Влияние микозов на посевные качества семян шалфея лекарственного (Salvia officinalis L.) в Нечерноземной зоне РФ

Оригинальная статья /Originalarticle УДК 635.743:631.531-02:632.38(470.31)

Шалфей лекарственный (Salvia officinalis L.) – фармакопейный вид, многолетнее эфиромасличное растение семейства Яснотковые (Lamiaceae). Шалфей выращивают для получение лекарственного растительного сырья (лист) и эфирного масла (верхушки соцветий). Для производства качественного сырья подробно изучены особенности агротехники, в том числе идентифицированы основные болезни, которыми поражается растение. Грибные заболевания (микозы) приводят к угнетению роста и развития растений, снижению урожайности сырья и уменьшению количества эфирного масла [1,3]. В Вознесенском филиале ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК были идентифицированы: мучнистая роса – Erysiphe labiatarum Chev. f. Salvia Jacz., ржавчина – Puccinia salviae Unger., корневые гнили – Thielaviopsis basicola (Berk, et Br.) Fen., гриб Pythium debaryanum Hesse [2]. Также встречается информация о поражении грибами рода Alternaria, вызывающем аль-тернариоз, Septoria – возбудителем септориоза, Peronospora – возбудителем ложной мучнистой росы, или пероноспороза, и грибами рода Ramularia, вызывающими рамуляриоз (сухую ржавую гниль корней) [3]. Грибы рода Alternaria идентифицированы среди представителей рода Salvia в Польше, Сербии (независимо от части растения) [4, 5]. Также род Trichoderma встречается в растении, преимущественно в его корнях [6]. Возбудители рода Erysiphe наносят значительный ущерб плантациям шалфея в Италии и Испании [7]. Негативное воздействие на сырье и эфирное масло шалфея лекарственного оказывают микотоксины, которые образуют в том числе грибы рода Alternaria. Они связываются с биологически активными веществами (БАВ) сырья и образуют с ними нерастворимые ком- плексы, которые затрудняют их выделение, снижая рентабельность производства средств из лекарственного растительного сырья [3].

Основной способ закладки сырьевых плантаций шалфея лекарственного – семенной, при этом семена могут быть источником первичной инфекции, то есть сохранять и переносить возбудителей заболеваний. Авторы из Литвы отметили снижение посевных качеств семян шалфея лекарственного при заражении грибами рода Alternaria [8]. Многие возбудители микозов шалфея лекарственного сохраняются в почве, поэтому могут накапливаться в месте произрастания этого многолетника.

Из этого следует, что вероятность поражения семян патогенами высока, однако их влияниена посевные качества семян шалфея лекарственного в Нечерноземной зоне РФ мало изучены.

Целью исследования являлось определение возбудителей микозов, сохраняющихся в семенах шалфея лекарственного и оценка их влияния на посевные качества семян.

Материалы и методы

Исследование проводили на образцах из биологической коллекции семян S. officinalis (в составе Уникальной Научной Установки «Биологические коллекции ФГБНУ ВИЛАР»). Семена 1–5-го и 9-го годов хранения собраны с питомников Опытного поля ФГБНУ ВИЛАР. Питомники закладывали по 1-2-летнему черно- му пару, более ранними предшественниками были: 1. чернушка дамасская (Nigella damascene L.), ромашка аптечная (Matricaria chamomilla L.), ослинник двулетний (Oenothera biennis L.); 2. разные многолетние ботанические посевы; 3. зюзник европейский (Lycopus europaeus L.).

Образец со сроком хранения 38 лет получен с Крымской зональной опытной станции ВИЛР. Семена 2022 и 2023 года сбора хранили в лабораторных условиях при комнатной температуре 20^22^ (образцы №42, №В-15, №В-7, №44, №КР-1, №БЦ-3, №34). Семена, срок хранения которых составляет 3,4 и9 лет, хранили в условиях холодильной камеры с температурным режимом 0.+5С (образцы №23, №30, №24, №19). Образцы №10, №15 и №14 хранили в морозильной камере с температурным режимом -18С в течение 3, 5 и 38 лет, соответственно.

Для определения влажности навеску семян ≈1 г засыпали в алюминиевый бюкс, взвешивали в бюксе, высушивали 2 часа в сушильном шкафу при температуре 130°С, взвешивали после высушивания. Влажность находили по формуле:

--m----1--------m-----2-- m1

* 100,

где W – влажность семян, %, m1 – масса навески до высушивания, г, m2 – масса навески после высушивания, г.

Определение посевных качеств проводили по ГОСТ 12038 – 84. Посев был проведен в чашки Петри на фильтр – бумагу. Учет проросших семян проводили каждые 3-4 дня в течение 14 суток, энергию прорастания определили на 8-е сутки. Температура воздуха в помещении поддерживалась на уровне +23.+25С, освещенность в светлое время суток 1200–1500 Lux.

Исследования по выявлению микозов семян шалфея проводили в ФГБНУ ВНИИФ в инновационной лаборатории микробиологии. Для изучения фитопатогенов семян шалфея лекарственного был использован метод искусственных питательных сред. Для этого в стерильные чашки Петри заливали расплавленную среду Картофельно-глюкозный агар (КГА), после её застывания на поверхность среды раскладывались семена, предварительно стерилизованные в спирте (90%), по 5 шт. в одну чашку. Затем чашки культивировали при 24оС в термостате, при появлении первых колоний проводили идентификацию грибов по морфологическим признакам [9]. Поражение патогеном определяли, как отношение числазараженных семян к числу всех семянв чашке Петри, выраженное в процентах. Опыт проводился в двух повторностях. Описания родов грибов дано по учебно-методическому пособию «Методы изучения разнообразия грибов в наземных и водных экосистемах» [10].

Результаты и обсуждение

По результатам определения посевных качеств семян исследуемых образцов, в первый год хранения семян при комнатной температуре всхожесть и энергия прорастания практически совпадают (30% ± 8,7 и 27,5% ± 8,7). Ко второму году хранения в тех же усло-

Таблица 1. Посевные качества и общая зараженность фитопатогенамисемян шалфея лекарственного Salvia officinalis L. в зависимости от сроков и режимов хранения

Table 1. Seed quality and total phytopathogen infestation of Salvia officinalis L. seeds depending on storage periods and regimes

Образец	Год сбора	Срок хранения (лет)	Условия хранения	Всхожесть, %	Энергия прорастания, %	Влажность семян, %	Общая зараженность семян, %
№В-7	2023	1	20...22 С	34	28	6,5	30
№В-15	2023	1	20...22 С	26	25	6,5	50
№КР-1	2023	1	20.22 С	40	39	6,1	70
№БЦ-3	2023	1	20.22 С	20	18	7,2	80
№42	2022	2	20.22 С	86	79	6,2	70
№44	2022	2	20.22 С	55	41	6,4	80
№34	2022	2	20.22 С	62	61	5,5	80
№24	2021	3	5С	83	83	5,9	30
№10	2021	3	-18С	60	59	6,1	10
№19	2020	4	5С	90	90	5,9	70
№15	2019	5	-18С	81	73	5,7	0
№23	2015	9	5С	7	7	6,2	50
№30	2015	9	5С	17	17	5,6	70
№14	1986	38	-18С	78	74	5,3	90

виях всхожесть и энергия прорастания возрастают до 67,7% ± 16,3 и 60,3% ± 19,0, вероятно это связано с окончанием периода послеуборочного дозревания. На 3, 4 и 5 год хранения в условиях холодильной (0.+5С) и морозильной камеры (-18С) всхожесть и энергия прорастания 78,5% ± 12,9 и 76,3% ±13,5. К9 году хранения при низкой положительной температуре значения показателей всхожестии энергиипрорастания сильно снижаются до 7% и 17%, при этом образец 1986 года сбора при долговременном хранении в морозильной камере с температурным режимом -18С имеет всхожесть и энергию прорастания на уровне 78% и 74%, соответственно (табл. 1).

Влажность семян по всем образцам составила 6,3% ± 1,3, что соответствует требованию к этому показателю в ГОСТ 32592 – 2013 и ГОСТ 58472-2019.

Снижения всхожести и энергии прорастания при повышении общей зараженности семян не обнаружено. Лабораторная всхожесть и энергия прорастания, при хранении с температурным режимом +20.+22С, снижается в образцах, где семена заражены преимущественно грибами рода Alternaria (≥30%) и находятся в пределах от 20% до 40% (всхожесть) и от 18% до 39% (энергия прорастания). В ином случае снижение незначительно или его совсем нет.

В хранившихся в холодильной камере (0.+5С) образцах, где идентифицированы дрожжи, отмечено снижение лабораторной всхожести и энергии прорастания (от 7% до 17% соответственно). В оставшихся образцах, вероятно, низкие положительные температуры затормозили развитие патогенов, в том числе рода Alternaria, поэтому показатели посевных качеств остались на высоком уровне.

При хранении в морозильной камере (-18С), посевные качества семян от 60% до 81% (всхожесть) и от 59% до 74% (энергия прорастания), что также может говорить о фунгистатическом воздействии низких температур на грибы в семенах шалфея лекарственного.

На основе проведенных исследований были идентифицированы грибы: Alternaria alternata, Alternaria sp, Phoma sp, Mucor sp, Rhizopus sp, Trichoderma sp, Cladosporium cladosporioides, Aspergill niger, Trichotecium roseum, Clonostachys rosea (см. табл.2).

Alternaria alternate – это гриб, вызывающий пятнистость листьев, поражение генеративных органов, корневые гнили. Патоген поражает более чем 380 видов растений-хозяев. Виды Alternaria были выявлены на очень широком спектре субстратов растительного происхождения. Часть видов – сапротрофы, однако большинство же – паразиты с некротрофным способом питания, различной специализацией и степенью паразитизма (от факультативных паразитов до факультативных сапротрофов). Имеют многоклеточные конидии с перегородками [11].

Phoma – род целомицетных почвенных грибов, содержащих много фитопатогенов.Споры бесцветные и одноклеточные. Пикниды черного цвета и вдавлены в ткани хозяина. Phoma произвольно ограничивается теми видами, у которых размер спор составляет менее 15 мкм [11].

Mucor – это род грибов, включающий около 40 видов. Они обычно встречаются в почве, в растениях, гнилых растительных остатках и оксиде желе-за,образующегося в процессе биосорбции.Споры или спорангиоспоры могут быть простыми или разветвленными и образовывать апикальные, шаровидные спорангии,которые поддерживаются и возвышаются столбчатой колумеллой [11].

Rhizopus род сапрофитных многоклеточных грибов паразитов растений. Виды Rhizopus растут в виде нитевидных, ветвящихся гифов, у которых обычно отсутствуют поперечные стенки. Они размножаются путем образования бесполых и половозрелых спор.При бесполом размножении спорангиоспоры образуются внутри сферической структуры, спорангия. При половом размножении темная зигоспора образуется в точке, где сливаются два совместимых мицелия.Вызывает корневые гнили и плодовые гнили [11].

Cladosporium cladosporioides – распространенный фитопатоген. Считается исключительно анаморфным видом. Данный вид образует бесполые споры в виде тонких разветвленных цепочек,кото-рые легко распадаются и распространяются по воздуху. Он способен расти в условиях низкого содержания воды и при очень низких температурах [11].

Aspergill niger обычно встречается в обычных мезофильных средах, таких как почва, растениях. Они не только ксерофильные грибы,но и термото- лерантный организм. Благодаря этому свойству нитевидные грибы проявляют высокую устойчивость к низким температурам.

Trichotecium roseum гриб из отряда Ascomycota.Характеризуется плоскими и зернистыми колониями, которые изначально белые, а в дальнейшем приобретают светло-розовый цвет. Этот гриб размножается бесполым путем образования конидий. Trichothecium roseum отличается от других видов рода Trichothecium характерными цепочками с зигзагообразным рисунком конидий.Может расти в самых разных средах обитания,начиная от опавших листьев и заканчивая плодовыми культурами. Trichothecium roseum продуцирует широкий спектр вторичных метаболитов, включая микотоксины, которые могут поражать и портить различные плодовые культуры [11].

C lonostachys rosea грибов семейства Bionectriaceae. Он колонизирует живые растения как эндофит, является сапрофитом, а также известен как паразит других грибов и нематод.Он продуцирует широкий спектр летучих органических соединений, которые токсичны для организмов, включая другие грибы, бактерии и насекомых, и представляет интерес как средство биологической борьбы с вредителями и фитопатогенами [11].

Дрожжи – это грибы способные вегетативно размножаться в вегетативной форме.На растениях они чаще всего являются эндофитами или сапротрофа-ми, разлагающие растительные остатки. Они являются наиболее типичными обитателями природных субстратов, характеризующихся высоким содержанием легкодоступных питательных веществ (сахаров, сахароспиртов, органических кислот и т.п.) [12].

Таблица 2. Состав патогенной микробиоты семян шалфея лекарственного Salvia officinalis L., % Table 2. Composition of pathogenic microbiota of Salvia officinalis L. seeds, %

zr О) со си о. ю О	S о о. d	* 2 «3 «3 с £ ф ф	■2 «3 £ 5	Q. <0 ф о £	О О 3 §	ф 3 Q. О ■И 5	ф g ■о о о	н$ ф о оз о с ф S“	ф 3 8>® < О) ф -3 ф ^	5 о 5 ф 3 о ф	ф ф ф 2 о Р с о О
№В-7	0	30	0	10	0	0	0	0	0	0	0
№В-15	0	20	20	0	0	0	10	0	0	0	0
№КР-1	0	30	20	10	0	0	0	10	0	0	0
№БЦ-3	0	30	20	0	0	10	0	20	0	0	0
№42	0	20	10	40	0	0	0	0	0	0	0
№44	0	0	20	0	40	20	0	0	0	0	0
№34	0	0	0	0	0	60	0	0	20	0	0
№24	0	0	0	20	0	0	0	0	10	0	0
№10	0	0	0	0	0	10	0	0	0	0	0
№19	0	40	20	0	0	0	0	0	0	10	0
№15	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
№23	50	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
№30	50	0	0	0	0	0	0	0	0	0	20
№14	30	0	0	0	0	30	0	0	0	10	20

Рис. 1. Процент зараженных семян со сроком хранения 1 -2 года при комнатной температуре Fig. 1. Percentage ofinfected seeds when stored for1 - 2 years atroom temperature

Сильнее всего заражены образцы 1 и 2года хранения при комнатной температуре.Основные патогены родов Alternaria, Phoma и Rhizopus (рис. 1).

Состав патогенной микробиоты в 3-5 год после сбора сократился на Mucor, Trichoderma и Cladosporium cladosporioides относительно семян со сроком хранения 1-2 года (рис. 2). Данные образцы хранились в условиях холодильной камеры с температурным режимом +5 °C (№24 и №19) и в морозильной камере с температурным режимом -18C (№10 и №15).

В образцах, хранившихся 9 лет в холодильной камере, выявлены только дрожжи и Clonostachys rosea (рис.3).

При долговременном хранении семян в условиях морозильной камеры с температурным режимом -

Рис. 2. Процент зараженных семян со сроком хранения 3-5 лет в условиях холодильной и морозильной камеры Fig. 2. Percentage ofinfected seeds with 3-5 years helflifein cold storage and freezerconditions

60.00

50.00

0.00

■    Дрожжи ■    Phoma sp ■    Trichodenna ■    Trichoteciuui roseum

■    Alteniaria alteniata               ■ Alteiuaria ■    Mucor                       ■ Rliizopus ■    Cladosporium cladosporioides   ■ Aspergillus niger ■    Clonostachys rosea

Рис. 3. Процент заражения семян со сроком хранения 9 лет в условиях холодильной камеры Fig. 3. Percentage ofinfestation ofseeds with shelflife of9 years undercold storage conditions

• ■    Дрожжи

• ■    Phoma sp

• ■    Trichoderma

• ■    Trichotecium roseiun

• ■    Alteniaria alternata              ■ Alternaria

• ■    Mucor                       ■ Rliizopus

• ■    Cladosporium cladosporioides   ■ Aspergillus niger

• ■    Clonostachys rosea

Рис. 4. Процент заражения семян со сроком хранения 38 лет в условиях морозильной камеры Fig. 4. Percentage ofinfestation ofseeds with a shelflife of38 years underfreezerconditions

18°C образца, полученного с Крымской зональной опытной станции ВИЛР в 19 80-х годах в семенах обнаружены дрожжи, Rhizopus, Cladosporium cladosporioides и Clonostachys rosea (рис. 4), также стоит отметить, что набор патогенов в семенах с Крымской ЗОС отличается от семян, собранных с Опытного поля ФГБНУ ВИЛАР.

Несмотря на длительное хранение семян в условиях низких и пониженных температур, степень заражения грибами увеличивается, так при хранении 1-2 года с температурным режимом 20...22°C средняя степень заражения по патогенам составила 8,4 ± 5,9% и 3-5 лет в низких и пониженных температурах 4,6 ± 2,9%. При хранении в холодильной и морозильной камере заражение семян сильно возрастает – до 30,0 ± 28,3% при 9 годах хранения в холодильнике и до 22,5 ± 9 ,6 % в морозильной камере в течение 38 лет.Это говорит о том,что с понижением температуры хранения жизнеспособность гриба в семенах сохраняется в течение длительного времени, но мицелий прорастает медленнее при температуре 0.2C, однако при температурном режиме ниже ОС (морозильная камера) их рост останавливается, так как идентифицированные грибы не являются криофильными, то есть не относятся к группе грибов,которые проводят весь жизненный цикл или его часть в среде, где вода существует в замороженном состоянии [1, 13].

Также прослеживается зависимость от состава предшественников на участках, с которых собирали семена. Номера 42, 44, В-15, В-7, КР-1, БЦ-3 расположены на одном участке.Несмотря на то,что поражения патогенами вегетирующих растений не обнаружено, семена их заражены грибами, относящимися к родам Alternaria, Phoma, Rhizopus и Mucor (рис. 5). У этих образцов схожий набор патогенов. Предшественники, перечисленные выше, также склонны к заражению данными грибами, таким образом не исключается тенденция к их накоплению в почве. При этом, патогены не устраняются при содержании участка в 1-2-летнем черном пару.

В семенах со второго участка,где предшественниками были черный пар и многолетние ботанические посевы,немного сократился состав выявленных грибов (дрожжи и еще 4 рода). Отмечено заражение преимущественно Alternaria и Phoma (см. рис.6). Исходя из этого, можно предположить, что лекарственные культуры-предшественникиоказы-вают влияние на состав патогенов в почве.

Рис. 5. Средние значения заражения семян на 1-ом участке Fig. 5. Average values ofseed infestation in plot1

20.00

« 15.00

I 10.00 |5Л»

c

0.00

16.67

• ■    Дрожжи

Phoma sp

• ■    Trichoderma

• ■    Trichotecium roseum

• ■    Alteniaria alteiuata              ■ Altemaria

• ■    Mucor                      ■ Rliizopus

• ■    Cladosporiuni cladosporioides  ■ Aspergillus niger

• ■    Clonostachys rosea

Рис. 6. Средние значения заражения семян на 2-ом участке Fig. 6. Average values ofseed infestation in plot2

В образце с третьего участка заражения обнаружено не было (предшественник – зюзник европейский).

Как показал анализ, семена с первого участка (1-3 годов хранения)имеют наибольший процент поражения грибами, разброс по всхожести и энергии прорастания составляет 42 ± 26 % (от 20% до 86%) и 39 ± 24% (от 18% до 79%), соответственно, что является низким показателем. Разнообразие предшественников оказало влияние на видовой состав грибов в семенах со второго участка, при этом отмечена наибольшая всхожесть и энергия прорастания (86 ± 5% по обоим показателям на семенах 3-4 годов хранения в холодильной камере). На третьем участке семена здоровые, микозов не выявлено. Всхожесть и энергия прорастания семян на высоком уровне (81% и 73%), стоит также отметить – образец хранился 5 лет в морозильной камере, что могло оказать фунгиста-тическое воздействие.

Выводы

Установлено влияние преобладающего патогена на посевные качества семян шалфея лекарственно-го.В образцах,хранившихся при комнатной температуре, отмечено снижение посевных качеств при заражении преимущественно грибами рода Alternaria . При хранении в температурном режиме 0.+5C, значительное снижение посевных качеств отмечено в образцах, где преобладает заражение дрожжами. Семена из морозильной камеры (-18C) имеют показатели посевных качеств выше,чем при хранении в холодильной камере, что говорит о значительном снижении активности грибов и дрожжей при воздействии низких температур.

Установлена зависимость общей зараженности патогенами от условий и срока хранения семян. Наибольшее поражение семян отмечено в первые 2 года с момента сбора и при хранении в комнатной температуре.К 5-ому году хранения степень поражения снижается, при условии сохранения температурного режима на уровне 0.+5C и -18C. К9-ому году хранения семян в холодильной камере при пониженной положительной температуре состав грибов меняется (дрожжи и Clonostachys rosea). Вероятно, долговременное воздействие пониженной положительной температуры (0…+-5C) сильно затормозило развитие патогенных грибов рода Alternaria, Phoma и Rhizopus, которые были основными патогенами,найденными в семенах, хранившихся при комнатной температуре, а также в холодильной и морозильной камерах до 5-ти лет.В образце,хранившемся 38 лет в морозильной камере, обнаружены Rhizopus, Cladosporium cladosporioides и Clonostachys rosea. Грибы находились в латентной форме и при оптимальной температуре и влажности проросли.

Установлена зависимость набора патогенной микробиоты семян от предшественника.Семена с первого участка имеют наибольший процент поражения грибами со сходным составом.Общая зараженность немного ниже на втором участке, предшественники на участках различны, при этом состав патогена изменился (сократился). На третьем участке микозов семян не выявлено (образец хранился 5 лет в морозильной камере).

Семена шалфея лекарственного в Нечерноземной зоне РФ сохраняют возбудителей грибных заболеваний, преимущественно относящихся к родам Alternaria, Phoma и Rhizopus . Особое внимание следует уделять подбору предшественников для семенных участков шалфея в севообороте, так как сами растения могут не иметь заболеваний, вызванных этими патогенами,но это не исключает их накопления в почве и семенах.

Исходя из выше сказанного, споры грибов могут сохранять свою жизнеспособность даже при долговременном хранении с температурным режимом -18C. Семена, содержащие семенную инфекцию, могут быть заражены и грибами,вырабатывающи-ми микотоксины ( Alternaria ), токсичными для шалфея лекарственного и окружающих его видов. Необходимо исследовать и подобрать препараты для предпосевного протравливания семян шалфея лекарственного, так как на сегодняшний день нет ни одного разрешенного к применению на территории РФ препарата по данной культуре.

(In Russ.)

Об авторах:

Мария Владимировна Топорищева – младший научный сотрудник,

SPIN-код:9038-2915, , автор для переписки,

Елена Викторовна Бондарева – младший научный сотрудник,

SPIN-код: 7691-9168,

Aboutthe Authors:

Maria V. Toporishcheva – Junior Researcher,

SPIN-code:9038-2915, ,

Irina N. Korotkikh – Cand. Sci. (Agriculture),

Leading Researcher, SPIN-code: 1796-8340,

SPIN-code: 1603-4570,

Alexey M. Lisovoy – 3rd year Bachelor,

Ulyana V. Eremina – 3rd year Bachelor,

Elena V. Bondareva – Junior Researcher, SPIN-code: 7691-9168,

ISSN 2618-7132 (Online) Овощи России №4 2024      [ 68 ] Vegetable crops of Russia №4 2024 ISSN 2072-9146 (Print)