Альтернариозы сельскохозяйственных культур

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВО «Кубанский государственный университет»

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Северо-Кавказский Федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия»

Альтернариозы сельскохозяйственных культур

УДК 632.2: 634.8

Буровинская М.В., магистрант

Юрченко Е.Г., канд. с.-х. наук

Краснодар

Реферат

Проведен анализ литературы по альтернариозам различных сельскохозяйственных культур. Показаны некоторые механизмы патогенности видов Alternaria.

Ключевые слова. альтернариозы, патогенность, метаболиты, фитотоксины, патотипы.

Summary

Analysis of published data was conducted by alternariosis various crops. Pathogenic factors of Alternaria fungi were identified.

Key words. alternariosis, pathogenicity, metabolites, phytotoxins, pathotypes.

Введение

Одним из наиболее значительных функционально-структурных изменений в формировании грибных сообществ современных ампелоценозов Западного Предкавказья является возрастание вредоносности полупаразитных видов, таких как альтернариевые грибы. Наиболее распространенным и вредоносным на винограде стал Alternaria tenuissima (Kunze ex Pers.) Wiltshire. Этот возбудитель (впервые выделенный из пятен на листьях сорта Бианка в 2006 году) [1] уже в течение нескольких лет (2006-2017гг.) эпифитотийно развивается на европейско-американских гибридах. Поражает все органы растения, особенно листья. Наиболее поражаемыми сортами являются Бианка, Левокумский, Оницканский белый. Ущерб урожаю винограда может достигать 35-40 %. Контроль заболевания затруднен из-за широкого адаптивного потенциала гриба. В связи с этим актуально изучение всех аспектов жизнедеятельности альтернариевых грибов на виноградной культуре. Для определения предмета, цели, задач исследований был проведен анализ имеющейся научной информации.

Целью данного обзора было уточнить место альтернариозов в современном мировом сельскохозяйственном растениеводстве, выделить перечень наиболее значимых видов, описать основные механизмы вирулентности и патогенности.

Всего к роду Alternaria относят чуть менее 300 видов. Из них около 10 являются наиболее вредоносными на сельскохозяйственных культурах в России [2]. Возрастание экономического значения альтернариозов для сельскохозяйственного растениеводства наблюдается во всех регионах мира, в том числе и в Российской Федерации. До недавнего времени грибы рода Alternaria, широко распространенные в природе, встречающиеся в почве и на разлагающихся растительных остатках, считались типичными сапротрофами. В последние годы появляется все больше сообщений о видах с патогенными свойствами, которые поражают важные сельскохозяйственные культуры, включая зерновые, декоративные, масличные, цветную капусту, брокколи, морковь и картофель, помидоры, цитрусовые, яблоню, виноград. Альтернариоз поражает все части растения: листья, стебли, клубни, плоды и обладает высокой вредоносностью [3].

Альтернариоз апельсина и мандарина. Возбудителем альтернариоза этих культур является гриб Alternaria alternata. Заболевание поражает широкий спектр сортов.Тяжелое заболевание ведет к обильному опаданию плодов и должно контролироваться, как на рынке переработки, так и на рынке свежих фруктов. Споры Alternaria переносятся по воздуху. Большинство спор образуются из повреждений взрослых листьев на дереве или недавно опавшей зараженной листвы.

Альтернариоз зерновых культур. На злаках чаще всего встречаются так называемые мелкоспоровые виды Alternaria. С учетом современных таксономических данных можно утверждать, что на злаках обнаружено не менее 14 видов Alternaria. Виды рода Alternaria встречаются на листьях и в семенах зерновых культур очень часто, могут вызывать альтернариозы. Альтернарии способны поражать все органы растения, но чаше всего атаке подвергаются семена и листья. Вредоносность патогенов, поражающих семена зерновых культур, потенциально может заключаться в уменьшении массы урожая, в снижении потребительских и посевных качеств зерна. Основная опасность, которую таит в себе присутствие видов Alternaria в зерне, - "загрязнение" сельскохозяйственной продукции вторичными метаболитами гриба, токсичными для растений, животных и человека. В первую очередь такие метаболиты, как альтернариол, монометиловый эфир альтернариола и тенуазоновая кислота, которые были выявлены в зерне пшеницы в Европе, Северной Америке, Китае и Австралии [4].

Альтернариоз яблони. Грибы рода Alternaria на яблоне вызывают листовую пятнистость, гниль поверхности плодов и сердцевинную гниль. При поражении листьев виды Alternaria способны снижать количество урожая, а возбудители гнили плодов представляют опасность как продуценты токсичных для человека метаболитов. В качестве патогенов яблони в литературе упоминается не менее девяти видов Alternaria. В контексте данной статьи наиболее интересны два названия, используемые чаще других, - A. mali Roberts и «яблоневый патотип A. alternata». Встречаются также неспециализированные полусапротрофные виды Alternaria из трех видовых групп: 'A. arborescens', 'A. infectoria' и 'A. tenuissima' [5].

Альтернариоз подсолнечника. Alternaria helianthi чаще всего упоминается в литературе как возбудитель темно-бурой (в некоторых источниках черной) пятнистости подсолнечника. A. helianthi встречается в большинстве регионов, возделывающих подсолнечник, и продолжает распространяться на новые территории. Так, патоген обнаружен впервые в штате Луизиана США только в 2009 г., в Сингапуре - в 2010 г. Наибольший ущерб он наносит при сочетании высоких температур (+25…+30 °С) и влажности воздуха свыше 70 %. Известно также, что A. alternata может поражать подсолнечник так же, как и A. helianthi [6].

Альтернариоз картофеля и томата. По результатам исследований, на пасленовых культурах чаще всего выявляются мелкоспоровые виды Alternaria, такие как A. tenuissima и A. arborescens. Виды же A. alternata и A. infectoria встречаются редко. Альтернариоз пасленовых поражает листья, стебли, клубни и плоды и обладает высокой вредоносностью. Потери урожая картофеля составляют 10-50%, потери урожая томатов могут достигать 78%-90% [7].

Альтернариоз моркови. Значительная подверженность корнеплодов моркови поражению болезнями составляет основную трудность в получении стабильно высоких урожаев корнеплодов столовой моркови. Альтернариоз считается одним из наиболее вредоносных и часто встречающихся заболеваний моркови. Иногда альтернариоз вызывает полную гибель корнеплодов, а выпады семенников могут достигать 40%. Болезнь приводит к подсыханию и отмиранию листьев на 70-80%, вследствие чего снижается урожай корнеплодов на 35-50%, а во время хранения гибель корнеплодов составляет от 30-60%. Патогенным для моркови видом является Alternaria radicina [8].

Основным механизмом патогенности Alternaria spp. является их способность в процессе жизнедеятельности выделять различные метаболиты, обладающие фитотоксичным действием. Разные виды Alternaria обладают разной токсигенностью Большинство грибных фитотоксинов - вторичные метаболиты, низкомолекулярные компоненты, которые не требуются для нормального роста и размножения. Фитотоксины могут быть разделены на две категории: специфические и неспецифические по хозяину.

Хозяин-неспецифические токсины имеют относительно слабый фитотоксический эффект, влияют на широкий спектр видов растений и считается дополнительным фактором вирулентности наряду с другими, например, механизмами проникновения и ферментативными процессами [9]. У некоторых видов альтернариевых грибов было идентифицировано довольно большое количество неспецифических токсинов, такие как брефелдин А (Brefeldin A), дегидро-курвулярин (dehydro-curvularin), тенуазоновая кислота (tenuazonic acid), тентоксин (tentoxin) и зинниол (zinniol). Они проявляют фитотоксическую активность по-разному. Например, брефелдин А вызывает разборку комплекса Гольджи и действует как ингибитор секреции, в то время как курвулярин является ингибитором деления клеток. Тентоксин, производимый Alternaria alternate, вызывает ингибирование гидролиза АТФ и синтеза АТФ. Поскольку эти токсины часто нарушают основные процессы жизнедеятельности клетки, они являются самыми мощными микотоксинами.

Хозяин-специфические токсины проявляют сильное воздействие на узкий видовой спектр растений. Существует как минимум 12 хозяин-специфических токсин-производящих фитопатогенных видов грибов. По мнению некоторых исследователей (Nishimura, Kohmoto, 1983), большинство этих вариантов следует считать патотипами А. alternata. Эта гипотеза подтверждается молекулярными исследованиями [10, 11, 12]. Токсины, которые производятся данными патотипами, химически разнообразны, начиная от низкомолекулярных вторичных метаболитов до высокомолекулярных пептидов. Японскими исследованиями (Akamatsu et. al., 1999) по изучению различий патогенных (хозяин-специфичные, токсинообразующие) и непатогенных (хозяин-неспецифичные, токсинообразующие) типов было установлено, что все исследованные патогенные биотипы имели дополнительные минихромосомы, в то время как непатогенные не имели [13]. У Alternaria alternata было выявлено в общей сложности семь патогенных вариантов (патотипов), которые производят определенные токсины и вызывают болезни на различных растениях. Например, был выделен кластер генов, отвечающий за хозяин-специфичный биосинтез AK-токсина альтернарии, паразитирующей на японской груше, и были определены четыре гена, названные генами AKT. Также было выделено три гомолога AKT (AFT1-1, AFTR-1 и AFT3-1) патотипа, паразитирующего на землянике. Все гомологи AKT присутствовали в многочисленных копиях на одной хромосоме (1.05 МБ). Именно эта хромосома определяет патогенность в хозяин-специфических патотипах Alternaria [14].

Выводы

Рост вредоносности Alternaria spp. на широком круге сельскохозяйственных культур, в том числе и на виноградной лозе, во многом определяется биологическим прогрессом и высоким адаптивным потенциалом этих видов: способностью развиваться на различных органических субстратах, живых и мертвых, в широком диапазоне температур и влажности, высокой токсигенностью, способностью существовать в ассоциациях с другими патогенами. Вредоносность альтернариозов чаще всего выражается в снижении фотосинтетической поверхности листьев вплоть до полного усыхания, и как следствие снижении урожайности и качества продукции, а также, не в последнюю очередь, загрязнением сельскохозяйственной продукции микотоксинами. Вирулентность видов рода Alternaria связана с особенностями ферментного аппарата и в значительной степени зависит от иммунного статуса растений-хозяев, а патогенность определяется способностью этих грибов образовывать токсины. альтернариоз растениеводство фитотоксичный

Эффективность борьбы с альтернариозом обусловлена правильным выбором стратегии и тактики защитных мероприятий, которые строятся на объективной информации мониторинга этих микопатогенов. Прежде всего, большое значение имеет точная идентификация видов и патотипов альтернариевых грибов, обитающих на растениях рода Vitis, знание степени их вирулентности и патогенности. Для полноценного контроля альтернариоза на винограде должна быть разработана адаптивная экологизированная система защитных мер, базирующася не только на применении эффективных фунгицидов различного генеза, но и на использовании приемов повышения неспецифической устойчивости виноградных растений.

Список литературы

1. Юрченко, Е.Г. Грачева, Н.П. Оценка полевой устойчивости сортов винограда к альтернариозу в условиях Западного Предкавказья // Культурные растения для устойчивого сельского хозяйства в ХХI веке (иммунитет, селекция, интродукция). Научные труды: Россельхозакадемия. - 2011. - Т.IV, Ч.1. - С.536- 543.

2. Ганнибал, Ф.Б. Альтернариозы сельскохозяйственных культур на территории России / Ф.Б. Ганнибал, А.С. Орина, М.М. Левитин // Защита и карантин растений. - 2010. - №5 - С.30-31.

3. Попушой, И.С. Микозы виноградной лозы (мировая сводка) / И.С.Попушой, Л.А Маржина. - Кишинев, 1989. - 242 с.

4 Ганнибал, Ф.Б. Токсигенность и патогенность грибов рода Alternaria для злаков // История и современность. - СПб., 2007. - С. 82-93.

5. Ганнибал, Ф.Б. Виды рода Alternaria на яблоне / Ф.Б. Ганнибал, И.В. Бильдер, Т. Ули-Маттила // Микология и фитопатология. - 2008. - № 42 (1). - C. 18-25.

6. Ивебор, М.В. К вопросу о возбудителях альтернариоза подсолнечника / М.В. Ивебор, Т.С. Антонова, С.Л. Саукова // Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. - 2013. - № 153-154. - C. 90-100.

7. Орина, А. С. Видовой состав возбудителей альтернариоза пасленовых культур на территории России: Автореф… дис. канд. биол. наук. - СПб, 2011.

8. Соколова, Л.М. Создание исходного материала столовой моркови для селекции на устойчивость к Alternaria radicina M. dr. et. E. и Fusarium avenaceum Link. .Ex. er.: Автореф. … дис. канд. с.-х. наук. - М., 2010.

9. A conditionally dispensable chromosome controls host-specific pathogenicity in the fungal plant pathogen Alternaria alternata / H. Rieko, et. al. // Genetics. - 2002. - Vol. 161, № 5. - P. 59-70.

10. Kusaba M., Tsuge T. Nuclear ribosomal DNA variation and pathogenic specialization in Alternaria fungi known to produce host-specific toxins // Appl. Env. Microbiol. - 1994. - Vol. 60. - P. 3055-3062.

11. Kusaba M., Tsuge T. Phylogeny of Alternaria fungi known to produce host-specific toxins on the basis of variation in internal transcribed spacers of ribosomal DNA. // Curr. Genet. - 1995.- Vol. 28. - P. 491-498.

12. Kusaba M., Tsuge T. Mitochondrial DNA variation in host-specific toxin-producing pathogens in the genus Alternaria // Ann. Phytopathol. Soc. Jpn. - 1997. - Vol. 63. - P. 463-469.

13. Akamatsu, H. Molecular karyotypes for Alternaria plant pathogens known to produce host-specific toxins / H. Akamatsu, et. al. // Curr. Genet. - 1999. - Vol. 35. - P. 647 - 656.

14. Thomma Bart P. H. J. Alternaria spp.: from general saprophyte to specific parasite // Molecular plant pathology. - 2003. - Vol. 4, № 4. - P. 225-236.

Размещено на Allbest.ru