Биологические особенности Pythium ultimum Trow – возбудителя водянистой гнили клубней картофеля

А.И. Полинова, Д.Р. Загирова, Л.Ю. Кокаева, И.И. Бусько, И.В. Леванцевич, С.Н. Еланский

За последние годы в Беларуси заметно ухудшилось фитосанитарное состояние посадок картофеля и семенного фонда. Изменилась роль отдельных видов вредных организмов и их соотношение в агрофитоценозах. Возросла вредоносность многих не только широко распространённых болезней (фитофтороз, альтернариоз, все виды парши, бактериозы, сухие фузариозные гнили), но также и новых недостаточно изученных, таких как раневая водянистая гниль (рис. 1). Это заболевание, встречающееся в Индии, Средней Азии и других южных странах, было отмечено в Гомельской, Брестской, Гродненской и Минской областях Беларуси. Как и другие почвообитающие оомицеты, P. ultimum вызывает массовые поражения в условиях избыточного увлажнения – на плохо дренированных участках, при затяжных дождях (Taylor et al., 2008).

В Беларуси распространение заболевания было отмечено в годы с повышенной температурой вегетационного периода: в отдельных партиях картофеля было поражено 8-10% клубней. Раневая водянистая гниль клубней способна приносить существенный ущерб, что вызвано отсутствием устойчивых сортов, разработанных мер защиты и быстрым развитием болезни при поражении клубней (Журомская, 2003; Иванюк и др., 2005). Заболевание поражает только клубни. В России раневая водянистая гниль пока не имеет существенного значения.

В данной работе мы исследовали 4 штамма возбудителей раневой водянистой гнили, выделенных из пораженных клубней картофеля сортов Вектар белорусский, Скарб и селекционных гибридов в хранилищах Научно-практического центра НАН Беларуси по картофелеводству и плодоовощеводству (Минская область). В задачи исследования входило определение видовой принадлежности выделенных изолятов, их вирулентности в отношении клубней картофеля, оценка роста при разных температурах окружающей среды и устойчивости к металаксилу.

Мицелий изолятов был нарощен на жидкой гороховой среде (180 г замороженого зеленого горошка кипятят 10 мин в 1 л дистиллированной воды, после чего автоклавируют 30 мин при 1 атм); из каждого штамма была выделена ДНК. Для выделения ДНК замороженный мицелий растирали в жидком азоте, лизировали в CTAB-буфере, после чего депротеинизировали хлороформом. Хранили ДНК в деионизированной воде при –20°С. Анализ последовательностей нуклеотидов видоспецифичных участков генома (участков ядерных рибосомных генов 18S и 5,8S, а также внутреннего транскрибируемого межгенного спейсера ITS1), амплифицируемых с помощью праймеров ITS1 и ITS2 (White, 1990), показал принадлежность изучаемых штаммов к виду Pythium ultimum Trow. (синоним Globisporangium ultimum (Trow) Uzuhashi, Tojo & Kakish).

Все исследуемые штаммы поражали помещенные во влажные камеры ломтики клубней картофеля сорта Гала. На них образовывались темные пятна, позже переходящие во влажные глубоко проникающие язвы (рис. 2). Заражение проводили, помещая мицелий P. ultimum в центр ломтика клубня.

Инкубировали инокулированные клубневые диски при температуре +22°С. Максимальная скорость роста пораженного участка отмечалась в первые 2 суток, далее площадь язвы практически не менялась.

Эта закономерность была справедлива для всех исследованных штаммов.

Скорость роста штаммов оценивали на овсяной агаризованной среде при температурах 5, 15, 24 и 34°С (рис. 3). Рост наблюдался при всех температурах; максимальная скорость роста отмечена при 24°С (чашка 86 мм полностью зарастала за 2 суток). При 15 и 34°С скорость роста была существенно ниже (чашка зарастала за 4 и 3 суток соответственно).

При температурах 15, 24 и 34°С скорости роста всех исследуемых штаммов не различалась. При температуре 5°С штамм Р1 рос существенно быстрее других (20 мм на 4 сутки), Р4 – несколько медленнее (10 мм на 4 сутки), Р2 и Р3 практически не росли.

Следует также отметить, что при температуре 24°С рост начинался сразу после посадки на чашку, при температурах 15 и 34°С была задержка начала активного роста на 1 сутки, а при 5°С – на 2 суток.

Металаксил (и его изомер мефеноксам) признаются как наиболее действенные препараты для контроля почвенных оомицетов. Металаксил способен проникать в клубни и обеспечивать (даже в очень малых концентрациях) их длительную защиту (Taylor et al., 2008, Bruin et al., 1982). Однако эффективность металаксила резко снижается после появления в популяциях устойчивых штаммов. Высокоустойчивые штаммы были обнаружены в нескольких регионах США (Taylor et al., 2002). Данных об устойчивости белорусских штаммов P. ultimum к металаксилу нет, в связи с чем было решено протестировать их устойчивость к препарату в настоящей работе.

Исследование восприимчивости к фунгициду металаксил проводили на овсяной агаризованной среде с добавлением фунгицида в разных концентрациях (Побединская, Еланский, 2014).

Исследованные штаммы имели некоторые различия в устойчивости к металаксилу (Табл. 1). Так, при концентрации фунгицида, равной 1 мг/л, рост штамма P4 полностью прекращался, а остальных штаммов – сильно замедлялся. Штаммы Р1 и Р2 очень медленно росли на среде с концентрацией металаксила 10 мг/л. Рассчитанная эффективная концентрация ЕС50 (концентрация фунгицида, замедляющая скорость роста штамма в 2 раза относительно контроля) для всех штаммов была менее 1 мг/л. Таким образом, все исследованные штаммы были восприимчивы к металаксилу; он показал высокую эффективность в подавлении роста P. ultimum.

По данным Bruin et al. (1982) после обработки растений по вегетации металаксилом в дозе 0,5 кг/га накопление фунгицида в клубнях составило 0,055 мкг/г в перидерме, 0,022 мкг/г в кортикальном слое и 0,034 мкг/г в центральной части клубня. Согласно полученным нами данным, такая концентрация металаксила недостаточна для противодействия болезни, но может замедлить ее развитие.

При росте на овсяной среде все штаммы образовывали ооспоры в монокультуре (рис. 4), что типично для P. ultimum. Попарное сращивание штаммов не выявило видимых симптомов вегетативной несовместимости – чашки были равномерно покрыты мицелием.

Полученные данные свидетельствуют о том, что P. ultimum – фитопатоген, способный к быстрому росту в широком диапазоне температур, в том числе при температуре хранения 5°С. Он является вирулентным для тканей клубней картофеля и образует ооспоры, способные к длительному сохранению жизнеспособности. Таким образом, вид является опасным фитопатогеном, который может представлять угрозу сельскому хозяйству и нуждается в дополнительном изучении.

Исследование выполнено при поддержке Российского Научного Фонда (проект N 14-50-00029).

Таблица 1. Чувствительность штаммов P. ultimum к металаксилу

Прим. Приведены усредненные данные для 3-х измерений.

Статья опубликована в журнале «Защита картофеля» (№1, 2017)