.

Для изучения биологических особенностей возбудителей черноты зародыша была создана коллекция грибов Alternaria tenuissima из 115 штаммов и Bipolaris sorokiniana из 32 штаммов, выделенных из 70 партий семян 22 сортов яровой пшеницы.

По морфолого-культуральным признакам изученные нами штаммы А. tenuissima были разделены на четыре группы, или морфотипа.

1. На искусственной питательной среде Чапека (ЧА) формируются зональные колонии, светло-серые в центре и более темные по краю, мицелий обильный, воздушный сверху и войлочный снизу. Большинство выделенных нами из семян штаммов А. tenuissima (40 %) принадлежат к этой группе. Морфотип формировал обильное спороношение, конидии разнообразных форм и размеров (рисунок, А).

2. На ЧА морфотип формирует практически черный, плотный стелющийся мицелий бархатистой структуры с обильным спороношением. Штаммы из этой группы составляли около 20 % от общего числа выделенных (рисунок, Б). alternaria грибок пшеница фитосанитарный

3. На ЧА штаммы этой группы формировали зональные, темно-серые в центре и светло-серые по периметру чашки колонии, часто с розовой подложкой, обычно со слабо или средне развитым мицелием (рисунок, В). На воздушном и субстратном мицелии наблюдалось спороношение средней интенсивности. Представители данной группы составляли 20 % от общего количества изучаемых штаммов.

4. На ЧА колонии зональные, снизу темносерые, сверху оливковые с густым бархатистым мицелием (рисунок, Г). На воздушном и субстратном мицелии морфотип дает обильное спороно- шение. Доля штаммов данной группы составила около 20 %.

На всех колониях А. tenuissima конидиенос- цы были одиночные, простые, прямые, редко извилистые, слаборазветвленные, с перегородками. Конидии в цепочках от 4 до 20 штук, прямые или слегка изогнутые.

Микроскопирование спороношения описанных групп штаммов показало, что конидии имеют сходное строение и размеры. Форма конидий преимущественно обратнобулавовидная, суживающаяся к шейке. Размеры конидий 20-47,2 (33,5) х 7,6-24,8 (15,8) мкм с 1-8 поперечными и 1-4 продольными или косыми перегородками. У 70 % конидий имеется шейка размером 4,4-15,2 (9,7) х 2-4 мкм с 1-2 поперечными перегородками.

Сравнивая полученные результаты измерений с классическим описанием вида Н.М. Пидопличко [9], можно заключить, что размеры конидий входят в указанные пределы, однако отмечены некоторые особенности сибирской популяции A. tenuissima (табл. 2).

Таблица 2. Морфология Alternaria tenuissima

Конидии А. tenuissima сибирской популяции несколько короче и шире конидий описанных ранее штаммов, выделенных в европейской части страны, имеют большее число продольных и поперечных перегородок.

Установленные различия свидетельствуют о региональных особенностях выделенных штаммов А. tenuissima. Более мелкие размеры конидий, активное спороношение и более длинные цепочки спор свидетельствуют о микроэволюционном сдвиге сибирской популяции в сторону г-стратегии под влиянием контрастных погодных условий резко-континентального климата Западной Сибири.

Дальнейшие исследования морфолого-культуральных особенностей сибирской популяции А. tenuissima были направлены на выяснение характеристик штаммов, влияющих на динамику и характер замещения основной экологической ниши фитопатогена - генеративных органов яровой пшеницы. Изучение скорости радиального роста колоний А. tenuissima, выделенных из 6 районированных сортов яровой пшеницы, показало значительное разнообразие по этому показателю. Колонии штаммов А. tenuissima мы объединили по сходству характера и скорости радиального роста в 5 групп: 1) колонии, которым потребовалось менее 10 дней, чтобы заполнить мицелием всю площадь чашки Петри; 2) 11-15 дней, 3) 1620 дней; 4) 21-25 дней; 5) более 25 дней.

Количественное соотношение групп штаммов по скорости радиального роста представлено в табл. 3.

Таблица 3. Характеристика штаммов Alternaria tenuissima по скорости радиального роста колоний на ЧА

Различия в скорости радиального роста колоний штаммов А. tenuissima достигали 4 раз. Уже с первых дней наблюдений были видны существенные различия по скорости заполнения колониями пространства чашек Петри. Самый стремительно растущий штамм был выделен из зародыша зерновки яровой пшеницы сорта Новосибирская 29, ему было достаточно 5 дней, чтобы занять всю площадь питания.

Быстрорастущие штаммы А. tenuissima (время развития менее 10 дней) относились к морфотипу 2 (см. рисунок, Б). Медленно растущие штаммы (период заполнения чашки от 21 и более дней) относились преимущественно к морфотипу 1 (см. рисунок, А). Штаммы с умеренной скоростью роста были представлены всеми выявленными морфотипами. В целом можно заключить, что основная часть (74 %) сибирской популяции

А. tenuissima была представлена штаммами с умеренной скоростью роста. Скорость роста колоний

А. tenuissima не зависела от сорта и органа, из которого были выделены штаммы.

Были выявлены существенные различия средней скорости радиального роста В. sorokiniana и А. tenuissima, несмотря на разнообразие штаммов последнего по указанному признаку. В большинстве случаев скорость радиального роста

В. sorokiniana была выше по сравнению с А. tenuissima. Колонии В. sorokiniana достигали всей площади чашки Петри (9 см) в среднем за 7 дней, тогда как колониям А. tenuissima для этого требовалось в среднем 14 дней, лишь незначительная доля штаммов А. tenuissima отличались высокой скоростью радиального роста, которая была на уровне В. sorokiniana или даже выше. Было выделено 2 % таких штаммов из общего числа. Встречались также медленно растущие штаммы

В. sorokiniana, которые составили 7 % от общего числа изученных штаммов фитопатогена. В целом разнообразие штаммов В. sorokiniana по скорости радиального роста было значительно ниже, чем у штаммов А. tenuissima, что свидетельствует о преимущественно стабилизирующей форме отбора, которой подвергается этот почвенный вид.

Исследования фитотоксических свойств возбудителей черноты зародыша показали, что среди исследованных штаммов А. tenuissima более половины отнесены нами к нетоксикогенным, что согласуется с меньшей вредоносностью черноты зародыша альтернариозного типа по сравнению с гельминтоспориозным. Доля нетоксикогенных штаммов А. tenuissima была в 3,2 раза выше, чему В. sorokiniana. Доля умеренно токсикогенных штаммов А. tenuissima была в 2,2 раза меньше, чем у В. sorokiniana, однако 8 % культуральных фильтратов обладали высокотоксичными свойствами, уменьшая длину органов проростков до 80 %. Такое значительное разнообразие в характеристике токсикогенности штаммов А. tenuissima затрудняет оценку ее вредоносности, поскольку состав популяции под действием разнонаправленного естественного отбора может существенно варьировать в различных условиях. Оба вида чаще подавляют развитие подземных, чем надземных органов всходов, и их экологические ниши на начальных фазах развития растений практически совпадают.

Гриб А. tenuissima, приуроченный к наземной среде, отличается более широким разнообразием популяции, поскольку вектор естественного отбора часто меняется. Направление естественного отбора находится в зависимости от гидротермических условий, гораздо более изменчивых в наземной среде по сравнению с почвенной, т. е. вид А. tenuissima находится в процессе активных эволюционных преобразований как г-стратег.

Выводы:

1. По морфолого-культуральным признакам штаммы А. tenuissima сибирской популяции представлены четырьмя морфотипами, контрастными по строению и пигментации мицелия.

2. Конидии А. tenuissima сибирской популяции несколько короче и шире конидий, выделенных в европейской части страны, имеют большее число продольных и поперечных перегородок, образуют более длинные цепочки, что свидетельствуют о микроэволюционном сдвиге сибирской популяции в сторону г-стратегии под влиянием контрастных погодных условиях резко-континентального климата Западной Сибири.

3. Штаммы А. tenuissima отличались значительным популяционным разнообразием (до 5 раз) по скорости радиального роста колоний. Более высокая (в 2 раза) по сравнению с А. tenuissima скорость радиального роста большинства штаммов В. sorokiniana отличалась стабильностью, что свидетельствует о различиях в направлении естественного отбора возбудителей черноты зародыша.

4. Более половины штаммов А. tenuissima отнесены нами к нетоксикогенным. Доля умеренно токсигенных штаммов А. tenuissima составила 7 %, а 8 % культуральных фильтратов гриба обладали высокотоксичными свойствами.

Библиографическии список

1. Жученко А.А. Фундаментальные и прикладные научные приоритеты адаптивной интенсификации растениеводства в ХХ веке.- Саратов, 2000.- 276 с.

2. Couture L. Effect of dry heat treatments on survival of seed borne B. sorokiniana and germination of barley seeds Il Canada, Plant Dis. Surv.- i980.- Vol. 60, № 4.- P. 59-6i.

3. Манжула Л.А. Черный зародыш ярового ячменя и обоснование мероприятий по ограничению его развития в условиях юго-востока степи Украины: автореф. дис... канд. биол. наук.- Киев, i99i.- 23 с.

4. Чулкина В.А. Корневые гнили хлебных злаков в Сибири.- Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, i985.- i92 с.

5. Торопова Е.Ю. Экологические основы защиты растений от болезней в Сибири.- Новосибирск, 2005.- 370 с.

6. Санин С.С. Влияние вредных организмов на качество зерна II Защита и карантин растений.- 2004.- № ii.- С. i4-i8.

7. Гагкаева Т.Ю., Ганнибал Ф.Б., Гаврилова О.П. Зараженность зерна пшеницы грибами Fusarium и Alternaria на юге России в 20i0 году II Защита и карантин растений.- 20i2.- № i.- С. 37-4i.

8. Методы экспериментальной микологии: справ. I под ред. И.А. Дудка, С.П. Вассер.- Киев: Наук. думка.- i982.- 550 с.

9. Пидопличко Н.М. Грибы - паразиты культурных растений: определитель. Т. 2: Несовершенные грибы.- Киев: Наук. думка, 1977.- 295 с.

Размещено на Allbest.ru