Влияние состава питательной среды на образование конидий грибами P. Fusarium

Введение. Фитопатогенные мицелиальные грибы р. Fusarium (отдел Ascomycota , класс Sordariomycetes , порядок Hypocreales , семейство Nectriaceae ) являются одними из наиболее распространенных и вредоносных возбудителей болезней сельскохозяйственных растений. Вызываемые этими грибами заболевания с общим названием «фузариозы» проявляются в виде корневых и стеблевых гнилей, листовых пятнистостей и поражения плодов и семян. На сегодняшний момент среди представителей данного рода известно не менее 150 разновидностей (formae speciales), вызывающих заболевания разных видов однодольных и двудольных растений, включая зерновые, зернобобовые, овощные, масличные и плодово-ягодные культуры. Основным способом распространения возбудителей фузариоза в агроценозах являются споры бесполого размножения (одно- и двуклеточные микроконидии и многоклеточные макроконидии), в несколько меньшей степени – хламидоспоры и мицелий в растительных остатках и посевном материале [1]. Проблема фузариозов обостряется тем, что ряд видов р. Fusarium продуцируют опасные для человека и сельскохозяйственных животных микотоксины, что приводит к снижению качества урожая вплоть до его полной непригодности к использованию для пищевых или кормовых целей [2].

Для борьбы с фитопатогенными представителями р. Fusarium применяют целый спектр агротехнических, химических и биологических методов защиты растений, однако проблема фузариозов остается актуальной для всех сель- скохозяйственных регионов планеты, включая территорию Российской Федерации [3–5]. В этой связи во всем мире продолжаются исследования, направленные на совершенствование способов защиты растений от фузариозов. В этих исследованиях широко используются получаемые in vitro конидии грибов р. Fusarium – как для идентификации таксономической принадлежности возбудителей, так и для составления искусственных инфекционных фонов при селекции растений на устойчивость к фузариозу и при разработке методов защиты от заболевания, а также для тестирования чувствительности данных грибов к химическим и биологическим фунгицидам [6–13].

Однако способность представителей р. Fusarium к продуцированию конидий в лабораторных условиях в значительной степени зависит от состава питательной среды [14–17].

В этой связи подбор питательных сред для массового получения конидий грибов р. Fusarium в лабораторных условиях является актуальной задачей.

Цель исследования – изучение влияния различных питательных сред на продуцирование конидий возбудителями фузариоза пшеницы, актуальными для Красноярского края.

Объекты и методы. Объектами исследования служили 11 штаммов Fusarium spp., выделенные автором из корней и зерна пшеницы урожая 2021 г., выращенной на базе УНПК «Борский» (56°26′15″ с. ш. 92°54′11″ в. д.) в лесостепной зоне Красноярского края, различающиеся по своим культурально-морфологичес- ким характеристикам, а также по способности к образованию конидий.

В качестве питательных сред использовали среду № 2 ГРМ (далее среда Сабуро) производства ФБУН ГНЦ ПМБ (панкреатический гидролизат рыбной муки – 10,0 г/л; панкреатический гидролизат казеина – 10,0; дрожжевой экстракт – 2,0; натрия фосфат однозамещенный – 2,0; глюкоза – 40,0; агар – 20 г/л), среду Чапека-Докса (сахароза – 20,0 г/л; нитрат натрия – 2,0; фосфат калия двузамещенный – 1,0; сульфат магния – 0,5; хлорид калия – 0,5; сульфат железа – 0,01; агар – 20 г/л) и картофельно-сахарозный агар (далее среда КСА) (агар – 20,0 г/л, картофель очищенный – 200 г, сахароза – 30 г/л). Изучаемые штаммы высевали на питательные среды в чашки Петри газоном и инкубировали при температуре 24–26 °С в течение 7 сут. По окончании инкубирования проводили смыв с поверхности выросших культур заданным объемом воды и подсчитывали число конидий в полученных суспензиях в камере Горяева с последующим пересчетом числа конидий на 1 см2 культуры [18–20]. Макро- и микроконидии учитывали отдельно.

Статистическую обработку результатов провели с помощью Statistica 10.0.

Результаты и их обсуждение. В наибольшей степени образованию конидий способствовала среда Чапека-Докса. Все 11 штаммов образовали на этой среде конидии, в том числе 10 штаммов сформировали и макро-, и микроконидии, а 1 штамм – только микроконидии. На втором месте по способности индуцировать образование конидий находится среда КСА. На этой среде конидии сформировали 8 штаммов из 11. При этом 6 штаммов образовали как макро-, так и микроконидии, 1 штамм образовал только макроконидии, 1 штамм – только микроконидии. В минимальной степени образованию конидий способствовала среда Сабуро. На этой среде сформировали конидии лишь 5 штаммов из 11, из них 4 штамма образовали и макро-, и микроконидии, а 1 штамм – только микроконидии.

Число конидий на 1 см2 культуры варьировало в широких пределах в зависимости от среды и штамма. В тех случаях, когда макроконидии формировались, их число на среде Чапека-Докса варьировало от 66,4 тыс. до 1061,9 тыс. на 1 см2 в зависимости от штамма, при среднем значении 497,7 тыс. на 1 см2. Для среды КСА размах варьирования составил от 199,1 тыс. до

1460,1 тыс. при среднем значении 692,1 тыс. на 1 см2. На среде Сабуро численность макроконидий на 1 см2 культуры варьировала от 199,1 тыс. до 995,5 тыс. при среднем значении 464,6 тыс. (рис. 1).

В случае формирования микроконидий их число на 1 см2 в зависимости от штамма на среде Чапека-Докса составляло от 149,3 тыс. до 2787,4 тыс. при среднем значении 1093,5 тыс. Для среды КСА размах варьирования числа микроконидий составил от 153,5 тыс. до 1791,9 тыс. при среднем значении 875,2 тыс. на 1 см2. На среде Сабуро численность макроконидий на 1 см2 варьировала от 331,8 тыс. до 1791,9 тыс. при среднем значении 982,2 тыс. (рис. 2).

Суммарное число микро- и макроконидий конидий на среде Чапека-Докса в зависимости от штамма составило от 149,3 тыс. до 2920,1 тыс. при среднем значении 1546,0 тыс., на среде КСА – от 153,5 тыс. до 2322,8 тыс. при среднем значении 1371,4 тыс., и на среде Сабуро – от 398,2 тыс. до 2588,3 тыс. при среднем значении 1353,9 тыс. на 1 см2 культуры (рис. 3).

В тех случаях, когда штаммы образовывали конидии на двух сравниваемых средах, парные двухвыборочные тесты (парный двухвыборочный t-тест для средних, критерий Уилкоксона для связных выборок и критерий знаков) не выявили статистически значимых различий по суммарному числу микро- и макроконидий, образуемых на разных средах. Не выявлено корреляций между способностью штамма образовывать конидии на среде Чапека-Докса и на КСА, на среде Чапека-Докса и на среде Сабуро, на КСА и среде Сабуро (рис. 4).

Аналогичные результаты получены при анализе способности к образованию штаммом макроконидий на разных средах. Единственное исключение – статистически значимая (p < 0,05) отрицательная (r = –0,998) корреляция между численностью макроконидий на среде КСА и на Сабуро, полученная для трех штаммов, образующих макроконидии на обеих этих средах (рис. 5).

Также не выявлено статистически значимых различий по числу микроконидий, образуемых на разных средах, а также корреляций между способностью штамма образовывать конидии на среде Чапека-Докса и на КСА, на среде Чапека-Докса и на среде Сабуро, на КСА и среде Сабуро (рис. 6).

■ Сабуро ■ КСА ■ Чапека

Рис. 1. Число макроконидий, формируемых изучаемыми штаммами на разных средах, тыс. шт/см2 (здесь и далее: Сабуро – среда № 2 ГРМ (Сабуро); КСА – картофельно-сахарозный агар; Чапека – среда Чапека-Докса)

The number of macroconidia formed by the studied strains on different media, thousand pcs/cm2 (hereinafter: Saburo – medium No. 2 of the GRM (Saburo); KSA – potato-sucrose agar; Chapeka – Chapeka-Doxa medium)

■ Сабуро ■ КСА ■ Чапека

Рис. 2. Число микроконидий, формируемых изучаемыми штаммами на разных средах, тыс. шт/см2

The number of microconidia formed by the studied strains on different media, thousand pcs/cm2

■ Сабуро ■ КСА ■ Чапека

Рис. 3. Общее число конидий, формируемых изучаемыми штаммами на разных средах, тыс. шт/см2

The total number of conidia formed by the studied strains on different media, thousand pcs/cm2

3000 2500 о 2000 ID 1500 w 1000 500 0

1500     2000     2500     3000

Чапека

о 2000

10  1500

500 0

0            500          1000          1500          2000

КСА

Рис. 4. Суммарная численность конидий, тыс/см2, образуемых штаммами Fusarium spp. на разных средах; каждая точка соответствует отдельному штамму (представлены только штаммы, образующие конидии на обеих сравниваемых средах)

The total number of conidia, thousand/cm2, formed by Fusarium spp strains. on different media; each point corresponds to a separate strain (only strains forming conidia on both media being compared are presented)

■—I---------------------1---------------------1

800     1000     1200

0       200      400      600

Чапека

600 ra

990   1000  1010   1020  1030  1040   1050  1060  1070

Чапека

КСА

Рис. 5. Численность макроконидий, тыс/см2, образуемых штаммами Fusarium spp. на разных средах; каждая точка соответствует отдельному штамму (представлены только штаммы, образующие конидии на обеих сравниваемых средах)

The number of macroconidia, thousand/cm2, formed by Fusarium spp strains. on different media; each point corresponds to a separate strain (only strains forming conidia on both media being compared are presented)

о

Ю га

о

VO

П5

Чапека

Чапека

КСА

Рис. 6. Численность микроконидий, тыс/см2, образуемых штаммами Fusarium spp. на разных средах; каждая точка соответствует отдельному штамму (представлены только штаммы, образующие конидии на обеих сравниваемых средах)

The number of microconidia, thousand/cm2, formed by Fusarium spp strains. on different media; each point corresponds to a separate strain (only strains forming conidia on both media being compared are presented)

Заключение

1. Из трех изученных сред образование конидий у всех протестированных штаммов обеспечила только среда Чапека-Докса. На этой среде 10 штаммов из 11 сформировали как макро-, так и микроконидии, 1 штамм сформировал только микроконидии. На втором месте по способности индуцировать образование конидий находится среда КСА, на которой 8 штаммов из 11 сформировали макро- и/или микроконидии. Минималь-

ную способность индуцировать образование конидий продемонстрировала среда Сабуро, на которой лишь 5 штаммов из 11 сформировали макро- и/или микроконидии.

2. В случае, если конидии формируются, их число на 1 см2 культуры варьирует в широких пределах в зависимости от среды и штамма. Для макроконидий размах варьирования составляет от 66,4 тыс. до 1061,9 тыс. на среде Чапека-Докса, от 199,1 тыс. до 1460,1 тыс. на среде КСА, и от 199,1 тыс. до 995,5 тыс. на среде Сабуро в

зависимости от штамма. Для микроконидий размах варьирования на среде Чапека-Докса составляет от 149,3 тыс. до 2787,4 тыс., для среды КСА – от 153,5 тыс. до 1791,9 тыс., на среде Сабуро – от 331,8 тыс. до 1791,9 тыс.

3. Для штаммов, способных к формированию конидий на разных средах, не выявлено

каких-либо статистически значимых общих закономерностей по влиянию состава среды на количество образовавшихся конидий. Не выявлено также статистически значимых корреляций между числом конидий, образуемых штаммами на разных средах.