Инфекционное начало возбудителя ложной мучнистой росы в семенах подсолнечника

Введение. Ложная мучнистая роса (ЛМР) относится к наиболее распространенным и вредоносным болезням подсолнечника. Ареал ее распространения находится между 40 и 55-й параллелями северной широты. В Европе она чаще всего встречается в России, Молдавии, Украине, Болгарии, Румынии, Югославии, Польше, Франции, Испании; в Северной Америке – в Канаде и США.

Возбудителем болезни является гриб Plasmopa-ra halstedii (Farl.) Berl. et de Toni, синонимы Plas-mopara helianthi forma helianthi Novot. и Plasmopara helianthi Novot.

Особенности развития ЛМР на подсолнечнике наиболее полно изучены Н.С. Новотельновой (1960, 1966) и О. И. Тихоновым (1968, 1969). Ими описаны шесть форм симптомов проявления этой болезни: первые четыре Н. С. Новотельновой, пятая, шестая – О. И. Тихоновым.

На ранних этапах изучения ложной мучнистой росы на растениях подсолнечника предметом неоднократных исследований и дискуссий был вопрос относительно сохранения и распространения инфекционного начала ЛМР семенами. Мнение, что возобновление ложной мучнистой росы из года в год может осуществляться не только ооспорами, перезимовывающими в растительных остатках и в почве, но и инфекционным началом, находящимся в семенах, являлось довольно распространенным. Часто это были высказывания на уровне предположений, не подтвержденных опытными данными (Young, Mornis, 1927; Dodge, Rickett, 1943; Viennot-Bourgin, 1950; Westcott, 1950; Podhradsky, 1954; Bojnansky, 1956). Ряд исследователей придерживался точки зрения, что семена не могут являться источником инфекции ЛМР из-за отсутствия следов болезни у всходов при посеве семян из пораженных растений (Nishimura, 1923; Ванчиков, 1949; Roger, 1951; Новикова, 1963), а В. Шпехар (1952), В. П. Ягодкина (1955), А. Ф. Коршунова (1960) и В. Николич (1952; 1963) в своих публикациях утверждают, что семена могут быть носителями инфекции, даже если при посеве их в почву болезнь не прояв- ляется. Окончательно доказала, что семена растений подсолнечника больных ложной мучнистой росой являются распространителями болезни и представляют угрозу, как источник инфекции для всходов, Н.С. Новотельнова (1966). Решающая роль при изучении вопроса о передаче ЛМР через семена отдана установленному автором скрытому течению болезни у растений подсолнечника, выросших из пораженных семян. Позднее, изучая скрытое течение болезни, О. И. Тихонов (1969) добавил, что здоровые по внешним признакам растения подсол-неч-ника, выросшие в окружении больных, дают семена, которые также являются носителями инфекционного начала возбудителя ЛМР.

Обычными методами, применяемыми для фитоэкспертизы, невозможно выявить семена, инфицированные возбудителем ЛМР, поэтому Н. С. Ново-тельновой (1966) и О. И. Тихоновым (1969) были предложены методы обнаружения скрытой инфекции. В основе каждого из них лежало выращивание подсолнечника из семян больных растений в полевых условиях, исключающих возможность аэрогенного и почвенного инфицирования.

Н. С. Новотельнова закладывала корни выросших в поле внешне здоровых растений подсолнечника в фазе 7-ми пар настоящих листьев во влажную камеру. На корнях образовывалось споро-ношение гриба, по наличию которого она судила о скрытом течении болезни. В опытах 1960-1961 гг. автор выявила спороношение на корнях в 43,4 и 70,0 % случаев соответственно.

О. И. Тихонов проявление ЛМР определял путем просмотра продольных срезов стеблей у корневой шейки растений подсолнечника – места локализации мицелия гриба при скрытом течении болезни. При наличии возбудителя болезни область корневой шейки (10-25 см) имела желтоватокоричневую окраску. В зависимости от типа проявления ЛМР скрытое течение у потомства семян наблюдалось в 50,6 % случаев при посеве семян с растений, пораженных второй формой болезни, в 16,3 % случаев – с растений с поздней формой про- явления болезни и в 11,6 % – с внешне здоровых растений. Способы выявления количества семян, несущих инфекционное начало возбудителя ЛМР, используемые обоими авторами, являются сложными в исполнении, так как занимают длительное время. Кроме того, трудно подобрать участки для экспериментов, исключающих заражение растений подсолнечника анемохорным путем и через почву.

Намного реальнее получить пораженные ЛМР проростки из семян больных растений в контролируемых лабораторных условиях, где есть возможность поддерживать оптимальные для развития возбудителя болезни влажность и температурный режим, которые в полевых условиях диктуются складывающимися метеорологическими условиями, а также возможность полностью исключать влияние на зараженность проростков почвенной и вторичной инфекций.

Материалы и методы: Для разработки лабораторного метода определения инфицированности семян подсолнечникам грибом Plasmopara helianthi использовали семена растений, пораженных теми формами проявления болезни, при которых возможно получение урожая. В наших исследованиях таковыми являлись растения подсолнечника при раннем заражении с симптомами разновидности 2-й формы и растения с симптомами позднего проявления ЛМР.

Растения, пораженные разновидностью 2-й формы ЛМР (рис. 1а), прошедшие все фазы развития до образования семян, имели характерные, ранее описанные (Тихонов, 1969) признаки: укороченные междоузлия верхней части стебля при нормальном развитии нижних; хлоротичность листьев и спороношение гриба только на листьях верхних ярусов; высота – 1,0-1,2 м на фоне здоровых растений; корзинки легкие, торчащие кверху, в основном, с пустыми серединами и преимущественно щуплыми семенами.

Растения подсолнечника с симптомами позднего проявления ЛМР (рис. 1б) не соответствовали

ранее описанной О. И. Тихоновым (1969) 5-й форме болезни. Такие растения не отличались от здоровых по росту, но имели внешние признаки болезни. В фазе созревания они выделялись насыщенным темно-зеленым цветом стебля, листьев, корзинки. По сравнению со стеблями здоровых растений стебли больных утолщенные, с бурой окраской сосудов на поперечном срезе. Место прикрепления черешков листьев к стеблю также утолщенное, разросшееся. Типичные при проявлении ЛМР хлоротичные пятна на листьях с последующим спороношением гриба отсутствуют. Корзинка расположена почти вертикально на укороченной расширенной оси соцветия. На лицевой стороне корзинки – различной формы темнозеленые уплотненные участки трубчатых ветков. Обследования посевов подсолнечника показали, что растения с такими симптомами ЛМР не единичны и в 2001-2007 гг. количество их составляло от 4,0 до 8,0 %.

Семена отбирали с корзинок больных, для контроля – здоровых растений подсолнечника сорта Мастер. Корзинки обмолачивали вручную, определяя элементы структуры урожая. Семена объединяли в общую пробу, затем получали среднюю, из которой анализировали 500 семянок на всхожесть с последующим учетом инфицированности проростков. Для этого семена с пораженных разными формами болезни растений раскладывали в смачиваемые рулоны и проращивали в условиях влажной камеры. Первым этапом изучения инфи-цированности семян возбудителем ложной мучнистой росы являлся визуальный осмотр 7-дневных проростков при разворачивании рулонов. Вторым – визуальный осмотр 15-дневных проростков, полученных после помещения внешне здоровых, 7-дневных в сосуды с дистиллированной водой. Результаты и обсуждение. Элементы структуры урожая и посевные качества семян, исследуемых на потенциальную возможность быть носителями инфекционного начала возбудителя ЛМР, были различными, в зависимости от формы проявления болезни (табл. 1).

Наиболее низкие показатели структуры и посевных качеств отмечены у семян растений с разновидностью 2-й формы болезни. Выполненные семянки составляли 35,4 % от их общего количества в корзинке. Масса 1000 семянок была меньше этого показателя в контроле на 29,3 г, то есть на 41,9 %. Уменьшение количества и массы 1000 семянок в корзинках больных растений привело к снижению урожая с корзинки на 87,2 %. Раннее заражение растений подсолнечника ЛМР

Рисунок 1 – Ложная мучнистая роса на растениях подсолнечника а – разновидность 2-й формы ЛМР, б – позднее проявление ЛМР сильно влияло на всхожесть семян, которая в среднем была ниже всхожести семян в контроле на 75,2 %.

Таблица 1 – Элементы структуры урожая и посевные качества семян растений подсолнечника сорта Мастер, пораженных разными формами ложной мучнистой росы

Краснодар, ВНИИМК, 2002-2004 гг.

Вариант	Диаметр корзинки, см	Количество семянок в корзинке, шт.	Масса семянок с корзинки, г	Количество выполненных семянок, %	Масса 1000 семянок, г	Всхожесть, %
Разновидность 2-й формы болезни	19,0	847	13,9	35,4	40,7	24, 0
Позднее проявление болезни	22,0	1300	85,0	79,5	64,2	91,0
Контроль	23,0	1720	109,0	89,0	70,0	99,2

НСР 05        1,7       272       27,0                      14,7        8,4

Внешне здоровые проростки, полученные из семян растений, пораженных данной формой болезни, на фоне контрольных выглядели угнетенными, что выражалось в более коротком, тонком гипокотиле и главном корне, а также в отсутствии боковых корешков. Установлено, что температуры от 16 до 22 ºС являются наиболее оптимальными для проявления признаков ЛМР у таких проростков в виде бурых некрозов на границе гипокотиля с корнем.

При проращивании семянок из корзинок подсолнечника с симптомами позднего проявления болезни (рис. 3), мало отличающихся от семянок в кон-

Показатели структуры урожая и посевных качеств семян растений с поздним проявлением ЛМР приближались к показателям в контроле. Больные растения имели крупные корзинки, количество выполненных семянок в которых составляло 79,5 %. Масса 1000 семянок была 91,7 % от контроля. Снижение урожая с корзинки составило 22,0 %. Всхожесть семян с корзинок больных растений в среднем оказалась ниже контроля на 8,2 %.

При проращивании семянок растений с симптомами разновидности 2-й формы ЛМР, большинство составляли лишь наклюнувшиеся, при нажатии легко освобождающиеся от лузги. Дополнительная 7-днев-ная экспозиция во влажной камере в чашках Петри позволила выявить наличие в семени таких семянок инфекционное начало ЛМР. Неразвитые проростки были уродливыми, длиной 1,5-2,0 см, без корней, с некрозами в виде штрихов и мелких пятен, постепенно сливающихся в крупные на семядолях (рис. 2).

Рисунок 2 – Пораженные ЛМР проростки семян растений подсолнечника с симптомами троле, наряду с внешне здоровыми проростками выявлены проростки с призна ками локализации гриба в виде бурых, до коричнево-кирпичного цвета штрихов, постепенно сливающихся в сплошные некрозы вдоль гипокотиля и двух сторон семядолей. Наибольшая концентрация патогенна, препятствующая образованию нормальной корневой системы, отмечена в корешках. В дальнейшем наблюдался лизис пораженных тканей корня. В наиболее благоприятных условиях (1622 ºС) количество больных проростков, полученных из семян растений с симптомами позднего проявления болезни, было максимальным и составило 31,5 %.

Рисунок 3 – Пораженные ЛМР проростки семян растений подсолнечника с симптомами позднего проявления болезни а – гипокотиль и семядоли внешне здорового проростка;

б, в, г – пораженные проростки с локализацией патогена в виде некрозов раннего проявления болезни (разновидность 2-й формы) а – внешне здоровый проросток из семян больного растения;

б – пораженные проростки.

сткам семян здоровых растений, но при дальнейшем их изучении по разработанной нами методике выявлено, что 14,8 % из них имели на семядолях типичные для ЛМР хлоротичные пятна, но без спороношения (рис. 4). Микроскопирование срезов тканей проростков показало наличие межклеточного распространения гиф патогена на всем протяжении гипокотиля и в семядолях.

Рисунок 4 – Семядоли подсолнечника с выявленными симптомами скрытого течения ложной мучнистой росы а – семядоли здорового проростка;

б – деформированные семядоли больного проростка с хлоротичными пятнами

Образование пятен сопровождалось деформированием семядолей и более слабым развитием точки роста.

В ранее проводимых опытах на проростках подсолнечника, получаемых в полевых условиях, при определении в них скрытого инфекционного начала Н. С. Новотельнова (1966) также не обнаруживала спороношения возбудителя ЛМР. Автор сообщает, что подавление спороношения связано с пониженной активностью паразита и ослабленной реакцией растения-хозяина. Такие же результаты получены в исследованиях К. Фраймауза (1956), который наблюдал это явление у ряда пероноспоровых грибов, часто не образующих гаустории в молодых проростках, а получающих необходимые питательные вещества непосредственно через оболочки гиф.

Заключение. На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что семена подсолнечника играют огромную роль в сохранении и распространении инфекционного начала возбудителя ложной мучнистой росы. Для выявления инфици-рованности семян подсолнечника ЛМР разработан лабораторный метод. Выявлены тератологические изменения как у проростков семян растений, пораженных разновидностью второй формы болезни, так и у проростков семян растений без отчетливых при- на семядолях, гипокотилях и корешках

Внешне здоровые проростки, полученные из семян таких растений, по виду не уступали проро- знаков ЛМР. На наличие скрытого течения болезни указывает образование на семядолях внешне здоровых проростков характерных для ЛМР хлоротичных пятен – симптомов, не отмеченных ранее ни одним из авторов.

В результате анализа семян установлено, что каждая корзинка растений подсолнечника при раннем заражении с симптомами разновидности 2-й формы ЛМР несет 100 % инфицированных возбудителем болезни семян, а каждая корзинка растений подсолнечника с симптомами позднего проявления ЛМР – 46,3 %.

По своим показателям семянки подсолнечника с симптомами позднего проявления болезни мало уступают семянкам со здоровых растений, поэтому при уборке могут попадать в семенной материал, что способствует распространению ложной мучнистой росы.