Чернота зародыша яровой пшеницы и ограничение ее развития в условиях лесостепи Приобья

Для выяснения параметров вредоносности черноты зародыша различной этиологии был заложен вегетационный опыт, результаты которого приведены в таблицах 2 и 3.

Данные таблицы 2 показывают, что семена без признаков заболевания содержали значительное количество скрытой инфекции (44%) тем же патогеном. Поражение семян чернотой зародыша, вызванной A.tenuissima_, отрицательно сказывалось на энергии прорастания семян (на 13,3%) и увеличивало развитие корневых гнилей, особенно первичных корней (на 40,3%). Напротив, показатели развития проростков из внешне здоровых семян были несколько ниже, что согласуется с некоторыми литературными данными о более высоких посевных качествах семян с признаками черноты зародыша, вызванными грибами рода Alternaria (Наумова, 1970; Михайлина, 1973; Кузьмина, 1977; Койшибаев, 1989; Ганнибал, 2004).

Таблица 2 - Вредоносность черноты зародыша яровой пшеницы, вызванной грибом Alternaria tenuissima (вегетационный опыт)

Показатель	Внешне зараженные (50-60%)	Внешне здоровые (0%)	Контроль
Зараженность фитопатогеном, %  Alternaria tenuissima Bipolaris  sorokiniana	61,0 2,5	44,0 3	2 0
Энергия прорастания, %	24,9	21,6	30
Всхожесть, %	93,3	91,7	93,3
Сухая фитомасса 10 растений, г	0,32	0,27	0,30
Длина первичных корней, см	129	123	158
Развитие корневой гнили  в среднем по растению, %:	3,8	2,7	0

 

Отмечена тенденция  снижения развития корневой гнили пропорционально снижению зараженности семян A.tenuissima, что свидетельствует о вкладе указанного гриба в патогенез заболевания. Вызываемые A.tenuissima на колеоптиле проростков симптомы были типичными для обыкновенной корневой гнили.

Несколько иная картина наблюдалась при изучении вредоносности заболевания, когда основным возбудителем черноты зародыша был гриб B. sorokiniana.

Таблица 3 - Вредоносность  черноты зародыша яровой пшеницы. Основной возбудитель B. sorokiniana (вегетационный опыт)

Показатель	Внешне зараженные (50-60%)	Внешне здоровые (0%)	Контроль
Зараженность фитопатогеном, %: Alternaria tenuissima. Bipolaris sorokiniana	4,5 26,0	4,0 6,5	2 0
Энергия прорастания ,%	3,4	20,0	30
Всхожесть, %	81,0	86,7	93,3
Сухая фитомасса 10 растений, г	0,21	0,27	0,30
Длина первичных корней, см	123	140	158
Развитие корневой гнили: в среднем по растению, %	12,5	2,2	0

 

Внешне больные семена имели энергию прорастания в 5,9 раза ниже, происходило так же снижение всхожести, снижение сухой фитомассы (на 22,2%), а развитие корневой гнили возрастало в 5,7 раза в среднем по растению. Вредоносность гельминтоспориозной черноты зародыша была значительной: корреляция со всхожестью и развитием корней была отрицательной и составила соответственно –0,96 и –0,66. Таким образом, наши данные подтверждают ранее полученные материалы по высокой вредоносности черноты зародыша, вызванной B. sorokiniana (Чулкина, 1985).

Вредоносность черноты  зародыша сказалась на фитосанитарном состоянии почвы. Анализ содержания конидий B. sorokiniana в почве после вегетационного опыта показал, что 14 дней достаточно для формирования очага, который содержал жизнеспособные конидии фитопатогена на уровне и выше ПВ.

Существенных изменений  технологических качеств зерна  под действием его заражения возбудителями черноты зародыша отмечено не было. Были выявлены достоверные отклонения в содержании натрия и магния. Содержание натрия снижалось при инфицировании зерна чернотой зародыша на 11,5%, а магния, наоборот, возрастало на 4,5%. Изменений по содержанию основных витаминов (В₁, В₂, В₃, В₅) в зараженном зерне по сравнению с внешне здоровым не выявлено, однако концентрация витамина Е была достоверно ниже в пораженном зерне на 40%.

3. Биологические  особенности возбудителей черноты  зародыша

По морфологокультуральным признакам изученные нами штаммы A. 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. Из выделенных нами штаммов 40% принадлежат к этой группе. Морфотип формировал обильное спороношение, конидии разнообразных форм и размеров.
2. Формируется практически черный, плотный стелющийся мицелий бархатистой структуры, с обильным спороношением. Штаммы из этой группы составляли около 20% от общего числа.
3. 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. На воздушном и субстратном мицелии наблюдалось спороношение средней интенсивности. Представители данной группы составляли 20% от общего количества изученных штаммов.
4. Колонии зональные, снизу темно-серые, сверху оливковые с густым бархатистым мицелием. На воздушном и субстратном мицелии морфотип дает обильное спороношение. Доля штаммов данной группы составила 20%.

У всех штаммов A. tenuissima конидиеносцы были одиночные, простые, прямые, редко извилистые, слабо разветвленные, с перегородками. Конидии в цепочках от 4 до 20 штук, прямые или слегка изогнутые, имели сходное строение и размеры. Форма конидий преимущественно обратнобулавовидная, суживающаяся к шейке.

Сравнивая полученные результаты измерений  с классическим описанием вида Н.М. Пидопличко (1977) можно заключить, что размеры конидий входят в указанные пределы, однако отмечены некоторые особенности сибирской популяции A. tenuissima (таблица 4).

Конидии A. 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 A. tenuissima.

 

Таблица  4 - Морфология конидий Alternaria tenuissima

№	Показатель	По Н.М. Пидопличко (1977)	Экспериментальные данные
1	Конидии	одиночные или в коротких цепочках	в длинных цепочках по 4-20 конидий
2	Поверхность конидий	гладкая, редко бородавчатая	бородавчатая, редко гладкая
3	Число перегородок: поперечных	4-7	1-8
	продольных	несколько	1-4
4	Размеры конидий, мкм	22-95 (54) X 8-19 (13,8)	20-47,2 (33,5) X 7,6-24,8 (15,8)

 

Мелкие конидии, активное спороношение и длинные цепочки  спор говорят о микроэволюционном  сдвиге сибирской популяции в  сторону r-стратегии под влиянием контрастных погодных условий резко континентального климата Западной Сибири.

Изучение скорости радиального  роста колоний A. tenuissima, выделенных из 6 районированных сортов яровой пшеницы, показало значительное разнообразие по этому показателю. Количественное соотношение групп штаммов и скорости радиального роста представлены в таблице 5.

 

Таблица 5 – Характеристика штаммов Alternaria tenuissima по скорости радиального роста колоний на ЧА

№	Время заполнения чашки  Петри	Морфотипы	Доля штаммов, %	Радиальная скорость роста, см/сутки
1	менее 10 дней	2	8	1,2
2	11-15 дней	2, 3; 4	48	0,7
3	16- 20 дней	1, 3, 4	26	0,5
4	21-25 дней	1, 3	8	0,4
5	более 25 дней	1	10	0,3

 

Различие в скорости радиального роста колоний между  штаммами A. tenuissima достигали четырех раз. Быстро растущие штаммы A. tenuissima (менее 10 дней) относились к морфотипу 2. Медленно растущие штаммы (от 21 и более дней) относились преимущественно к морфотипу 1. Основная часть (74%) сибирской популяции A. tenuissima была представлена штаммами с умеренной скоростью роста. Скорость роста колоний A. tenuissima не зависела от сорта  и органа, из которого были выделены штаммы.

Сравнительное исследование скорости радиального роста штаммов возбудителей черноты зародыша показало близкое к двукратному преимущество по этому показателю B. sorokiniana над A. tenuissima, что, возможно, дает ему преимущество при заполнении экологических ниш в благоприятных условиях.

Для установления температурного биологического оптимума для роста  колоний A. tenuissima нами была проведена серия из 12 экспериментов, в которых измерения радиальной скорости роста штаммов A. tenuissima проводили в различных температурных условиях. Исследования показали, что оптимальными условиями для роста,  формирования типичных колоний и спороношения A. tenuisima является температурный диапазон +20-30°С. При 20°С и 25°С колония заполняла всю  площадь чашки на 15 день, при 30°С на 13 день. При температуре +10°С колония начинала формироваться лишь на 9 сутки. Рост мицелия проходил очень медленно, вся колония выглядела угнетенной. Заполнить всю поверхность чашки Петри колония смогла лишь на 77-83 сутки. При +40°С первые 5 суток наблюдался стремительный  рост колонии, но затем, достигнув диаметра 4,0-6,6 см, к 13-15 суткам рост колоний полностью прекращался.

Исследования фитотоксических свойств возбудителей черноты зародыша представлены в таблице 6.

 

Таблица 6 - Уровень  токсикогенности возбудителей черноты  зародыша

Характеристика штаммов	Доля штаммов, %
	Alternaria tenuissima	Bipolaris sorokiniana
Не токсикогенные	54	17
Умеренно токсикогенные	38	83
Высоко токсикогенные	8	0

 

Подавляющее большинство исследованных штаммов B. sorokiniana относятся к умеренно токсикогенным, вызывающим угнетение роста корней и проростков на 30-70%. Нетоксикогенные штаммы встречались в составе исследованной популяции почти в 5 раз реже, а высоко токсикогенных штаммов у вида B. sorokiniana выявлено не было, что соответствует выявленным закономерностям для других видов паразитических грибов (Монастырский, 1997). Среди исследованных штаммов A. tenuissima более половины отнесены нами к нетоксикогенным, что согласуется с меньшей вредоносностью черноты зародыша альтернариозного типа по сравнению с гельминтоспориозным. Доля нетоксикогенных штаммов A. tenuissima была в 3,2 раза выше, чем у B. sorokiniana. Доля умеренно токсикогенных штаммов A. tenuissima была в 2,2 раза меньше, чем у B. sorokiniana, однако 8 % культуральных фильтратов  обладали высокотоксичными свойствами, уменьшая длину органов до 80%. Такое значительное разнообразие  в характеристике токсикогенности штаммов A. 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.

Результаты изучения интенсивности споруляции возбудителей черноты зародыша представлены в  таблице 7.

 

Таблица 7 - Интенсивность споруляции возбудителей черноты зародыша

Показатель	A. tenuissima	B. sorokiniana
Средняя интенсивность  споруляции,  тыс. конидий/см2 колонии	73,7	26,2
Пределы колебаний, тыс. конидий/ см2 колонии	3,2-382,7	13,8-45,6
НСР05 = 21,8