Фитопатология. Рубрика в журнале - Сельскохозяйственная биология
Биохимические аспекты взаимоотношений грибов и растений на примере фузариоза овса
Статья научная
Выяснение механизмов формирования устойчивости растений к грибным болезням (патогенным микроорганизмам) неизменно приводит к необходимости анализа биохимических факторов устойчивости. Фузариоз зерна (ФЗ) - грибное заболевание, поражающее зерновые злаки, в том числе пшеницу, ячмень и овес. В настоящей работе нами получены новые данные о влиянии фузариоза зерна на метаболомный профиль зерновок овса, связи показателей устойчивости с биохимическими признаками (содержание белка, масла, отдельных метаболитов), достоверные отличия устойчивых и неустойчивых к ФЗ форм овса. Целью работы было выявление характера связей между биохимическими показателями устойчивости сортов овса к поражению Fusarium culmorum и F. sporotrichioides и накоплением микотоксинов, образуемых этими патогенами (соответственно дезоксиниваленол - ДОН и Т-2 токсин). Российские и зарубежные сорта, а также селекционные линии, относящиеся к пленчатым и голозерным формам овса ( Avena sativa L.) (всего 24 образца), были получены из коллекции Всероссийского института генетических ресурсов растений им...
Бесплатно
Видовой состав грибов рода Fusarium link на культуре чеснока в условиях Московской области
Статья научная
Производство чеснока ( Allium sativum L.) сдерживается отсутствием семенного размножения и высокой чувствительностью к фитопатогенным организмам грибной, бактериальной, вирусной и нематодной природы. В настоящее время наиболее вредоносным заболеванием на этой культуре считается фузариозная сухая гниль, вызываемая почвенными грибами рода Fusarium . В представленной работе впервые проведена количественная оценка соотношения основных возбудителей фузариозной сухой гнили, поражающих чеснок на территории Московской области с использованием мультидисциплинарного подхода. Показаны процентные отношения встречаемости ключевых патогенов, выявлена высокая вредоносность и доминирующее положение в комплексе возбудителей сухой гнили вида F. proliferatum . Целью работы было исследование видового состава фитопатогенных грибов рода Fusarium на культуре чеснока в условиях Московской области. Исследования были проведены на чесноке озимом сорта Гладиатор (Всероссийский НИИ овощеводства - филиал ФГБНУ Федеральный научный центр овощеводства, Московская обл., Раменский р-н). В период с 2019 по 2021 год отобрали 1108 луковиц, которые разделили на группы, характеризующиеся одинаковыми симптомами поражения луковиц и зубков. Для выделения патогенов из каждого образца отбирали по 200 зубков, которые поверхностно стерилизовали по принятым методикам. После стерилизации соскобы с зараженных тканей зубков помещали в стерильные чашки Петри и инкубировали на среде Чапека при 25 °C в течение 12 сут. Колонии патогенов подвергали последовательному пересеву до получения моноспоровой культуры. После этого изоляты были классифицированы с использованием таксономических ключей. Кроме того, вычисляли частоту встречаемости патогенов. Для подтверждения таксономической идентификации изолятов проводили молекулярно-генетический анализ маркерных последовательностей генов TEF1a (ген фактора элонгации трансляции 1 альфа) (~ 550 п.о.) и MCM7 (ген, кодирующий белок поддержания минихромосом 7) (~ 650 п.о.). Также был выполнен анализ ДНК изолятов с помощью количественной ПЦР с праймерами, специфичными к F. proliferatum . Для анализа расшифрованных нуклеотидных последовательностей генов TEF1a и МСМ7 использовали алгоритм BLAST на сайте NCBI (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi). Из 1108 пораженных луковиц чеснока были выделены представители 7 родов грибов: Fusarium , Penicillium , Botrytis , Embellisia , Aspergillus , Alternaria , Sclerotium с разной степенью встречаемости. Среди перечисленных патогенов представители рода Fusarium оказались самыми распространенными с частотой встречаемости более 44 %. В пределах рода Fusarium были идентифицированы 6 видов: F. proliferatum , F. oxysporum , F. poae , F. verticilloides , F. culmorum и F. acuminatum , из которых F. proliferatum оказался доминирующим (61,4-75,6 %). Секвенирование ДНК-маркеров подтвердило принадлежность ряда изолятов к виду F. proliferatum. Соответствие с депонированными в базе данных NCBI последовательностями составило 99-100 % для TEF1a (номера референсных последовательностей MN158137, KP267240, MN012923, KT224299) и 98-99 % для MCM7 (номера референсных последовательностей XM031230017, XM031176796, XM31230017). Эти результаты были подтверждены с помощью анализа количественной ПЦР со специфичными праймерами. Полученные результаты дополняют имеющиеся данные по распространенности и динамике изменений видового состава грибов рода Fusarium в Московской области, а также имеют прикладное значение, давая возможность разрабатывать более эффективные способы профилактики и борьбы с фузариозными заболеваниями чеснока.
Бесплатно
Вирулентность популяции возбудителя карликовой ржавчины ячменя на Северном Кавказе в 2014-2017 годах
Статья научная
Карликовая ржавчина (возбудитель Puccinia hordei Otth.) - вредоносное заболевание ячменя. При сильном поражении потери урожая могут составлять от 20 до 80 %. Популяционные исследования патогена активно ведутся в странах, для которых защита от болезни особенно актуальна (Австралия, Новая Зеландия, США, страны Европы, Северной Африки). В настоящей работе мы изучили структуру северокавказской популяции возбудителя карликовой ржавчины ячменя ( Puccinia hordei ) по вирулентности, использовав 17 сортов-дифференциаторов и линий из международного и австралийского наборов, содержащих известные гены устойчивости к патогену. Материалом для исследований служили листья озимого ячменя ( Hordeum vulgare L.) различных сортов, пораженные P. hordei и собранные на территории Северного Кавказа в период маршрутных обследований в 2014-2017 годах. Всего было выделено и проанализировано 208 монопустульных изолятов гриба. Растения ячменя, исползованные для тестирования изолятов, выращивали методом гидропоники с питательным раствором Кнопа...
Бесплатно
Статья научная
В Государственной коллекции фитопатогенных микроорганизмов Всероссийского НИИ фитопатологии (ФГБНУ ВНИИФ) накоплено огромное количество изолятов возбудителя бурой ржавчины ( Puccinia triticina Eriks.) - крайне вредоносного и эпифитотийного заболевания пшеницы. Ежегодно коллекция пополняется новыми изолятами гриба, проявляющими значительное разнообразие по составу генов вирулентности и происхождению. Одна из основных задач коллекции - сохранение изолятов гриба без потери их биологических свойств для проведения лабораторных и полевых экспериментов. В настоящей работе впервые установлена корреляционная зависимость между жизнеспособностью изолятов бурой ржавчины и длительностью хранения в условиях низких положительных и ультранизких температур. Целью наших 10-летних исследований была сравнительная оценка жизнеспособности и вирулентности коллекционных изолятов Puccinia triticina после длительного хранении при +4 °С и -80 °С. Материалом служили 124 изолята P. triticina, выделенные с пораженных образцов пшеницы ( Triticum aestivum L.) в 2005, 2006, 2008, 2009, 2010 и 2012 годах в Центральном, Северо-Кавказском и Западно-Сибирском регионах Российской Федерации...
Бесплатно
Статья научная
Грибы рода Alternaria часто и повсеместно заражают семена зерновых культур. Причиняемый при этом ущерб оценивается по-разному, вероятно, из-за того, что грибы рода Alternaria представляютсобой неоднородную группу. Целесообразна и доступна в настоящее время идентификация заражающих зерно видов Alternaria с точностью до секции. Наиболее распространены представители двух секций - Alternaria и Infectoriae. Мы впервые, используя обширный материал, сравнили влияние наборафакторов (культура, сорт, предшественник, регион, район, сезон, поражение другими видами Alternaria и видами других родов грибов) на зараженность зерна видами Alternaria. Всего проанализировали 422 образца зерна пшеницы, ячменя, сорго и кукурузы урожая 2010-2012 года из семи регионов европейской части России. Большинство образцов представляли собой семена пшеницы из Ставропольского и Краснодарского краев. Погодно-климати-ческие факторы играли определяющую роль в заражении. Зараженность зерна пшеницы и ячменя в разные годы в среднем по разным районам Краснодарского и Ставропольского краев существенно колебалась и cоставила для видов рода Alternaria секций Alternaria 7,0-71,5 % и Infectoriae - 8,6-74,0 %...
Бесплатно
Статья научная
Тся их способность к мобилизации фосфатов почвы и удобрений. В настоящей работе впервые была исследована фосфатмобилизующая способность двух штаммов бактерий - Agrobacterium radiobacter 10 и Pseudomonas chlororaphis ПГ7, имеющих научную и практическую значимость. Установлена способность A. radiobacter 10 метаболизировать фитат, используя его в качестве источника углерода и энергии в отсутствие других источников, и способность P. chlororaphis ПГ7 солюбилизировать неорганические (трикальций фосфат, гидроксиапатит) и органический (фитат кальция) фосфаты. Нашей целью было изучение потенциальной способности штаммов Agrobacterium radiobacter 10 и Pseudomonas chlororaphis ПГ7 мобилизовать фосфор из труднодоступных для питания растений минеральных и органический соединений. Для получения накопительной культуры штаммы размножали на гороховом агаре (по Хотяновичу). Исследование фосфатмобилизующей способности штаммов проводили in vitro на селективных питательных средах при 28 °С. Способность штаммов дефосфорилировать фитат натрия оценивали на двух жидких средах. Среда II имела следующий состав (г/л дистиллированной воды): (NH4)2SO4 - 1,0, K2SO4 - 0,2, фитат Na («Sigma-Aldrich», США) - 10, кукурузный экстракт - 0,2 (рН 6,8). Состав среды PSM (phytase screening medium) (г/л дистиллированной воды): D-глюкоза - 15,0, (NH4)2SO4 - 5,0, KCl - 0,5, MgSO4ʺ7H2O - 0,1, NaCl - 0,1, CaCl2ʺ2H2O - 0,1, FeSO4ʺ7H2O - 0,01, MnSO4ʺ7Н2О - 0,01; фитат Na («Sigma-Aldrich», США) - 5 (рН 6,5). Содержание общего фосфора, вносимого в среды с фитатом Na, определяли по методу E. Truog и A.H. Meyer с модификацией по J.B. Rodriguez с соавт. (1994) после озоления препарата по методу Н.Е. Гинсбург и Г.М. Щегловой (1960). О способности штаммов расти на жидких средах судили по изменению численности (КОЕ/мл суспензии) за период инкубации. Оценивали накопление свободного ортофосфата в среде за период инкубации. Способность штаммов растворять неорганические и органические фосфаты изучали при культивировании на трех плотных питательных средах. Среда NBRIP (National Botanical Research Institute's phosphate growth medium) имела следующий состав (г/л дистиллированной воды): D-глюкоза - 10, Ca3(PO4)2 - 5,0, MgCl2ʺ6H2O - 5,0, MgSO4ʺ7H2O - 0,25, KCl - 2,0, (NH4)2SO4 - 0,1, агар-агар - 20 (рН 6,8). Состав глюкозо-аспарагиновой среды с гидроксиапатитом (по Г.С. Муромцеву) (43): D-глюкоза - 10, аспарагин - 1, K2SO4 - 0,2, MgSO4ʺ7H2O - 0,2, кукурузный экстракт - 0,2, Са5(РО4)3О5 - 4, агар-агар - 20 (рН 6,8). Состав среды PSM представлен выше, дополнительно вносили 20 г/л агар-агара и доводили рН до 6,5, добавляя 10 % водный раствор Са(ОН)2, тем самым переводя растворимый фитат натрия в нерастворимый фитат кальция. Наблюдали за образованием зон просветления (гало) вокруг колоний. В опытах на жидкой среде II было показано, что штамм A. radiobacter 10 способен использовать фитат в качестве источника углерода и фосфора для роста и размножения и ферментативным путем дефосфорилировать фитат. Об этом свидетельствовало значительное увеличение численности за период культивирования (4 сут), сравнительно небольшое понижение рН относительно контроля (без инокуляции), а также накопление фосфора в осадке бактериальных клеток и свободного ортофосфата в среде. Штамм P. chlororaphis ПГ7 такой способностью не обладал: несмотря на увеличение численности, за учетный период не наблюдалось заметного накопления осадка бактериальных клеток и свободного ортофосфата в среде. Показано, что при культивировании на жидкой среде PSM оба штамма активно росли, очевидно, используя глюкозу в качестве источника углерода и энергии. В этих усло
Бесплатно
Первое выявление гриба Fusarium coffeatum на территории Российской Федерации
Статья научная
Согласно данным Росстата, доля зерновых и зернобобовых культур в структуре сельскохозяйственного производства в России в 2014-2018 годах колебалась от 17,2 до 20,2 %, а их валовые сборы в тот же период - от 105,2 до 135,5 млн т. При этом острой остается проблема заражения зерна и продуктов его переработки фитопатогенами различной природы, в том числе токсигенными грибами рода Fusarium . В комплексе мер по противодействию распространения фузариозной инфекции важнейшую роль играет оценка видового состава грибов, поражающих сельскохозяйственные культуры в разных регионах. Для надежной видовой идентификации широко используется комплексный подход, включающий, помимо традиционных микробиологических методов, анализ нуклеотидных последовательностей маркерных генов и их сравнение со стандартными последовательностями, представленными в базах данных. Настоящая работа посвящена описанию изолята гриба рода Fusarium (штамм ION-3/4), выделенного из зерна пшеницы в Тульской области Российской Федерации (2014 год). Выделение и очистку ДНК из мицелия исследуемого изолята и референтных культур видов Fusarium equiseti и F. graminearum проводили с использованием набора DNAeasy® Plant Pro Kit («Qiagen», Германия). Секвенирование маркерных фрагментов генов фактора элонгации трансляции 1 альфа ( TEF1a, размер фрагмента 587 п.н.) и субъединицы РНК-полимеразы II ( RPB2 , размер фрагмента 689 п.н.) проводили модифицированным методом Сэнгера с использованием флуоресцентной метки на автоматическом секвенаторе ABI PRISM 3730 («Applied Biosystems», США). Для анализа расшифрованных нуклеотидных последовательностей генов TEF1a и RPB2 использовали алгоритм BLAST (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi). Филогенетический анализ и построение филогенетических деревьев выполняли в программе MEGA-X (https://www.megasoftware.net/) с использованием метода максимального правдоподобия и двухпараметрической модели Кимуры. Макроморфологические характеристики изолята изучали при культивировании на специальных питательных средах, микроморфологические структуры оценивали с использованием микроскопа Olympus CX33 («Olympus Corporation», Япония). Совокупность полученных данных позволила охарактеризовать штамм ION-3/4 как представителя вида Fusarium coffeatum, недавно выделенного в качестве отдельной таксономической группы, входящей в состав комплекса видов F. incarnatum-equiseti . Филогенетически исследуемый изолят (штамм ION-3/4) формирует отдельную группу с типовым штаммом F. coffeatum 635.76. Ключевые морфологические характеристики (тип мицелия, форма и размер конидий, строение моно- и полифиалид) также соответствовали описанию характерных признаков этого вида. Поскольку вид F. coffeatum входит в комплекс видов F. incarnatum-equiseti , включающий возбудителей болезней растений, многие из которых способны к синтезу микотоксинов, то он также может рассматриваться как потенциальный фитопатоген, требующий пристального внимания и дальнейшего изучения.
Бесплатно
Статья научная
Деконтаминация загрязненного микотоксинами фуражного зерна - одна из актуальных задач обеспечения пищевой безопасности сельскохозяйственных кормов. В последние годы на территории Российской Федерации все чаще фиксируются случаи значительного загрязнения фуражного зерна и других кормов афлатоксином В1 (АФВ1). Вероятность афлатоксинового загрязнения травостоя и фуражного зерна злаков, культивируемых в центральных и северных регионах страны, может в дальнейшем возрастать из-за вызванного потеплением климата расширения ареала Aspergillus flavus - основного продуцента АФВ1. К одним из перспективных методов деконтаминации зерна, загрязненного токсином, относится его биодеградация микроорганизмами-деструкторами, которые синтезируют ферменты, детоксицирующие АФВ1. Другим методом может быть обработка инфицированного аспергиллами зерна ингибиторами афлатоксигенеза. В настоящей работе впервые было показано, что обработка супернатантом культуральной жидкости Rhodococcus erythropolus АС-884 вслед за обработкой компактином практически полностью предотвращает накопление микотоксина в зараженном зерне. Цель работы - оценка эффективности снижения содержания микотоксина в зерне пшеницы, искусственно контаминированном афлатоксином В1, после обработки актинобактериями рода Rhodococcus или ингибитором афлатоксигенеза (компактином), а также при сочетании этих методов. Способность к деструкции АФВ1 была протестирована у четырех штаммов: Rhodococcus sp. AC-1260, R. erythropolus AC-1269 и АС-884, R. ruber AC-1801. С помощью количественного анализа АФВ1 методом высокоэффективной жидкостной хроматографии обнаружено, что наиболее активная деградация микотоксина происходила в освобожденном от бактериальных клеток супернатанте культуральной жидкости (КЖ) штамма АС-884. После инкубации АФВ1 (0,2 мкг/мл) в КЖ АС-884 при нейтральном рН в течение 48 ч при 30 °С были обнаружены лишь следовые количества микотоксина, в то время как в супернатантах КЖ других штаммов при тех же условиях сохранялось от 15 до 50 % внесенного АФВ1. Обработка КЖ АС-884 зерна пшеницы ( Triticum aestivum L.) сорта Дарья, искусственно загрязненного препаратом АФВ1 (1,0-5,0 мкг/г зерна), через 3 сут приводила к удалению 60 % добавленного токсина, а после использования супернатантов КЖ или клеточных суспензий штаммов AC-1260, AC-1801 или AC-1269 количество АФВ1 оставалось таким же, как в контроле. Обработка зерна супернатантом КЖ штамма АС-884 давала лучший результат, чем обработка аналогичным супернатантом другого биодеструктора - Phoma glomerata PG-41. Через 7 сут после использования компактина (0,05 мг/г) количество токсина в зараженном Aspergillus flavus А11 зерне пшеницы уменьшалось вдвое по сравнению с контролем. Через 1 сут после обработки КЖ АС-884 (0,25 мл/г) образцов зерна, на котором гриб развивался в течение 6 сут, содержание АФВ1 сокращалось почти в 3 раза. В то же время в результате комбинирования обеих обработок (компактин, 0,05 мг/г + КЖ АС-884, 0,25 мл/г) концентрация АФВ1 в экстрактах зараженного зерна снижалась более чем в 200 раз, и при этом достигалась практически полная очистка его от микотоксина. Таким образом, подход, основанный на сочетании биодеградации с ингибированием афлатоксигенеза, может обеспечивать эффективную деконтаминацию зерна, загрязненного продуцентами АФВ1, в тех случаях, когда использование ингибиторов не приводит к полному подавлению биосинтеза микотоксина.
Бесплатно
Статья научная
Фитопатогенные пектобактерии (род Pectobacterium ) известны как возбудители мягких (мокрых) гнилей. Симптомы мягких гнилей связаны с обширной мацерацией растительных тканей вследствие продукции микроорганизмами ферментов, разрушающих компоненты растительных клеточных стенок. Большинство ферментов, секретируемых пектобактериями, катализируют расщепление гомогалактуронана. Этот полисахарид, представляющий собой линейный гомополимер, состоит из остатков галактуроновой кислоты и является основным (по массе) пектиновым полисахаридом растительных клеточных стенок. Известно, что нокаут генов ферментов деградации гомогалактуронана приводит к снижению вирулентности пектобактерий. В то же время при инфекции, вызываемой пектобактериями, происходит модификация другого типа пектинов - рамногалактуронана I. Это разветвленный гетерополимер, остов которого построен из чередующихся остатков рамнозы и галактуроновой кислоты, а боковые цепи - из остатков галактозы или арабинозы. Однако роль пектобактериальных ферментов, разрушающих рамногалактуронан I, в развитии мягких гнилей не выявлена...
Бесплатно
