Микроорганизмы в условиях глобального изменения климата
Автор: Левитин М.М.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Микробно-растительные системы
Статья в выпуске: 5 т.50, 2015 года.
Бесплатный доступ
Климат нашей планеты стремительно меняется, наблюдается глобальное потепление и увеличивается концентрация CO 2 в атмосфере. По прогнозам международной организации в области климата - Межправительственной группы экспертов по изменению климата (Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC, Швейцария), к концу XXI века увеличение температуры Земли может составить до 4,6 °С (РРЭЦ, 2009). Беспрецедентная скорость таких процессов оставляет мало шансов биологическим видам и экосистемам на приспособление к столь быстрым климатическим переменам. Это приводит к изменению географического распространения видов фитопатогенных грибов. Так, в 1985 году в европейской части России зарегистрировано новое заболевание пшеницы - желтая пятнистость листьев, вызываемая Pyrenophora tritici-repentis (Died.) Drechsler (Е.Ф. Гранин с соавт., 1989). В 2005-2007 годах возбудитель заболевания гриб P. tritici-repentis появился на пшенице в Северо-Западном регионе России. На некоторых сортах распространение болезни достигало 70 %. «Южные» популяции по расовому составу разнообразнее «северных», но последние более вирулентны в отношении сортов-дифференциаторов. Видимо, гриб P. tritici-repentis в новых экологических условиях не успел еще накопить достаточного количества мутаций, обеспечивающих внутривидовое разнообразие, а закрепляется в новой нише за счет усиления вирулентных и агрессивных свойств. Возбудитель фузариоза зерновых культур гриб Fusarium graminearum исторически на территории России локализуется в двух зонах: на Северном Кавказе и на Дальнем Востоке. Однако, начиная с 2003 года, возбудитель распространился на Северо-Западе России. В 2007 году средняя степень распространения болезни на зерновых достигала 93,3 %, в 2008 году - 87,3 %. В последние годы F. graminearum стал доминирующим видом на зерновых в Нидерландах (J. Arts с соавт., 2003), Англии (P. Jennings с соавт., 2004), Северной Германии (T. Miedaner с соавт., 2008) и Финляндии (T. Yli-Mattila с соавт., 2010). Доминирующий вид, вызывающий на юге России септориоз пшеницы, - гриб Septoria tritici, на Северо-Западе - Stagonospora nodorum. В 2003-2005 годах S. tritici стал основным патогеном на пшенице в северо-западной зоне. На восприимчивых сортах яровой пшеницы распространение болезни достигало 51-100 %, а вредоносность находилась в пределах 8-30 %. Эти наблюдения показывают, что глобальное потепление ведет к распространению термофильных видов грибов с юга на север. Потепление почвы стимулирует активность почвенных грибов из родов Pythium, Rhizoctonia, Sclerotinia, уменьшает латентный период развития болезни и увеличивает агрессивность патогенов. Температура может влиять на функции генов вирулентности паразитов и генов устойчивости сортов растений. При изменении температуры окружающей среды может происходить смена доминирования видов. Видимо, особое внимание при прогнозировании фитосанитарной ситуации в связи с потеплением климата следует обратить на термоустойчивые виды. Рекомендуется осуществлять постоянный мониторинг за появлением новых заболеваний растений, корректировку защитных мероприятий против болезней, создавать сорта с более широкой способностью адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды.
Изменение климата, фитопатогенные грибы, почвенные микроорганизмы, биоэкология микроорганизмов, экологические условия
Короткий адрес: https://sciup.org/142133627
IDR: 142133627 | DOI: 10.15389/agrobiology.2015.5.641rus
Список литературы Микроорганизмы в условиях глобального изменения климата
- Тающая красота. Изменение климата и его последствия. М., 2009.
- Гранин Е.Ф., Монастырская Э.М., Краева Г.А., Кочубей К.Ю. Пиренофороз озимой пшеницы на Северном Кавказе. Защита растений, 1989, 12: 21.
- Гультяева Е.И., Левитин М.М., Семенякина Н.Ф., Никифорова Н.В., Савельева Н.И. Болезни зерновых культур в Северо-Западном регионе России. Защита и карантин растений, 2007, 6: 15-16.
- Михайлова Л.А., Коваленко Н.М., Смурова С.Г. Источники устойчивости к желтой и темно-бурой пятнистости пшеницы. В сб: Технологии создания и использования сортов и гибридов с групповой и комплексной устойчивостью к вредным организмам в защите растений. СПб, 2010: 159-184.
- Михайлова Л.А., Тернюк И.Г., Мироненко Н.В. Характеристика популяций Pyrenophora tritici-repentis по признаку вирулентности. Микология и фитопатология, 2010, 44(3): 262-272.
- Гагкаева Т.Ю., Левитин М.М., Санин С.С., Назарова Л.Н. Зараженность зерна и видовой состав грибов рода Fusarium на территории РФ в 2004-2006 годах. Агро XXI, 2009, 4-6: 3-5.
- Гаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю. Фузариоз зерна на севере Нечерноземья и в Калининградской области в 2007-2008 годах. Защита и карантин растений, 2010, 2: 23-25.
- Arts J., van der Lee T., Waalwijk C., Köhl J., Hesselink T., Kema G.H.J., Kastelein P., Kerényi Z. Major changes in Fusarium spp. in wheat in the Netherlands. Europ. J. Plant Pathol., 2003, 109(7): 743-754.
- Jennings P., Coates M.E., Walsh K., Turner J.A., Nicholson P. Determination of deoxynivalenol-and nivalenol-producing chemotypes of Fusarium graminearum isolates from wheat crops in England and Wales. Plant Pathol., 2004, 53(5): 643-652 ( ) DOI: 10.1111/j.0032-0862.2004.01061.x
- Miedaner T., Cumagun C.J.R., Chakraborty S. Population genetics of three important heat blight pathogens Fusarium graminearum, F. pseudograminearum and F. culmorum. J. Phytopathol., 2008, 156(3): 129-139 ( ) DOI: 10.1111/j.1439-0434.2007.01394.x
- Yli-Mattila T., Gagkaeva T. Molecular chemotyping of Fusarium graminearum, F. culmorum, and F. cerealis isolates from Finland and Russia. In: Molecular identification of fungi/Y. Gherbawy, K. Voigt (eds.). Springer, Berlin, Heidelberg, 2010: 159-177.
- Magan N., Medina A., Aldred D. Possible climate-change effects on mycotoxin contamination of food crops pre-and postharvest. Plant Pathol., 2011, 60(1): 150-163 ( ) DOI: 10.1111/j.1365-3059.2010.02412.x
- Санина А.А., Анциферова Л.В., Супрун Л.М. Septoria tritici Rob. et Desm. -возбудитель пятнистости листьев пшеницы. Микология и фитопатология, 1986, 20(4): 300-306.
- Гультяева Е.И., Левитин М.М., Семенякина Н.Ф., Никифорова Н.В., Казакевич Е.В. Фитосанитарная ситуация на посевах зерновых культур в Северо-Западном регионе. Защита и карантин растений, 2008, 5: 50-51.
- Афанасенко О.С., Хэвис Н., Беспалова Л.А., Аблова И.Б., Марьенко В.И. Рамуляриоз -новая для России болезнь ячменя. Защита и карантин растений, 2012, 1: 11-13.
- Lafuente R., Maymo-Gatell X., Mas-Castella J., Guerrero R. Influence of environmental factors on plasmid transfer in soil microcosms. Cur. Microbiol., 1996, 32: 213-220 ( ) DOI: 10.1128/AEM.70.4.2089-2097.2004
- Pritchard S.G. Soil organisms and global climate change. Plant Pathol., 2011, 60(1): 82-99 ( ) DOI: 10.1111/j.1365-3059.2010.02405.x
- Ячевский А.А. Основы микологии. М.-Л., 1933.
- Garrett K.A., Dendy S.P., Frank E.E., Rouse M.N., Travers S.E. Climate change effects on plant disease: genomes to ecosystems. Annu. Rev. Phytopathol., 2006, 44: 489-509 ( ) DOI: 10.1146/annurev.phyto.44.070505.143420
- Meiners J.P., Waldher J.T. Factors affecting spore germination of twelve species of Tilletia from cereals and grasses. Pytophatol., 1959, 49(11): 724-728.
- Siggers P.V. Temperature requirements for germination of spores of Cronartium fusiforme. Phytopathol., 1947, 37(12): 855-864.
- Boland G.J., Melzer M.S., Hopkin A., Higgins V., Nassuth A. Climate change and plant diseases in Ontario. Can. J. Plant Pathol., 2004, 26(3): 335-350 ( ) DOI: 10.1080/07060660409507151
- Pfender W.F., Vollmer S.S. Freezing temperature effect on survival of Puccinia graminis subsp. graminicola in Festuca arundinacrea and Lolium perrenne. Plant Dis., 1999, 83(11): 1058-1062.
- Agrios G.N. Plant pathology. Elseiver Acad. Press, 2005.
- Shaw M.W. Effects of temperature, leaf wetness and cultivar on the latent period of Mycosphaerella graminicola on winter wheat. Plant Pathol., 1990, 39(2): 255-268 ) DOI: 10.1111/j.1365-3059.1990.tb02501.x
- Chungu C. Septoria tritici blotch development as affected by temperature, duration of leaf wetneess, inoculums concentration, and host. Plant Dis., 2001, 85(4): 430-435 ( ) DOI: 10.1094/PDIS.2001.85.4.430
- Hannukkala A.O., Kaukoranta T., Lehtinen A., Rahkonen A. Late blight epidemics on potato in Finland, 1933-2002; increased and earlier occurrence of epidemics associated with climate change and lack of rotation. Plant Pathol., 2007, 56: 167-176 ( ) DOI: 10.1111/j.1365-3059.2006.01451.x
- Juroszek P., Tiedemann A.V. Potential strategies and future requirements for plant disease management under a changing climate. Plant Pathol., 2011, 60(1): 100-112 ( ) DOI: 10.1111/j.1365-3059.2010.02410.x
- Кузнецов Вл.В., Дмитриева Г.А. Физиология растений. М., 2011.
- Chakraborty S., Newton A.C. Climate change, plant diseases and food security: an overview. Plant Pathol., 2011, 60: 2-14 ( ) DOI: 10.1111/j.1365-3059.2010.02411.x
- Coakley S.M., Scherm H., Chakraborty S. Climate change and plant disease management. Annu. Rev. Phytopathol., 1999, 37: 399-426 ( ) DOI: 10.1146/annurev.phyto.37.1.399
- Martens J.W., McKenzie R.H., Green G.J. Thermal stability of stem rust resistance in oat seedlings. Can. J. Bot., 1967, 45(4): 451-458.
- Huang Y.J., Evans N., Li Z.Q., Eckert M., Cherve A.M., Renard M., Fitt B.D.L. Temperature and leaf wetness duration affect phenotypic expression of Rim6-mediated resistance to Leptosphaeria maculans in Brassica rapus. New Phytologist, 2006, 170(7): 129-141 ( ) DOI: 10.1111/j.1469-8137.2006.01651.x
- Johnson R. A critical analysis of durable resistance. Annu. Rev. Phytopathol., 1984, 22: 309-330.
- Yu.T. Dyakov, V.G. Dzhavakhiya, T. Korpela (eds.) Comprehensive and molecular phytopathology. Elsevier, 2007.
- Танский В.И., Ишкова Т.И., Левитин М.М., Соколов И.М. Влияние удобрений на биологическую эффективность пестицидов. Агрохимия, 1995, 10: 82-88.
- Афанасенко О.С. Проблемы создания сортов сельскохозяйственных культур с длительной устойчивостью к болезням (http://www.z-i-k-r.ru/interest/interestafanasenko.html).
- Афанасенко О.С., Новожилов К.В. Проблемы рационального использования генетических ресурсов устойчивости растений к болезням. Экологическая генетика, 2009, VII(2): 38-43.