Реакция семян восприимчивой и устойчивой к фомопсису линий подсолнечника на обработку культуральным фильтратом гриба

Фомопсис входит в группу наиболее вредоносных заболеваний подсолнечника. Возбудитель болезни – гриб Phomopsis (Diaporthe) helianthi Munt.-Cvetk., Michal., Petr. Впервые вызвав массовое заболевание подсолнечника на Северном Кавказе в 1993 г., возбудитель в настоящее время занимает ареал распространения почти во всех регионах возделывания культуры в России, являясь, однако, по-прежнему, объектом внутреннего карантина. В годы, благоприятные для развития болезни, потери урожая могут достигать 50 %, снижение масличности семян на 1015 % (1-3). Наиболее радикальным решением проблемы в таком случае является создание устойчивых гибридов и сортов подсолнечника.

Поражение подсолнечника фомопсисом в значительной степени регулируется взаимодействием генотип-среда, где хозяин и патоген, взаимодействуя друг с другом, оба подвержены сильному влиянию условий окружающей среды. Оценка и отбор устойчивых генотипов при этом проводятся в полевых условиях в период от бутонизации до созревания растений путём их искусственного заражения мицелием или аскоспорами гриба, и далее ведется наблюдение заболевания в динамике (4, 5). Это достаточно трудоёмкий процесс неоправданно затянутый по времени. Экспресс-оценка устойчивости генотипов в лабораторных условиях всегда являлась более привлекательной с позиций ускорения, облегчения и удешевления работ. Поиск надёжных критериев устойчивости генотипов подсолнечника к фомопсису в лабораторных условиях – одно из направлений работы лаборатории иммунитета и электрофореза ВНИИМК. Ранее нами было замечено, что семена устойчивого к фомопсису гибрида и восприимчивого сорта по-разному реагируют на воздействие токсина гриба (6, 7). Целью настоящего исследования было выявить различия в реакции на обработку культуральными фильтратами фомопсиса семян модельных генотипов подсолнечника, устойчивого и восприимчивого к поражению грибом.

Материалы и методы исследований. Двенадцать изолятов Phomopsis helianthi, собранных в Воронежской, Ростовской, Волгоградской областях, Краснодарском и Ставропольском краях (табл. 1), выделяли в чистую культуру на картофельно-глюкозный агар (КГА).

Питательную среду готовили следующим образом: 200 г очищенного картофеля варили в 1 л воды 2,5 ч, сцеживали отвар, добавляли в него 20 г глюкозы, 5 г поваренной соли, 20 г агара. Автоклавировали при 1,2 атм и разливали в стерильные чашки Петри. Фрагменты поражённых стеблей подсолнечника размером 0,5-1,0 см стерилизовали в 96о спирте, обжигали и высевали на среду. Выдерживали при естественном освещении и температуре 25 оС в течение 14 дней.

Таблица 1 – Изоляты Phomopsis helianthi, выделенные из растений подсолнечника в разных районах возделывания

Далее проводили глубинное культивирование в жидкой среде. Для этого высечки колоний чистой 14дневной культуры указанных выше изолятов гриба помещали в колбы со 100 мл жидкой картофельноглюкозной среды (КГ). Выращивали штаммы каждого изолята в жидкой культуре в течение двух недель при тех же условиях освещения и температуры с десятикратной повторностью. Затем культуральную жидкость фильтровали. Повторности фильтратов каждого изолята усредняли смешиванием, и замачивали в них на 24 ч предварительно промытые проточной водой и сполоснутые розовым раствором перманганата калия семена линий подсолнечника – сильно восприимчивой к фомопсису ВК 462 и высоко толерантной ВК 680. Затем семена раскладывали на увлажнённой фильтровальной бумаге, сворачивали в рулоны и проращивали в течение 5 дней при температуре 25 оС. По каждому генотипу закладывали две повторности по 50 штук семян. Контрольные варианты семян замачивали на сутки в воде. Учитывали энергию прорастания и всхожесть семян.

Результаты и обсуждение. Культуральные фильтраты всех использованных в опыте изолятов гриба в разной степени подавляли энергию прорастания семян как восприимчивой, так и устойчивой линий подсолнечника (табл. 2).

Таблица 2 – Энергия прорастания семян линий подсолнечника с различной устойчивостью к фомопсису под влиянием культурального фильтрата Phomopsis helianthi

Краснодар, ВНИИМК, 2005-2007 гг.

При этом по каждому изоляту наблюдалась существенная разница в реакции семян восприимчивой линии и устойчивой. Семена устойчивой к болезни линии имели энергию прорастания после обработки фильтратами в полтора-два раза выше. Другими сло- вами, семена этой линии проявили устойчивость к воздействию токсинов фомопсиса.

Ранее нашими исследованиями (6) было показано, что полевые изоляты возбудителя фомопсиса различаются по воздействию их культурального фильтрата на прорастающие семена и рост корня восприимчивого сорта Р-453 и высоко толерантного гибрида подсолнечника Кубанский 930. Были дифференцированы пять групп изолятов фомопсиса с разным действием фильтрата. Выделены изоляты, отличающиеся как слабой, так и высокой токсичностью фильтрата для прорастающих семян этих сорта и гибрида. При этом для толерантного гибрида большее число изолятов оказалось нетоксично, то есть их культуральные фильтраты не угнетали прорастания семян. Этот результат согласуется с данными, полученными по изученным линиям. Можно с определённостью сказать, что прослеживается тенденция ухудшения энергии прорастания семян, если генотип не имеет устойчивости к болезни. Очень важно отметить, что все изоляты гриба, обладая разной степенью токсичности фильтрата, тем не менее, вызывают существенные различия между устойчивой и восприимчивой линиями по степени подавления энергии прорастания семян (см. табл. 2).

При рассмотрении всхожести семян через пять дней после замачивания, в целом наблюдалось ослабление токсичности фильтратов, но прослеживалась дифференциация его действия (табл. 3). Был виден явный стимулирующий эффект фильтрата изолятов 28 и 52 на прорастание семян восприимчивой линии. Изоляты 11 и 53 не оказывали заметного действия на всхожесть обеих линий. Кроме этих двух, по толерантной линии ВК 680 такой же эффект у изолятов 14, 28, 47. Как показано нами ранее (6), метаболиты гриба могут обладать стимулирующим воздействием на прорастание семян и рост корня подсолнечника.

Различия между линиями по всхожести семян прослеживаются по фильтратам всех изолятов гриба, за исключением изолята 52. Восприимчивая и устойчивая линии здесь показали сходные результаты на уровне 80 % (табл. 3). Это, вероятно, можно объяснить нестойкостью во времени токсина изолята 52. Такое предположение можно сделать при сравнении прорастания семян линии ВК 462 после замачивания в воде и в фильтрате. Фильтрат существенно повышал всхожесть.

Таким образом, исследования показали, что восприимчивая и устойчивая к фомопсису линии подсолнечника различаются по своей реакции на обработку семян культуральными фильтратами изолятов фомопсиса. Следует отметить, что использованные изоляты гриба, имеют отдалённое географическое происхождение. Тем не менее, каждый из них дифференцировал линии по энергии прорастания и всхожести семян, что должно свидетельствовать о некой закономерности данного явления и достоверности полученных цифр. Полученные данные могут быть основанием для разработки лабораторного экспресс-метода оценки генотипов подсолнечника по их устойчивости к фомопсису. Для этого необходимо изучить реакцию семян возможно большего числа генотипов подсолнечника с последующим испытанием устойчивости их к болезни на инфекционном фоне в полевых условиях.

Таблица 3 – Всхожесть семян линий подсолнечника с различной устойчивой к фомопсису под влиянием культурального фильтрата Phomopsis helianthi

Краснодар, ВНИИМК, 2005-2007 гг.

*Линии: ВК 462 – восприимчивая; ВК 680 – высоко толерантная к фомопсису

Исследования выполнены при финансовой поддержке Международного научно-технического центра (МНТЦ), грант 3034.