Создание пчелоопыляемых гибридов огурца корнишонного типа

Б обы овощные ( Vicia faba var. majo r) с учетом химического состава и биологической ценности обладают большим биоресурсным потенциалом и стремятся занять ведущее место в развитии пищевых технологий третьего поколения для более полной переработки [1-2]. Кроме того, культура является одним из лучших предшественников, так как растения активно фиксируют азот как из почвы, так и из атмосферы, оставляя после себя в почве до 50-80 кг/га азота. Следовательно, бобы могут стать неотъемлемым звеном в биоло-гизации земледелия и растениеводства за счет снижения техногенной нагрузки на агроценоз [1-4]. В силу этого бобы овощные становятся более популярны, и внимание селекционеров к данной культуре усиливается.

При возделывании бобовых культур следует учитывать ряд факторов, в том числе и биологических, среди которых особое место занимают микроскопические грибы, которые, с одной стороны, способны вызывать до 90% всех болезней растений, а с другой, могут являться токсигенными, оппортунистическими и аллергенными, то есть представлять серьезную угрозу для людей с пониженным иммунным статусом [5-7]. Известно, что процесс прижизненной корневой экссудации бобовыми растениями изменяет численность и состав почвенных микромицетов, но сведения по этому вопросу пока крайне малочисленны, а иногда и противоречивы [8, 9].

Поэтому, целью данной работы стало определение структуры почвенных микокомплексов под разными сортами бобов овощных, а также выявление в них содержания токси-генных, оппортунистических и аллергенных для человека видов грибов.

Материал и методы исследования

Изучение 16-ти сортов овощных бобов, в том числе и селекции ФГБНУ ФНЦО (ВНИИССОК) (Белорусские, Велена, Русские черные) проводили в 2014-2017 годах на территории Ботанического сада НИУ БелГУ (г. Белгород) на естественном инфекционном фоне. Растения выращивали рядовым способом (по схеме 20х45 см) на учетных делянках площадью 5 м2 в 2-х кратной повторности. Опыты проводили по методике Б.А. Доспехова (1985). Почва на опытном участке – чернозем обыкновенный (суглинок средний мелкокомковатый, рН водной вытяжки 7,6). Некоторое разнообразие погодных условий лет исследования должно было способствовать более полному исследованию сортов на естественном инфекционном поле в почвенно-климатических условиях Белгородской области. Идентификацию микромицетов проводили по совокупности культуральноморфологических признаков с помощью специальных руководств [8-10].

Характеристику структуры почвенных комплексов микромицетов (то есть совокупности популяций одного местообитания, без учета связей между микроорганизмами) в различных элементах экосистем проводили на основе показателей частоты встречаемости и обилия видов. Обилие это отношение числа изолятов конкретного вида к общему числу изолятов всех видов, выраженное в процентах [11, 12]. Пространственная частота встречаемости определялась как отношение числа образцов, в которых вид обна-

Таблица. Структура ризосферных микокомплексов сортов бобов овощных (2014-2017 годы)

Table. Structure of rhizosphere mycocomplexes of broad bean varieties (2014-2017)

№	Название сорта	Численност ь, тыс. КОЕ/г	Кол-во видов	Типичные виды	Доля типичных видов, %	Обилие типичных видов, %
1	Контроль (пар)	18,1±1,2	25	8	30,8	66,7
2	Аквадул	45,8±1,5*	17	7	41,2	80,6
3	Батром	42,2±1,6*	13	5	38,5	88,2
4	Белорусские	45,8±3,4*	13	7	53,8	89,8
5	Белые крупноплодные	38,8±2,2*	18	8	44,4	80,9
6	Бобчинские	22,1±2,4*	19	6	41,6	70,7
7	Велена	39,8±4,1*	18	7	38,9	88,0
8	Дачник	25,2±1,4*	12	5	41,7	86,6
9	Детский восторг	30,9±2,7*	12	8	66,7	91,0
10	Зеленый Джек	40,1±3,2*	15	6	40,0	85,5
11	Изысканное блюдо	34,2±2,5*	13	7	53,9	91,1
12	Лидер	23,9±2,0*	17	10	58,8	94,9
13	Оптика	20,2±1,8	9	7	77,8	94,3
14	Розовой фламинго	19,8±1,7	12	5	41,7	88,4
15	Русские черные	18,4±2,1	15	9	60,0	85,6
16	Царский урожай	19,4±2,6	17	9	52,9	81,5
17	Янкель бялы	23,4±1,9*	12	7	58,3	90,1

* – Р 0,05 с контролем

ружен к общему числу образцов, а временная частота встречаемости – как отношение числа сроков анализа, когда вид обнаружен к общему числу сроков анализа [11, 12]. Доминантными считали виды с пространственной и временной встречаемостью более 60%, частыми – более 30% и редкими – пространственная встречаемость менее 30%, а временная – более 30%. Случайные виды имели встречаемость менее 30%.

Для оценки сходства между комплексами почвенных микромицетов под сортами бобов использовали коэффициент Жаккара [11 , 12]. Степень доминирования видов в комплексе оценивали с помощью индекса Симпсона [11, 12].

Результаты и их обсуждение

Анализ 4-хлетних данных показал, большинство микромицетов в ризосфере под сортами бобов относились к отделу Ascomycota, входящим в него 4-я классами Sordariomycetes,

Dothideomycetes, Eurotiomycetes и Saccharomycetes , 8-ю порядками и 11-ю семействами. Видовое разнообразие почвенной микобиоты парующей почвы характеризовалось 13-ю родами, включающими 26 видов, а под изученными сортами бобов выявлено 57 видов грибов. Однако видовое разнообразие под бобами по сравнению с парующей почвой снижалось на 7-17 видов.

Наиболее представленным по числу видов оказался род Penicillium (18 видов); меньше видов насчитывали р. Aspergillus и Fusarium (по 10 видов), Alternaria, Cladosporium, Rhizopus и Trichoderma (по 2 вида).

В микокомлексе парующей почвы в ранге доминантных видов выявлен только A. niger , частыми являются 2 вида: A. ustus и Rh. microsporus . В ранге редких оказались 4 вида: Alternaria alternata, Aspergillus ochraceus, Fusarium oxysporum, Rhizopus stolonifer . К случайным отнесены 19 остальных видов.

Среди микокомплексов в ризосфере всех изученных образцов почв наибольшим видовым разнообразным отличались образцы, отобранные под сортом Бобчинские (19 видов). Из них общих видов с парующей почвой было 12 видов, но встречающихся в разных рангах. Под сортом Батром обнаружены 13 видов, 9 среди которых было общих с контролем. Выявлены 2 доминирующих вида ( Rh. microsporus и Trichoderma viride ), которые в микокомплексе парующей почвы отнесены к частым и случайным соответственно. В образцах почвы сорта Русские черные редкие виды составляли большую часть микокомплекса (78% от общего числа типичных видов). По сравнению с парующей почвой редкий вид F. oxysporum переходил в ранг доминан-тов, а вид A. niger, наоборот, снижал ранг до частого.

В целом, в микокомплексе под сортами развивались виды разных рангов частоты встречаемости, которые не отмечены в парующей почве. Например, A. tenuissima и Stemphyllium solani редко и случайно встречались в контрольной почве, но не выявлены под бобами во время бутонизации – цветения. Это может объясняться тем, что различный состав экссудатов в корневой зоне почв под растениями способствует развитию разных видов микроорганизмов.

Рис. 1. Виды рода Fusarium Link, выделены в почвенном комплексе под овощными бобами в фазу бутонизации – начала цветения. Макроконидии Fusarium culmorum (A), F. heterosporium (Б), F. graminearum (В), F. caucasicum (Г), F. oxysporum (Д), F. oxysporum Schl. var. orthoceras (Е), F. sambucinum (Ж), F. solani (З), F. avenacea (И) при увеличении х400.

Fig. 1. Species of the genus Fusarium Link, isolated in the soil complex under broad beans in the budding phase – the beginning of flowering. Macroconidia Fusarium culmorum (A), F. heterosporium (B), F. graminearum (C), F. caucasicum (D), F. oxysporum (D), F. oxysporum Schl. var. orthoceras (Е), F. sambucinum (Ж), F. solani (З), F. avenacea (И) with increasing x400.

Следует отметить, что под овощными бобами количество пропагул микроми-цетов значительно выше, чем в парующей почве (табл.). Общая численность микромицетов в среднем составляла 31 тыс. КОЕ/г почвы, что выше на 13 тыс. КОЕ/г по сравнению с почвой контроля. При этом микокомплекс в почве под сортом Русские черные обладал наименьшей численностью и составил 19 тыс. КОЕ/г почвы. Начало ряда численности микромицетов под изученными сортами в порядке возрастания выглядит следующим образом: парующая почва – Русские черные – Царский урожай – Розовой фламинго – Оптика.

Из таблицы видно, что в комплексе микромицетов под сортами бобов овощных доля типичных видов увеличивалась на 7,7-47% и их обилие возросло на 4-28% по сравнению с парующей почвой.

Среди рода Fusarium существуют фитопатогенные представители, являющиеся возбудителями микозов у бобов. При анализе почвенной микобиоты изучаемых бобов обнаружили 10 видов и разновидностей: F. caucasicum Letov, F. culmorum (Sm.) Sacc, F. graminearum Schwabe, F. het-erosporium Hees, F. oxysporum Schl. var. orthoceras (App. Et Wr.) Bilai, F. oxysporum Schltdl., F. redolens Wr, F. sambucinum Fuckel, F. solani (Mart.) Sacc., F. sporotrichiella Bilai var. sporotrichiella (Sherb.) Bilai.

Вид F. oxysporum встречался в ранге доминирующего и частого под 6-ю сортами, в ранге редкого обнаружен вид только под сортами Розовой фламинго и Оптика. Вид F. solani (Mart.) Sacc. встречался в ранге частого только под сортом Бобчинские, как редкий и случайный вид – под 5-ю и 4-мя сортами соответственно. Представители F. oxyspo-

иДоля видов (%) 0Обилие (%)

Рис. 2. Содержание токсигенных грибов в ризосферном микокомплексе под овощными бобами.

Fig. 2. The content of toxigenic fungi in the rhizosphere mycocomplex under broad beans.

увеличение доли оппортунистических видов от 1 до 31%. Доля токсигенных видов в комплексе микромицетов под сортами Бобчинские, Дачник и Велена уменьшалась на 0,6-4,7%. Доля аллергенных грибов составляла 16-46%, обилие – 47-88%.

Среди типичных видов в почвенных образцах под бобами обнаружены токсигенные виды (рис. 2): A. alternata, F. oxysporum, Mucor strictus, S. solani, U. botrytis и многие представители рода Aspergillus, Penicillium, Rhizopus, Trichoderma . В парующей почве доля токсигенных видов составила 27%, а их обилие – 76%. По сравнению с почвой контроля доля токсигенных видов

Рис. 3. Содержание оппортунистических грибов микокомплексе разных сортов бобов овощных.

Fig. 3. The content of opportunistic fungi in the mycocomplex of different varieties of broad beans.

rum Schl. var. orthoceras (App. Et Wr.) Bilai встречались всего под 9-ю сортами, при этом в ранге частого обнаружены под сортами Лидер и Дачник, а в ранге редкого – в ризосфере 4-х сортов и случайного вида – 3-х сортов. Грибы F. culmorum (Sm.) Sacc были случайным в ризосфере 4-х сортов, и в ранге редкого вида встречались под 2-мя сортами (рис. 1).

ент сходства обнаружен в почвенном комплексе сорта Оптика (Сi=20,69). Это значит, что растения сорта Оптика оказывают сильное влияние на характеристики комплексов мик-ромицетов.

По сравнению с парующей почвой в микокомплексах ризосферы изученных сортов бобов обнаружено в комплексе микромицетов под сортами Бобчинские, Дачник и Велена уменьшалась (до 5%).

На рисунке 2 видно, что доля ток-сигенных видов в почвенном комплексе микромицетов растений сорта Оптика была максимальной (56%). Обилие токсигенных видов было наибольшим (88%) в ризосфере сорта Розовой фламинго, превышая такой показатель в парующей почве на 13%. У большинства сортов (12) в микокомплексе наблюдалось снижение обилия токсигенных видов по сравнению с контролем (4-21%).

В почвенном микокомплексе развивались оппортунистические для человека и животных виды микроми-цетов: A. alternata, A. niger, A. ustus, C. krusei, F. oxysporum, S. solani, U. botrytis и представители родов Penicillium и Trichoderma. Минимальной величины этот показатель достигал в микокомплексе сортов Дачник и Белые крупноплодные (17%). По сравнению с парующей почвой, в которой доля оппортунистических видов составляла 15%, а их обилие 49%, в ризосферном микоком-

Итак, в комплексе микромицетов ризосферы бобов снижалась доля случайных видов и одновременно степень доминирования типичных видов возрастала. Отмечено усиление индекса доминирования под изученными сортами бобов (индекс Симпсона 0,09-0,24) по сравнению с контрольной почвой с индексом доминирования D=0,07.

Для оценки сходства микокомплексов проанализировали коэффициент Жаккара, было выявлено, что с почвой контроля комплекс микромице-

Рис. 4. Содержание аллергенных грибов в ризосферном микокомплексе под сортами бобов овощных.

Fig. 4. The content of allergenic fungi in the rhizosphere mycocomplex under varieties of broad beans.

тов под сортами Царский урожай и Лидер имел наибольшее сходство (Сi=48,28). Минимальный коэффици-

плексе под изученными сортами обнаружено увеличение доли оппортунистических видов на 1-31% (рис. 3).

Наименьшее обилие оппортунистических видов отмечено для сорта Бобчинские – 35% (что на 14% меньше, чем в контрольной почве). Под сортами Янкель бялы, Аквадул, Оптика, Белые крупноплодные, Царский урожай обилие оппортунистов было минимальным по коллекции (меньше, чем в парующей почве на 2-11%).

Установлено также, что в микокомплексе под овощными формами бобов присутствовали и аллергенные грибы, у которых доля видов составляла 15,8-46,2%, обилие – 47,2-88,2% (рис. 4).

В почвенном комплексе контроля также выявлены аллергенные виды с долей 23% и обилием 71%. Доля аллергенных грибов у большинства изученных сортов превышала контроль на 1-23%. Выращивание сортов Белые крупноплодные, Бобчинские способствовало понижению доли аллергенов среди типичных видов в микокомплексе по сравнению с почвой контроля (на 22% и 16% соответственно). Снижение обилия аллергенных видов обнаружено в почвенных образцах сортов Аквадул (1%), Белые крупноплодные (2%), Розовый фламинго (4%), Лидер (8%), Изысканное блюдо (10%), Оптика (10%), Русские черные (16%), Бобчинские (23%), Царский урожай (24%).

Выводы

Таким образом, в почвах под сортами V. faba отмечены специфические комплексы микромицетов с преобладанием видов родов Penicillium, Aspergillus и Fusarium , с увеличением численности микромицетов в 2,3 раз по сравнению с парующей почвой и снижением видового разнообразия (с проявлением «концентрации доминирования»). По сравнению с парующей почвой в комплексе микромицетов под сортами овощных бобов отмечено усиление доли токси-генных видов на 2,5-29%, оппортунистических видов – на 1,3-31%, аллергенов – на 2-24%.

Сорта бобов овощных Аквадул, Белые крупноплодные, Бобчинские, Велена, Дачник, Лидер, Оптика, Розовый фламинго, Янкель бялы могут понижать в почве обилие оппортунистических и аллергенных видов, способных вызывать микозы и аллергию у человека с пониженным иммунным статусом.

Итак, знание структуры комплексов микромицетов под разными сортами бобов дает возможность получить информацию об изменении видового состава микромицетов, накоплении фитопатогенных, антагонистических и опасных для человека микроорганизмов. Благодаря этому возможно оценить степень микробиологического нарушения микофлоры из-за специфики агротехники и принять меры по созданию оптимального баланса микофлоры.

Полученные данные о распределении почвенных микромицетов изученных сортообразцов бобов овощных могут быть использованы для корректировки технологий их выращивания. Поскольку после культивирования бобов в почве остаются фитопатогенные виды ( A. fabaе, C. herbarum F. graminearum, F. oxysporum Schl. var. orthoceras, F. oxysporum, F. solani и U. Botrytis ), которые могут наносить вред другим сельскохозяйственным растениям, необходимо выбирать наименее чувствительные к данной микофлоре следующие в севообороте культуры.