Выделение и изучение микроорганизмов семян районированных сортов сахарной свеклы в Республике Казахстан

В современных условиях развития рыночной экономики Республики Казахстан, особенно в составе Всемирной торговой организации, согласно требованиям и приоритетам Стратегии «Казахстан-2050», послания Главы государства «Третья модернизация Казахстана: глобальная конкурентоспособность» от 31 января 2017 года, Государственной программы развития АПК РК на 2017–2021 годы, Государственной программы индустриально-инновационного развития Республики Казахстан на 2015–2019 годы, для решения стратегически важных государственных задач перед отечественной пищевой и перерабатывающей промышленностью наиболее актуальным становится вопросы по совершенствованию качества и безопасности выпускаемой продукции [1].

При этом необходимо учесть, что невозможно получить качественную продукцию, если используемые сырьевые источники не соответствуют нормативным требованиям. Прямым образом это относится и к такому стратегическому пищевому продукту, как сахар, получаемый в республике Казахстан, в основном, из сахарной свеклы [2–8].

Мировая площадь посева сахарной свеклы составляет около 9 млн. га (около 80 % в Европе) из них более 40 % посевных площадей сосредоточено в странах СНГ, основные посевы размещены на Украине, и небольшие площади имеются в Киргизии, Казахстане, Грузии, Армении, Литве, Латвии и Белоруссии [9–13].

Основными производителями сахара в Казахстане является сахарные корпорации. На сегодняшний день заводы по производству сахара, в основном расположены в зоне юго-востока Казахстана, где сосредоточены основные площади сахарной свеклы и сахарные заводы, так как на этих территориях почвенноклиматические условия вполне соответствуют биологическим требованиям роста, развития, накопления урожая сахарной свеклы [2].

В 2020 году посевы сахарной свеклы в Казахстане планируется довести до 20,6 тыс. га, в том числе в Алматинской области до 9,4 тыс. га, в Жамбылской области до 9,8 тыс. га. В прошлом году сахарной свеклой в Алматинской области было засеяно 14,8 тыс. га, валовой сбор составил 395,6 тыс. тонн. В нынешнем посевном сезоне объёмы посевных площадей менять не планируется, но основной задачей является увеличение валового сбора до 398,9 тыс. тонн за счет повышения урожайности [13–16].

При этом, из полученного урожая сахарной свеклы до 30–35 % теряются на стадии хранения из-за несоблюдения различных технологических условий, развития микробиологических заболеваний и других факторов. В этой связи, не менее важным является изучение состояния семенного материала для технологии безопасной сахарной свеклы длительного хранения. Семеноводство сахарной свеклы в регионах посева, в частности, в Жамбылской и Алматинских областях, – одна из острых проблем. Дефицит семян достигает больших размеров, что определяет несвоевременность проведения агротехнических мероприятий, связанных с посевом сахарной свеклы.

Для технологии безопасных длительного хранения районированных сортов сахарной свеклы необходимо обеспечить свеклосеющие хозяйства высококачественными семенами отечественной и зарубежной селекции, имеющих низкую себестоимостью. Изучение состояния семенного материала, с учетом географических, территориальных, климатических и других факторов, а также анализ микроорганизмов, обусловливающих порчу продукции, имеют важное значение для получения высокого урожая.

Предложения наиболее приемлемых эффективных способов повышения сохранности и ростовых показателей семян сахарной свеклы, разработка рекомендаций на основании полученных результатов по изучению состояния семенного материала для технологии безопасных длительного хранения районированных сортов сахарной свеклы, с последующим их использованием в производственных условиях, является актуальным для сахарного производства в Казахстане.

Научная новизна: впервые в Казахстане будет:

• –    изучено состояние семенного материала сахарной свеклы, с учетом географических, территориальных, климатических и других влияющих факторов, а также изучены микроорганизмы, вызывающие порчу продукции;

• –    сформулированы предложения по наиболее эффективным способам сохранности и ростовым показателям семян сахарной свеклы;

• –    на основании полученных результатов разработаны рекомендации по изучению состояния семенного материала и почвы перед посевом сахарной свеклы.

Целью работы является изучение фито-санитарного состояния районированных сортов семян сахарной свеклы, полученных из свеклосеющих хозяйств Алматинской и Жам-былской областей перед посадкой. На основании полученных данных будет разработан защитно-стимулирующий состав по снижению предпосевной заболеваемости семян сахарной свеклы.

Объекты и методы исследования

Объектами исследований являлись районированные сорта семян сахарной свеклы (сорта «Айшолпан» и «Тараз»), отобранные в свеклосеющих хозяйствах Алматинской и Жамбылской области.

Изучение семенного материала районированных сортов сахарной свеклы, выращиваемой в Казахстане, проводились на основе анализа имеющихся данных семенного материала сахарной свеклы из литературных и электронных источников информации, сведений из баз данных профильных научноисследовательских институтов и лабораторий, а также опытных работ профильных свеклосеющих хозяйств.

Микрофлора, выделенная с семенного материала сахарной свеклы, оценивалась на наличие болезнетворных микроорганизмов. Отбор проб микрофлоры проводился путем отбора образцов семенного материала сахарной свеклы из хозяйств. Количественный и качественный анализ микрофлоры изучался по общепринятым микробиологическим методам анализа.

Микробиоту изучали методом смыва с поверхности семян и закладкой во влажную камеру с последующим пересевом на твердые агаризованные среды: для грибной флоры – картофельно-глюкозный агар (КГА), среда Чапека, среда Сабура, а для бактерий: сахарозно-пептонный агар (СПА); мясопептонный агар (МПА), с выделением в чистую культуру. Видовую принадлежность выделенных микроорганизмов определяли по культурально-морфологическим признакам путем микроскопирования с использованием определителей (Пидопличко, 1971, 1977; Кириленко, 1977 и др.). Статистическую обработку проводили по программе STATISTIKA версия 10.

Таксономический состав микроорганизмов в отобранных почвенных образцах определяли по следующей методике:

• -    подготовка питательных сред для выделения микроорганизмов;

• -    приготовление почвенных образцов для серийных разведений суспензии из почвы для посева в чашки Петри;

• -    культивирование засеянных на питательную среду суспензий в термостате в течение 2–5 суток при температуре 28 °С;

• -    микроскопическое исследование и идентификация видовой принадлежности микроорганизмов проводились по культурально-морфологическим и микро-морфологическим признакам (с использованием микроскопа марки Мotic) и определителей микрофлоры [17].

Статистическую обработку проводили по программе STATISTIKA версия 7 [18].

Результаты и их обсуждение

Семена зарубежной селекции поступают в Республику Казахстан, подготовленные к посеву, т. е. обработанные предпосевными препаратами. В нашей стране не развита сеть семеноводческих хозяйств, и не предусмотрены основные меры научного обеспечения проблемных вопросов развития семеноводства сахарной свеклы, в т. ч.: выведение новых высокопродуктивных, устойчивых к болезням сортов семян и усовершенствование системы защиты сахарной свеклы и т. д.

Семена являются носителями внутренней и наружной патогенной и сапрофитной микрофлоры, которая оказывает отрицательное влияние на рост, развитие и продуктивность сельскохозяйственных культур. Некоторые возбудители заболеваний вместе с зараженными семенами заносятся в почву, накапливаются и впоследствии вызывают заражение растений, тем самым приводят в негодность земельные участки для возделывания тех или иных сельскохозяйственных культур.

Исследования по выделению и изучению микроорганизмов районированных сортов с сахарной свеклы проводили в лабораторных условиях в ТОО «Казахский научноисследовательский институт перерабатывающей и пищевой промышленности ». Для проведения исследований нами на основании мониторинга свеклосеющих хозяйств республики Казахстан были отобраны два региона, в частности, хозяйства Жамбылской и Алматинской областей, так как в этих областях расположены крупные заводы по переработке сахарной свеклы.

Были исследованы семена сахарной свеклы, сорта «Айшолпан», взятые в Алматинской области, г. Талдукорган Ескильдинского района в к/х «Сегизбай» и семена сорта «Тараз» – из Жамбылской области Меркенского района к/х «Дахир». В исследованиях, наряду с микробиотой семян с двух сортов сахарной свеклы из вышеуказанных хозяйств, также изучена микробиота гибридных сортов, приобретённых ТОО «Казахского НИИ земледелия», районированных в Казахстане.

Проведены исследования по изучению состава микробиоты, заселяющих поверхность семян с различных регионов свеклосеяния Казахстана, их видовой состав, а также частота их встречаемости. Для выявления патогенной микрофлоры семян сахарной свеклы в первую очередь нами определялась энергия прорастания на 3 сутки и лабораторная всхожесть на 10 сутки (табл. 1).

Из результатов табл. 1 видно, что максимальная энергия прорастания и лабораторная всхожесть – 31 и 91 % соответственно, была у сахарной свеклы сорта Руслан. Несколько ниже эти показатели были у сорта Констата и Айшолпан, а дражированные семена в наших исследованиях в течение 10 дней не проросли вообще.

Установлено, что среди выделенных микроорганизмов (рис. 1) в максимальном количестве была представлена грибная флора – 53 %, затем бактериальная – 23 %, актино-мицеты – 16 % и в наименьшем количестве дрожжи – 8 %.

Таблица 1

Результаты определения энергии прорастания и лабораторной всхожести семян различных сортов сахарной свеклы

Сорта Энергия прорастания, % Лабораторная всхожесть, % Всего семян, шт. Непроросших, шт. Айшолпан 21 50 34 7 Тараз 3 15 33 28 Константа 21 53 34 16 Аксу 4 44 59 33 Руслан 31 91 32 3 Веста 27,2 32 33 1 Финал (семена дражированные) 0 0 34 34 дрожжи 8% актиномицеты 16% грибы 53%

бактерии 23%

■ грибы ■ бактерии ■ актиномицеты ■ дрожжи

Рис. 1. Соотношение микроскопических организмов, паразитирующих на семенах различных сортов сахарной свеклы, %

Идентификация отобранных штаммов микроорганизмов с помощью классических микробиологических методов показала, что представители грибной флоры отнесены к родам: Alternariaalternata, Cladosporiumsp., Mucorsp., Fusariumsp ., Penicilliumsp., Asper-gillussp.

Установлено, что наибольшую опасность представляют Alternariaalternata, Fusariumsp. Эти фитопатогенные микроскопические грибы являются возбудителями корнееда сахарной свеклы.

Как видно из данных табл. 2, наиболее часто встречающимися микроорганизмами являются грибы рода Alternaria (на околоплоднике 36,6 %, внутренняя инфекция 37 %) и Fusariumsp. (на околоплоднике от 5,3 % до 15,8 %, внутренняя инфекция 6 %). Почти на всех семенах встречался гриб Penicillium- claucum (на околоплоднике 11,1 %, внутренняя инфекция 5,3 %).

Таблица 2

Частота встречаемости микроорганизмов грибной флоры на поверхности семян сахарной свеклы, %

Виды микроорганизмов	Частота встречаемости, %
	Околоплодник	Внутреннее инфицирование
Alternariaalternata	36,6	37,0
Aspergilusflavus	10,5
Botrytis cinerea	6,3	5,3
Cladosporium sp.	5,8
Fusariumoxisporum	15,8	5,3
Fusarium sp.	5,3
Penicilliumclaucum	11,1	5,3
Mucor sp.	10,6

Fusarium sp.

Рис. 2. Не проросшие семена сахарной свеклы, пораженные Fusarium sp.

Таблица 3

Патогенная грибная микрофлора, выделенная с поверхности семян сахарной свеклы

Продолжение табл. 3

2                                            3

Penicilliumclaucum

Aspergilusflavus

Mucor sp.

Окончание табл. 3

2                                            3

Botrytis cinerea

Cladosporium sp.

Бактериальная флора (рис. 3) представлена родами – Pseudomonas, Bacillus, Paenibacillus. Дрожжи и дрожжеподобные микроорганизмы (2 изолята) были представлены родами Cryptococcus, Saccharomyces. Актиномицеты представлены родом Streptosporangium.

Можно сказать, что в комплексе семенных микроскопических грибов в свеклосеющих регионах Казахстана доминирует род Alternaria. Также часто встречаемыми были в микрофлоре семян Fusarium и Penicilliumкак по численности, так и по встречаемости, которые являются при определенных условиях (высокая влажность и оптимальная температура) являются возбудителями болезни – корнеед.

Следовательно, при разработке мер предохранения семян сахарной свеклы, следует учесть указанные результаты исследований и подбирать, соответственно, препараты, активные по наличию указанных микроорганизмов.

Заключение

В настоящее время при посевах сахарной свеклы используются сорта и гибриды отечественной и иностранной селекции, в последнее время гибриды иностранной селекции вытесняют с рынка отечественные семена. Причины доминирования семенного материала иностранной селекции заключаются в неудовлетворительной подготовке отечественных семян к посеву, не отвечающих современным требованиям, и неразвитость отрасли семеноводства. На плантациях сахарной свеклы в настоящее время отмечается широкое распространение грибных и бактериальных болезней. Весь этот комплекс болезней наносит существенный вред свекловодству, ухудшает качества продукции и их лежкость в период хранения.

В лабораторных условиях выделены и изучены микроорганизмы с семенного материала сахарной свеклы путем смыва. Проведены исследования по изучению микроорганизмов, заселяющих поверхность семян с раз-

Рис. 3. Бактериальная флора, выделенная с поверхности семян сахарной свеклы

личных регионов свеклосеяния и их видовой состав, а также частота их встречаемости.

В результате лабораторных работ энергия прорастания и лабораторная всхожесть высокой была у сорта Руслан (31 и 91 %). Несколько ниже эти показатели были у сорта Констата и Айшолпан. Дражированные семена сорта Финал (Россия) в наших исследованиях в течение 10 дней не проросли вообще. Нами установлено, что максимальное количество выделенных микроорганизмов была представлена грибной флорой – 53 %, затем бактерии – 23 %, актиномицеты – 16 % и наименьшее количество дрожжей – 8 %.

Идентификация штаммов показала, что в основном семена были поражены представителями грибной флоры Alternariaalternata, Cladosporiumsp., Mucorsp., Fusariumsp ., Penicilliumsp., Aspergillussp. Наибольшую опасность представляют Alternariaalternata, Fusariumsp. , эти фитопатогенные микроскопические грибы являются возбудителями корнееда сахарной свеклы.

Следовательно, при разработке мер предохранения семян сахарной свеклы следует учесть указанные результаты исследований и подбирать, соответственно, препараты, активные по наличию указанных микроорганизмов.