Видовой состав грибов рода Rhizopus Ehrenb на подсолнечнике

Введение . Сухая гниль – широко распространенное заболевание подсолнечника в регионах с теплым климатом. Возбудители болезни – типичные низшие, плесневые грибы из рода Rhizopus, поражающие только корзинки [1; 2; 8].

Вредоносность болезни довольно высокая. По данным ряда авторов, количество заболевших корзинок колеблется от 20 до 60 %, а иногда, при сухой погоде, доходит до 100 %. Потери урожая могут достигать 20–40 % [2; 3]. Поражение корзинок грибами рода Rhizopus снижает сбор семян с одного растения на 35,8– 46,8 %, количество выполненных семян на 38,2 %, массу 1000 семян на 12,0–40,0 % [4; 5]. У пораженных семян происходит снижение энергии прорастания на 3,0– 28,0 %, всхожести – на 5,0–20,0 %, мас-личности семянок – на 2,2–6,7 % [6; 7].

Грибы рода Rhizopus Ehrenb. относятся к широко распространенному в природе семейству Mucoraceae класса Zygomycetes . Rhizopus spp. – неспециализированные, раневые, термофильные, токсинообразующие, факультативные паразиты, обладающие высокой ферментативной способностью. По результатам исследований египетских ученых, для их развития требуется зрелая поврежденная ткань. Повышенная влажность воздуха и температура 30–35 ^оС способствуют быстрому развитию этого заболевания [8; 9].

Заражение корзинок происходит в фазе цветения спорами и мицелием, которые разносятся ветром, птицами и насекомыми. Сохраняется инфекция в послеуборочных остатках больных корзинок и пораженных семенах.

На протяжении всей истории изучения рода Rhizopus Ehrenb. выделено и описано большое количество видов. По мере накопления новых сведений о грибах периодически пересматривались принципы их систематики. Первые работы по изучению и систематике грибов рода Rhizo-pus Ehrenb. появились в конце XIX– начале XX вв. Ученые Ганзава (1902), Яманата (1927) попытались провести разделение 40 известных тогда видов на группы на основании некоторых биологических особенностей рода Rhizopus Eh-renb. и их отношения к температуре среды. Ганзава выделял три биологические группы: « nigricans», «nodosis» и « oryzae» . Яманата установил пять биологических групп [10].

В 1931 г. А.А. Ячевский предложил определение видов проводить по степени спороношения грибов и их способности к росту на тех или иных субстратах. Классификация состояла из 14 видов. В дальнейшем идентификация видов осуществлялась по некоторым морфологическим признакам бесполого спороношения, росту на различных субстратах, характеру полового спороношения. Однако классификация только по морфологическим и биологическим свойствам приводила к неточностям в определении. Разные авторы в пределах рода выделяли от 9 до 30 видов [10; 11].

В 1984 г. голландские ученые, проанализировав все многообразие описанных видов, разработали новую классификацию грибов рода Rhizopus Ehrenb. Основной особенностью ее является дифференциация рода на группы по температурному максимуму роста патогена на субстрате. В группе определение вида осуществляется по признакам половой репродукции (гомоталлизм, гетероталлизм), а идентификация разновидностей проводится по морфологическим особенностям бесполого спороношения. В соответствии с систематикой, предложенной Шиппером и Сталперсом, род Rhizopus Ehrenb. разделяется на три группы видов: « stolonifer», «microsporus», «oryzae» и состоит из 5 видов и 8 разновидностей [12]. Многие названия видов перешли в разряд синонимов. Исследования по ДНК – гибридизации подтвердили обоснованность выделения групп видов [18].

На основании морфологических исследований и результатов электронной микроскопии Г.А. Кочкина с соавторами предлагают идентификацию грибов рода Rhizopus Ehrenb. начинать с выявления температурного максимума роста по определению радиальной скорости роста. При определении видовой принадлежности учитывать размеры спорангия, спорангиоспор и орнаментацию оболочки спорангиоспор. В 1989 г. они провели пересмотр 70 штаммов Rhizopus , хранящихся в ВКМ (Всесоюзная коллекция микроорганизмов) под 10 видовыми наименованиями. В результате оказалось, что в действительности они относятся к 3 видам (4 разновидностям): Rh. stolonifer var. stolonifer, Rh. oryzae, Rh. microsporus var. microspores, Rh. microsporus var. chinensis и Rh . microsporus var. оligosporus [11].

В 1932 г. М.А. Целле описал симптомы проявления болезни, которые вызывают грибы рода Rhizopus Ehrenb. на подсол- нечнике. В научных публикациях возбудитель этой болезни описывается под разными видовыми названиями. Это связано с тем, что авторы для определения видов используют очень незначительные морфо-биологические особенности патогена. Взятые за основу критерии дифференциации не стабильны и затрудняют идентификацию. Так, например, не существенны для систематики зигомицетов результаты по определению их способности к росту на различных субстратах. По данным наших исследователей, возбудителем бурой сухой гнили на подсолнечнике являются виды Rhizopus nigricans Ehrenb. и Rhizopus nodosus Namysl. [13; 14; 15]. Югославские ученые сообщают о трех представителях рода Rhizopus Ehrenb.: Rhizopus arrhizus Fisch., Rhizopus nigricans Ehrenb., Rhizopus oryzae Went et Pringle [2]. В Италии, США распространен Rh. oryzae Went et Pringle [1; 16]. Вид Rh. arrhizus Fisch. считается основным возбудителем на посевах подсолнечника в США, Индии, Израиле [1; 16]. В штатах Техас и Миннесота встречается Rh. sto-lonifer Ehrenb. Fr. Vuill. [9; 17].

Современные более глубокие исследования по систематике рода Rhizopus показали, что в одну группу объединялись несопоставимые по морфологии и температурным границам роста микроорганизмы. Таксономическая система, разработанная M. M. A. Шиппером и J. A. Стал-персом и дополненная исследованиями Г.А. Кочкиной и Т.Г. Мирчинк является одной из наиболее пригодной для практической идентификации.

В Краснодарском крае видовой состав возбудителя сухой гнили подсолнечника по современным критериям дифференциации рода Rhizopus Ehrenb. не определялся. Знание видов, поражающих корзинку, необходимо для обоснованного подхода к выбору защитных мероприятий. В своей работе видовую принадлежность устанавливали на основании данных определения температурного максимума роста и изучения морфологических признаков выделенных изолятов.

Материалы и методы . Для выявления видового состава грибов рода Rhizopus Ehrenb. на подсолнечнике исследовали свыше 600 пораженных сухой гнилью образцов растений. Выделение возбудителя в чистую культуру, изучение его морфологических признаков осуществляли по общепринятым методикам [19; 20; 21; 22]. Изоляты культивировались в термостате при различных температурных режимах (24 ºС, 36, 45, 50 ºС) Определение видового состава грибов рода Rhizopus Ehrenb. проводили по классификации, разработанной M. M.A. Schipper [12] и дополненной Г.А. Кочкиной и Т.Г. Мирчинк [11].

Результаты и обсуждения . По нашим многолетним наблюдениям, в Краснодарском крае отмечается ежегодное поражение растений подсолнечника грибами рода Rhizopus. В сухую и жаркую погоду частота встречаемости составляет 30,0 – 35,0 %, а поражение некоторых сортов и гибридов может достигать 60,0 %. В годы с дождями и умеренной температурой распространенность болезни не превышает 5,0 % (рис. 1).

Рисунок 1 – Распространенность сухой гнили на подсолнечнике в Краснодарском крае, 1999–2011 гг.

Проведенные нами в 2006–2011 гг. морфологические исследования и результаты определения температурного максимума роста у выделенных из пораженных корзинок изолятов показали наличие трех групп видов: «stolonifer», «oryzae», «microspores». По данным изучения морфологических особенностей бесполого спороношения, в группе «R. oryzae» выделялся вид Rhizopus oryzae Went et Pringle., имеющий спорангиеносцы с грушевидными или булавовидными вздутиями, часто ветвистые. В пределах группы «R. stolonifer» по строению спорангиеносца выделялся вид Rhizopus sto-lonifer Ehrenb.: Fr. Vuill. var. stolonifer (спорангиеносец прямой). В группе «R. microspores» все испытываемые изоляты имели бороздчатую поверхность спорангиоспор. Это является характерным признаком для вида Rh. microsporus V. Tiegh. var. microspores (таблица).

Таблица

Видовой состав и морфологические признаки грибов рода Rhizopus Ehrenb. на подсолнечнике

ВНИИМК, г. Краснодар, 2006–2010 гг.

Название вида	Частота вст-речае-мости, %	Влияние темпе-рату-ры на рост, t °C	Кол-во спо-ран-гие-носцев в пучке, шт.	Длина спо-ран-гие-нос-цев, мм	Диаметр, мкм
					спо-ран-гия	спор
Rh. oryzae Went   et Pringle	91,2	Не растут при 45	3–7	1–3	150– 165	6–9×4–6
Rh.    sto- lonifer Ehrenb.,Fr. Vuill.  var . stolonifer	8,4	Не растут при 36	2–3	2–4	160– 194	8–14×5–10
Rh.microsp ores V.Tiegh var. microspores	0,4	Не растут при 50	1–2	0,6–0,8	80– 102	2–4×1–2

По полученным результатам изучения грибов рода Rhizopus , наиболее распространенным и доминирующим является вид Rh. оryzae Went et Pringle, частота встречаемости достигает 91,2 %. Распространенность вида Rh. stolonifer Ehrenb. Fr. Vuill. var . stolonifer не превышает 8,4 %. Встречаемость Rh. microsporus V. Tiegh. var. microspores составляет всего 0,3–0,4 %.

Эти виды заметно различаются между собой по количеству, высоте и окраске спорангиеносцев, диаметру спорангиев, спорангиоспор.

У вида Rh. stolonifer var. stolonifer ризоиды хорошо развиты, разветвленные, коричневые. Спорангиеносцы прямые, простые, высотой 3–4 мм, отходят по 2–3 штуки от шейки ризоида. Диаметр спорангия 194–225 мкм. Спорангиоспоры эллиптические, округлые, угловые (8– 14×5–10) мкм. Рост и споруляция при температуре 15–30 °С. При температуре 36 °C данный вид не растет (рис. 2 а, б, в).

а

б

в

Рисунок 2 – Rh. stolonifer (Ehrenb.: Fr.) Vuill. var . stolonifer : а) ризоиды, б) спорангий, в) спорангиоспоры.

У вида Rh. oryzae ризоиды среднего размера, слабо разветвленные. Спорангиеносцы часто с грушевидными или булавовидными вздутиями, простые или ветвистые (с раздвоенной или неправильно разветвленной верхушкой). Высота спорангиеносцев до 3 мм. В одном пучке от 3 до 7 штук. Средний размер спорангия 165 мкм. Споры 6–9×4–6 мкм в диаметре, эллиптически-шаровидные, угловатые, полосатые. Хорошо развивается при температуре 36 °С, не растет при 45 °С (рис. 3 а, б, в, г, д).

а

б

Рисунок 3 – Rh. оryzae Went et Pringle: а) вздутия на спорангиеносце, б) ветвление спорангиеносца, в) спорангий, г) ризоиды, д) спорангиоспоры.

Вид Rh. microsporus V.Tiegh. var. microspores отличается своими меньшими размерами. Спорангиеносцы обычно простые, одиночные, 0,6–0,8 мм высоты. Ризоиды короткие, слегка пигментированные. Диаметр спорангия до 100 мкм, редко больше. Температурный максимум для роста 45 °C. При 50 °C не развивается. На поверхности спорангиоспор наблюдаются отчетливые борозды, параллельные длинной оси споры (рис. 4 а, б, в).

а

б

в

Рисунок 4 – Rh. microsporus V. Tiegh. var. microspores : а) ризоиды, б) спорангий, в) спорангиоспоры

Выводы . Таким образом, посевы подсолнечника в Краснодарском крае поражаются тремя видами грибов рода Rhizopus Ehrenb.: Rh. oryzae Went et Pringle, Rh. stolonifer (Ehrenb. :Fr.) Vuill. var . sto-lonifer и Rh. microsporus V. Tiegh. var. microspores (классификация M. M.A. Schipper, 1984). Наиболее распространенным и доминирующим является вид Rh. oryzae Went et Pringle. Частота встречаемости достигает 91,2 %.