Биология гриба Botrytis cinerea

Введение

Одной из важнейших задач изучения любой биоты является выявление особенностей географического распространения видов, которые ее составляют. Географический анализ показывает место, которое занимает исследованная биота афиллофороидных базидиомицетов в ряду зональных и региональных биот, а также дает представление о ее положении в мировой микобиоте. Анализ биоты макромицетов в лесных экосистемах Водлозерья базируется на зонально-региональном принципе выделения региональных географических элементов.

Анализ грибов в лесных экосистемах

По данным В.М. Лосицкой в составе биоты афиллофороидных грибов Республики Карелия выделяют три основных географических элемента: бореальный - b, неморальный - n и мультизональный - mz. По региональному принципу выделяются следующие типы ареала: мультирегиональный - MR, голарктический - H, амфиатлантический - AA, палеарктический - PA, европейский - E и космополит - Kosm. В 2002-2007 гг. в лесных экосистемах Водлозерья (62є21? с.ш. и 36є51?) были изучены следующие территории (д. Куганаволок; окрестности кордонов Пильмасозеро, Бостилово и турбазы Охтома на 6 постоянных пробных площадях и на 2 пробных площадях на участках ветровала 2000 г.; побережья рек Сухая Водла, Новгуда, Илекса; острова оз. Водлозеро: о. Валгостров, о. Великостров, о. Ильинский погост, о Канзанаволок, о. Колгостров, о. Пелгостров, о. Марь, о. Охтом, о. Рагуново, о. Шендема, о. Шуйостров), в результате чего было зарегистрировано 205 видов афиллофороидных грибов, относящихся к 97 родам, 35 семействам и 12 порядкам.

Из полученных данных можно сделать вывод, что в лесных экосистемах преобладают виды афиллофороидных базидиомицетов, относящиеся к мультизональному (131 вид, или 63,9 %) и бореальному (69 видов, или 33,7 %) географическим элементам. Вместе они составляют основное ядро биоты - 200 видов (97,6 %). Доля участия афиллофороидных макромицетов неморального географического элемента незначительна (5 видов, или 2,4 %). Большинство афиллофороидных грибов представлено в лесных экосистемах Водлозерья мультирегиональными (72 вида, или 35,1 %) и голарктическими (88 видов, или 43 %) видами. Вместе они составляют основное ядро биоты афиллофороидных грибов (160 видов, или 78,1 %). На долю космополитов приходится 18 видов (8,8 %), а европейского типа ареала 15 видов (7,3 %) соотественно. Амфиатлантический и палеарктический типы ареала представлены незначительно (12 видов, или 5,8 %).

Особенности биологического цикла развития гриба Botrytis cinerea Pers

Гриб Botrytis cinerea Pers. является широко распространенным паразитом-некротрофом, поражает многие культурные и дикорастущие растения разных групп и вызывает опасную болезнь - серую гниль. Патоген относится к митоспоровым грибам (Mitosporic fungi) с присущей для него довольно сложной биологией (наличием анаморфы и телеоморфы). В своем цикле развития формирует образует мицелий, конидиальное спороношение и склероции. Формирование той или иной формы гриба зависит от питающего растения (субстрата) и влияния факторов среды. Для B. cinerea характерно также наличие малоизученных морфологических структуры - микроконидий и хламидоспор. Хотя в основной микологической литературе сведения об этих формах гриба отсутствуют, а вопросы их роли в патогенезе не изучены. В предыдущих исследованиях мы установили способность гриба формировать микроконидии (в шарообразных вместилищах) и хламидоспоры (мицилиальный терминальный тип в виде цепочек) in vitro. В природных и лабораторных условиях образование половой стадии не наблюдалось. В то же время, вопросы биологии гриба B. cinerea являются одним из важних звеньев в системе планирования меропрятий, обеспечивающих контроль развития серой гнили растений.

Целью нашей работы являлось изучение биологии гриба Botrytis cinerea Pers. Наблюдения за развитием патогена проводили в условиях Лесостепной зоны Украины на растениях гороха, фасоли, люпина (белого, желтого, узколистого), сои, гречихи, рапса, подсолнечника, огурца, малины, земляники, черной смородины, персика и роз (открытый грунт).

В результате проведенных исследований установлено, что гриб B. cinerea доминировал в виде мицелия и конидиального спороношения на пораженных органах растений: гороха (все надземные части), фасоли (цветки, бобы, стебли, листья), люпина белого, желтого и узколистого (бобы), сои (бобы), гречихи (листя и стебли), рапса (стручки), подсолнечника (корзинки), огурца (завязи, плоды, стебли и листья), малины (ягоды), земляники (ягоды), черной смородины (ягоды) и персика (плоды). Зимующая стадия патогена в период вегетации на колонизированных участках не формировалась. В то же время на растениях роз, кроме мицелия и конидиального спороношения, отмечена способность патогена образовывать склероции.

Таким образом, в природных условиях гриб B. cinerea характеризуется типом R жизненной стратегии и на растениях-хозяинах в большинстве случаев развивается в мицелиальной и конидиальной стадих. Он сохраняется в виде мицелия в пораженных остатках и семенах.

Агрессивные свойства штаммов грибов

Материалом для исследований служило 50 изолятов P. infestans, собранных в августе 2006 и 2007гг во время маршрутных обследований посадок картофеля всех областей республики. Определение агрессивности штаммов проводили на клубневых дисках восприимчивого к фитофторозу сорта Дельфин на основе методики А.Н. Смирнова. Определяли следующие компоненты агрессивности: частота инфекции, размер некроза, интенсивность спороношения, латентный и инкубационный периоды, итоговый индекс агрессивности. Результаты по последнему показателю ранжировали, что позволило выделить мало- умеренно- и высокоагрессивные штаммы. Агрессивность белорусских штаммов P. infestans варьирует в широких пределах. Среди исследованных изолятов малоагрессивных было 29,6%, умеренноагрессивных - 41,1, а высокоагрессивных - 29,3%. В популяциях из разных регионов республики доля мало-, умеренно- и высокоагрессивных форм существенно не различается (р=0,36, ч2-тест). Показано угнетающее воздействие фунгицидов на агрессивные свойства возбудителя заболевания. Так, штаммы, выделенные из популяций P. infestans из личных подсобных хозяйств, где отсутствовал фунгицидный прессинг, оказались в целом более агрессивными, чем изоляты, собранные с полей сельскохозяйственных предприятий, на которых было проведено 4-5 фунгицидных обработок. Статистически достоверные различия между этими штаммами установлены для показателей инкубационного периода, интенсивности спороношения и итогового индекса агрессивности (p<0,05, ANOVA). Тем не менее, следует отметить, что среди изолятов, собранных в обрабатываемых фунгицидами посадках картофеля, шесть штаммов обладали высокой агрессивностью. Это свидетельствует о том, что даже в условиях жёсткого фунгицидного прессинга в популяциях патогена встречаются высокоагрессивные формы.

Видовой состав грибов - возбудителей альтернариоза картофеля и томата

Представители рода Alternaria широко распространены и встречаются на самых разнообразных субстратах. Среди них много сапротрофов, распространенных в почве и на растительных остатках (A. alternata, A. infectoria, и др.), а также паразитов некоторых важных сельскохозяйственных культур (A. solani, , A. tenuissima, A. longipes, A. longisima, и др.). Многие виды рода Alternaria способны как к сапротрофному, так и к паразитическому существованию. Для борьбы с грибами рода Alternaria, паразитирующими на сельскохозяйственных культурах, применяют такие фунгициды, как манкоцеб, хлорокись меди, цинеб, фамоксадон, флудиоксанил, и другие. Эти действующие вещества служат основой многих коммерческих препаратов.

В ходе работы проводился сбор пораженных альтернариозом образцов в Астраханской и Московской областях, а также в республике Марий-Эл. Из пораженных образцов проводилось выделение изолятов Alternaria sp. в чистую культуру. Всего в чистую культуру было выделено 383 изолятов. Определение видовой принадлежности по морфологическим критериям показало, что 73 изолята относились к виду A. alternata; 43 - A. solani; 72 - A. infectoria и 32 - A. tenuissima; 163 изолята не образовали спороношение и работа с ними продолжается. В представленной работе изучалась устойчивость штаммов возбудителей альтернариоза к манкоцебу - одному из эффективных и хорошо зарекомендовавших себя в работе фунгицидов контактного действия. Тестирование проводилось на агаризованной среде на основе пивного сусла с добавлением манкоцеба в концентрациях 100 ppm и 500 ppm. Учитывалась скорость роста колонии на среде с добавлением фунгицида относительно скорости роста на среде без фунгицида. По относительной скорости роста штаммы подразделяли на 5 групп: 1 - 0-20%; 2 21-40%; 3 - 41-60%; 4 - 61-80%; 5 -- 81-100%. Устойчивость к фунгициду изучена у 22 изолятов, из которых 10 были A. solani и 12 - A. alternata. Исследуемые изоляты выделяли из образцов, собранных в Московской области (7 изолятов), в Астраханской и в Марий Эл. На концентрации100 ppm все исследованные изоляты A. solani распределились между группами 1 и 2, изоляты A. alternata - между группами 2, 3 и 4. На концентрации 500 ppm все исследованные изоляты A. solani попали в группу 1, изоляты A. alternata распределились между группами 1, 2, и 3. Во всех изученных регионах выявлены штаммы A. solani и A. alternata, различающиеся по уровням устойчивости к манкоцебу. Отмечено, что штаммы A. alternata во всех исследованных регионах более устойчивы к манкоцебу, чем штаммы A. solani.

Устойчивость к манкоцебу штаммов грибов

Phytophthora infestans (Mont). de Bary - возбудитель фитофтороза картофеля и томата, одной из самой вредоносной болезни этих растений во всем мире. В картофелеводческих регионах России фитофтороз вызывает потери в среднем 10% урожая картофеля, а в эпифитотийные годы - до 30%. В Беларуси потери урожая картофеля составляют 50% и выше. Потери урожая томатов при эпифитотийном развитии в центральных и северо-западных регионах РФ и в Беларуси могут достигать 100%. Для контроля заболевания используются фунгициды с разными механизмами действия (манкоцеб, металаксил, флуазинам, диметоморф, хлороталонил и др.), которые входят в состав многих коммерческих препаратов. Целью данной работы было изучение устойчивости штаммов P. infestans из России и Беларуси к контактному фунгициду манкоцеб.

В работе использованы 13 российских изолятов P. infestans, выделенных из пораженных фитофторозом образцов, собранных в Московской и Костромской областях, в Красноярском и Приморском краях, в республике Марий-Эл и на острове Сахалин, а также 11 белорусских изолятов из Витебской, Брестской, Гомельской, Гродненской, Минской и Могилевской областей Беларуси. Тестирование проводилось на агаризованной овсяной среде с добавлением манкоцеба в концентрациях 1, 10 и 50 ppm. Учитывалась скорость роста колонии на среде с добавлением фунгицида относительно скорости роста на среде без фунгицида. По относительной скорости роста штаммов определяли показатель EC50 - концентрацию манкоцеба, ингибирующую рост анализируемого изолята P. infestans на 50%. Проведенные исследования показали, что устойчивость штаммов P. infestans варьирует в широких пределах: значения показателя EC50 для разных изолятов варьировали от 2.17 до 18.86 ppm (в среднем 8.81). Значения показателя EC50 для российских изолятов варьировали в промежутке 2.17-18.86 ppm, дисперсия выборки составила 29.11. Вариабельность белорусских штаммов по устойчивости к манкоцебу была значительно меньше: показатель EC50 варьировал в промежутке 4.02-14.94 ppm, дисперсия - 11.11. Выборки штаммов из Беларуси и России значимо не отличались друг от друга (t-тест, p>0.005). Интересно, что самым устойчивым оказался штамм СХ 16 ВВ, выделенный в 2000 г. из пораженного листа картофеля на острове Сахалин. Ранее проведенные исследования показали, что Сахалинские изоляты отличаются очень высоким уровнем устойчивости к фунгициду металаксил. Вариабельность устойчивости штаммов P. infestans к манкоцебу выявлена во всех исследованных популяциях России и Беларуси.

Заключение

Фитофтороз, вызываемый оомицетом Phytophthora infestans (Mont.) de Bary, продолжает оставаться самым вредоносным заболеванием картофеля в Беларуси. В годы эпифитотий потери урожая составляют 50% и выше, причём эпифитотийное развитие болезни в последнее время наблюдается через каждые 1 -1,5 года. За последние 40 лет в биоэкологии возбудителя заболевания произошли серьёзные изменения, связанные с повышением его экологической пластичности, адаптивности и патогенных свойств. Современные популяции отличаются от старых регулярным прохождением полового процесса, более высоким генетическим разнообразием и, как следствие, повышенной агрессивностью, что позволяет им преодолевать защитные реакции ранее устойчивых сортов.

Список литературы

1. Serrгo E.A., Alice L.A., Brawley S.H. (2009) Evolution of the Fucaceae (Phaeophyceae) inferred from nrDNA-ITS // Journal of Phycology. Vol.35.

2. Кирик М.М., Піковський М.Й. Біологічні особливості фітопатогенного некротрофного гриба Botrytis cinerea Pers. // Наукові доповідді Національного аграрного університету /Електронний журнал, 2008.

3. Справочник пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации (2008) // М.: Агрорус.

4. S. Elansky, A. Smirnov, Y. Dyakov, A. Dolgova, A. Filippov, B. Kozlovsky, I. Kozlovskaya, P. Russo, C. Smart, W. Fry (2008) Genotypic analysis of Russian isolates of Phytophthora infestans from the Moscow region, Siberia and Far East//J.Phytopathology, 149 (10).

5. Иванюк В.Г., Банадысев С.А., Журомский Г.К. (2008) Защита картофеля от вредителей, болезней и сорняков. Минск: Белпринт.

6. Смирнов А.Н. (2007) Характеристика мексиканских штаммов Phytophthora infestans из долины Толука. І. Агрессивность // Микология и фитопатология. Том 41, вып. 1.

7. Справочник пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации (2007) // М.: Агрорус.