Бактеріальний опік плодових: резервація, прогноз та засоби обмеження захворювання

Размещено на http://allbest.ru

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Бактеріальний опік плодових: резервація, прогноз та засоби обмеження захворювання

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Захист рослин від фітопатогенних бактерій нині є однією з найважливіших проблем аграрного виробництва, оскільки їх розвиток та здатність уражати всі культурні види рослин призводить до істотних матеріальних збитків. Значне поширення бактеріозів у плодових насадженнях зумовлює необхідність їх вивчення, чіткої ідентифікації збудників та розроблення комплексу заходів захисту рослин.

Особливо небезпечним для сільського господарства є карантинне для України захворювання на бактеріальний опік плодових, збудником якого є Erwinia amylovora (Burrill) Winslow et al. (1920). Зважаючи на виявлення E. amylovora у країні (1997 р.), виникає нагальна потреба в уточненні особливостей ураження рослин та прояву захворювання; дослідженні біологічних властивостей ізолятів E. amylovora, виділених в Україні; встановленні зв'язку між метеорологічними факторами та поширенням захворювання; виявленні місць резервації збудника, що створить основу для розроблення систем моніторингу і прогнозування спалахів бактеріозу. Підбір хімічних і біологічних засобів захисту сприятиме формуванню підґрунтя для посилення механізмів нівелювання наслідків ураження та обмеження подальшого розповсюдження збудника бактеріального опіку плодових.

Негативна роль бактеріозів зростає в умовах концентрації і спеціалізації аграрного виробництва, що зумовлює накопичення інфекції та створення сприятливих умов для поширення захворювання. У зв'язку з цим слід враховувати, що досконалу систему заходів боротьби із фітопатогенними бактеріями слід будувати виключно на основі чітких даних щодо діагностики бактеріозів та біологічних властивостей їхніх збудників. Значущість вирішення цієї проблеми і обумовила вибір теми дисертаційної роботи.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційну роботу виконано в межах робочої програми відділу карантину рослин Інституту захисту рослин УААН за завданням 06. - “Удосконалити методи виявлення, локалізації та ліквідації вогнищ карантинних шкідників, хвороб і бур'янів” (номер державної реєстрації - 0101U003711).

Мета і завдання досліджень. Метою дисертаційної роботи було мікробіологічне виявлення E. amylovora у плодовому фітоценозі, виділення та вивчення властивостей збудника, розроблення системи прогнозу, заходів обмеження поширення та контролю захворювання.

Досягнення поставленої мети передбачало вирішення таких завдань:

- виявлення збудника бактеріального опіку у плодовому фітоценозі Чернівецької області;

- встановлення патогенних, морфологічних, культуральних, фізіологічних, біохімічних та серологічних властивостей виділених ізолятів, необхідних для їхньої ідентифікації;

- визначення межі оптимальних для розвитку захворювання метеорологічних умов;

- розроблення системи прогнозу прояву бактеріального опіку плодових;

- встановлення можливості резервації збудника бактеріального опіку плодових та інших бактеріальних хвороб на бур'янах;

- визначення активності різних хімічних речовин, у тому числі біологічних агентів, стосовно збудника бактеріального опіку плодових.

Об'єкт дослідження. Збудник бактеріального опіку плодових - Erwinia amylovora (Burrill)Winslow et al. (1920).

Предмет дослідження. Місця резервації, метеорологічні фактори, засоби захисту рослин.

Методи дослідження. В роботі використано фітопатологічні, мікробіологічні, біохімічні, серологічні та математичні методи моделювання.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:

- підтверджено наявність на території України збудника бактеріального опіку плодових E. amylovora;

- встановлено гетерогенність популяції E. amylovora за агресивністю. Високий відсоток агресивних клонів популяції виявлено в сильно уражених тканинах квіток, листків, молодих пагонів. У корі, стовбурі та скелетних гілках інфекційний процес відбувається повільніше, тому в популяції переважають слабоагресивні та неагресивні клони;

- визначено діапазон оптимальних погодних умов, які сприяють поширенню збудника бактеріального опіку плодових та прояву захворювання на території України;

- встановлено коливання прояву захворювання, пов'язані з погодними умовами, а не відсутністю патогену, який добре зберігається у дворічних пагонах;

- вперше розроблено модель прогнозу прояву симптомів розвитку бактеріального опіку плодових на основі метеорологічних даних максимальних і мінімальних добових температур;

- встановлено, що на поверхні деяких бур'янів в епіфітному стані виживають бактерії E. amylovora, але тільки під ураженими деревами. Бур'янів, уражених E. amylovora, не виявлено;

- вперше встановлено здатність Pseudomonas syringae - постійного супутника E. amylovora - уражати бур'яни в садових насадженнях та доведено, що вони можуть бути резерваторами цих бактерій.

Практичне значення одержаних результатів. Для практичного використання запропоновано модель прогнозу прояву симптомів бактеріального опіку плодових, яка дає можливість вчасно застосовувати превентивні заходи захисту рослин.

Охарактеризовано асортимент хімічних сполук та біологічних агентів, яким притаманна бактерицидна дія щодо збудника бактеріального опіку. Для дезинфекції прищепного матеріалу пропонується використовувати стрептоміцин як найефективніший засіб обмеження розповсюдження захворювання.

Результати досліджень можуть стати компонентою системи заходів локалізації та ліквідації захворювання на території Закарпатської, Чернівецької та інших областей України.

Особистий внесок здобувача. Наукові результати, що викладені в дисертації і виносяться на захист, одержані автором особисто. З наукових праць, опублікованих у співавторстві, в дисертаційному дослідженні використані лише ті ідеї та положення, які є результатом власної роботи здобувача.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи оприлюднено на Міжнародній науковій конференції “Фітопатогенні бактерії. Фітонцидологія. Алелопатія” (м. Київ, 2005 р.), Конкурсі експериментальних робіт молодих дослідників Інституту мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України (м. Київ, 2002 р.), IV міжвузівській науково-практичній конференції “Сучасна аграрна наука: напрями досліджень, стан і перспективи” (м. Вінниця, 2004 р.). Дисертацію заслухано і обговорено на Вченій раді Інституту захисту рослин УААН і на засіданні відділу фітопатогенних бактерій Інституту мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України (м. Київ, 2007 р.)

Публікації. Результати дисертаційного дослідження викладено в 6 наукових працях, із них 3 - у фахових виданнях.

Структура та обсяг дисертаційної роботи. Виходячи з мети, завдань і логіки досліджень дисертаційна робота складається із вступу, огляду літератури, опису матеріалів і методів досліджень, 5 розділів одержаних результатів та їхнього обговорення, висновків і бібліографії, яка включає 203 найменування, в тому числі 175 іншомовних. Роботу викладено на 146 сторінках комп'ютерного тексту, ілюстровано 28 таблицями, 7 рисунками, з яких 6 - фото.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Огляд літератури

В огляді літератури узагальнено результати наукових досліджень вітчизняних та зарубіжних учених щодо поширення, розвитку бактеріального опіку плодових, ідентифікації збудника і діагностики бактеріозу. Проаналізовано світовий досвід із прогнозування прояву і розвитку захворювання та існуючі методи і засоби його контролю.

2. Матеріали та методи досліджень

Рослинний матеріал для досліджень відбирали у грушевих садах Придністровської науково-дослідної станції Буковинського інституту агропромислового виробництва (Чернівецька область) протягом 2001 - 2003 рр. Відбір зразків із симптомами бактеріального ураження органів дерев проводили в різні періоди вегетації - навесні (період цвітіння), влітку (інтенсивний ріст пагонів) та восени.

Мікробіологічний аналіз зразків здійснювали за методами Бельтюкової К.І. (1968). Здатність ізолятів спричиняти реакцію надчутливості листків тютюну вивчали за методом Клемента З. (1963). Морфологію колоній досліджували на картопляному агарі з додаванням 0,5%-го дріжджового автолізату, відзначали форму, розмір та колір колоній. Вивчення культуральних властивостей проводили з використанням селективних середовищ Кінга В (1954) та Д3 (1970).

Для вивчення біохімічних властивостей досліджувану культуру бактерій висівали на спеціальні живильні середовища, основою яких слугувало середовище Гісса з водним індикатором бромтимоловий синій (Бельтюкова К.І., 1968). Вивчення впливу метеорологічних умов на розвиток захворювання проводили на основі даних Придністровської науково-дослідної станції щодо погодних умов в 1997 - 2003 рр. Для дослідження впливу пестицидів на колонії збудника використовували метод розведень на твердому живильному середовищі.

3. Фітосанітарний стан грушевих насаджень

Протягом 2001 - 2003 рр. на наявність бактеріального опіку плодових було обстежено грушеві насадження Придністровської науково-дослідної станції у травні - перед початком та у фазу цвітіння, в червні - в період швидкого росту пагонів та в середині липня - під час плодоношення.

Період цвітіння. Візуальне обстеження насаджень груші на початку цвітіння в 2001 - 2003 рр. свідчить, що ураження суцвіть E. amylovora мало місце лише у 2002 р. Симптоми захворювання проявилися на деревах сорту Конференція, Парижанка та Улюблена Клаппа на 50, 40 та 30% відповідно. Ступінь ураження крони в цей період становив 3%.

Симптоми ураження мали наступний характер: квітки в суцвіттях темніли, набуваючи спочатку коричневого, а потім чорного забарвлення, згодом всихало все суцвіття; уражені квітки не опадали, створюючи враження обпалених вогнем дерев. Найчастіше спочатку уражувались одна - дві квітки, від яких згодом інфекція передавалась на все суцвіття, що, ймовірно, обумовлювалось нерівномірністю розпускання квіток.

Період росту пагонів. У період інтенсивного росту молодих пагонів хворобу виявляли щороку. В 2001 р. ураження дерев було незначним: спостерігалися слабкі симптоми на листках, які темніли, та зелених плодах, що зморщувались і всихали. За шкалою Т. Звета ми оцінили ураження крони сортів Парижанка та Конференція в 5% при поширенні хвороби на цих самих сортах відповідно в 5% та 3%. На сорті Улюблена Клаппа в 2001 р. симптомів захворювання виявлено не було.

У червні 2002 р. нами було виявлено значний розвиток бактеріального опіку з наступними симптомами: налиті рідиною молоді пагони, на корі яких спостерігався маслянистий слід від висохлого ексудату; зморщені та почорнілі, але не опалі уражені молоді плоди. В середині червня відсоток уражених дерев істотно збільшився порівняно із фазою цвітіння і досяг 75% у сорту Конференція та 50% - у сортів Парижанка і Улюблена Клаппа; ступінь ураження крони становив 15% і 10% відповідно, що пояснюється сприятливими погодними умовами для розвитку захворювання. З відібраних в цей період зразків нами був виділений збудник бактеріального опіку плодових Erwinia amylovora.

У червні 2003 р. відсоток дерев із видимими симптомами захворювання значно зменшився порівняно з цим самим періодом 2002 р., хоча погодні умови обох періодів істотно не відрізнялися. Симптоми хвороби спостерігалися у 8% дерев сорту Парижанка та у 5% дерев сорту Конференція і Улюблена Клаппа за ураження крони в 3%. Значне зменшення кількості уражених дерев в 2003 р. слід пов'язати, насамперед, з осінньою обрізкою та частковою вирубкою заражених патогеном рослин і відсутністю ознак бактеріального опіку в період цвітіння. Іншими словами, інтенсивний розвиток опіку плодових у фазі цвітіння визначає перебіг захворювання в період інтенсивного росту пагонів.

Період плодоношення. Під час фітопатологічного обстеження грушевих насаджень в період плодоношення в липні 2001 р. інтенсифікації розвитку та поширення захворювання порівняно з початком червня виявлено не було, що пояснюється підвищенням температури понад 300С, яка є несприятливою для розвитку патогену.

У липні 2002 р. інфекція поширилася майже на всі дерева груші сорту Конференція (95%), а також переважну більшість дерев сортів Парижанка та Улюблена Клаппа (70%). На них з'явилися характерні симптоми бактеріального опіку - гачкоподібно зігнуті кінчики пагонів. Ззовні та на зрізах гілок уражена тканина чітко відмежовувалась від здорової. Крона була уражена на 60, 30 та 25% дерев сортів Конференція, Парижанка і Улюблена Клаппа відповідно. Найбільший відсоток уражених дерев спостерігали в липні, що свідчить про оптимальні погодні умови для розмноження збудника і накопичення інфекції в червні та першій декаді липня.

У 2003 р. в період плодоношення симптоми з'явились лише на 15% дерев сорту Парижанка та 10% - Конференція, крона яких уражалася на 10%. Кількість уражених дерев сорту Улюблена Клаппа не збільшилась, водночас зросло до 10% ураження крони. Подальшої інтенсифікації розвитку хвороби відмічено не було.

4. Властивості збудника бактеріального опіку плодових

Морфологія та культуральні властивості. Клітини Erwinia amylovora являють собою палички із заокругленими кінцями та перитрихальним розташуванням джгутів, грамнегативні, оксидазонегативні, спор та капсул не утворюють, факультативні анаероби, оптимальна температура росту становить 27 - 300С.

Виділені з уражених зразків бактерії через 48 год. утворювали на картопляному агарі круглі, з рівними краями, блискучі колонії сірувато-білого кольору, напівпрозорі, маслянистої консистенції, зморшкуваті або з рівною гладкою поверхнею. У разі додавання до інкубаційного середовища дріжджового автолізату ріст колоній завершувався через 24 год.

Біохімічні та антигенні властивості виділених ізолятів. Для остаточної ідентифікації ізолятів вивчали їх здатність засвоювати різні органічні сполуки та синтезувати ферменти. За всіма ознаками досліджувані ізоляти були ідентичні колекційному штаму E. amylovora 2024 і штамам, описаним у літературі (Лукач М.І., Садляк А.М., Бокшан О.Я., 1998).

Патогенні властивості виділених ізолятів. Встановлено гетерогенність української популяції E. amylovora за агресивністю. За цією ознакою ізоляти із плодів груші належали як до сильноагресивних, так і до таких, що втратили здатність спричинювати захворювання (табл. 1).

Таблиця 1 - Розподіл за агресивністю ізолятів, виділених із різних зразків груші