Способы заражения и оценки зерно-бобовых культур на устойчивость к патогенам:
Способы идентификации рас патогена

автор:

Физиологическую расу облигатных паразитов устанавливают по способности к восприимчивости или устойчивости группы сортов питающего вида (рода) растения при искусственном заражении изучаемыми биотипами патогена. В пределах расы могут быть биотипы, неодинаково реагирующие на метеорологические факторы. При разработке методики определения рас паразитов следует решить три вопроса:

  • деление изолятов;
  • выявление характера патогенности;
  • выбор сортов-дифференциаторов.

Изолят — это потомство генетически однородных генотипов в гаплоидной или диплоидной стадии — в последнем случае он может быть гомо- или гетерозиготным. Сорт-дифференциатор представляет из себя генотип, несущий ген устойчивости против определенной расы патогена. Приоритет открытия рас паразитов принадлежит Баррусу, указавшему в 1911 году на существование рас антракноза, по-разному поражающих сорта фасоли..

После обоснования Флором теории „ген-на-ген“ при выявлении рас паразита и сортов-дифференциаторов растения-хозяина в исследованиях стал господствовать генетический подход вместо эмпирического. Расовое разнообразие паразита можно устанавливать с помощью специально созданных моногенных линий растений с известными генами устойчивости, а биологическую специализацию паразитов необходимо изучать по всему кругу растений-хозяев, включая дикие виды.

Для облигатных грибных возбудителей болезни изоляты можно анализировать тремя наборами дифференциаторов:

  • международным, если он имеется;
  • изогенными линиями, имеющими по одному гену расоспецифической устойчивости;
  • районированными сортами и донорами устойчивости из мировых коллекций различных генбанков.

Реакцию сортов-дифференциаторов сои на инокуляцию отдельными клонами пероноспороза (Р. manshurica) учитывали по качественной шкале:

  • иммунный;
  • мелкие пятна, менее 0,5 мм в диаметре;
  • заметные, ограниченные хлоротичные зоны неправильной формы до 2 мм в диаметре;
  • хлоротичные зоны до 4 мм в диаметре;
  • большие хлоротичные зоны, равномерно покрывающие большую часть листа.

Показатели 1—2 рассматривают, как градации устойчивости, 3—5 -восприимчивости. В результате по реакции 11 сортов-дифференциаторов сои было идентифицировано 15 рас возбудителя.

Если у облигатных паразитов определение физиологических рас производится только по характеру патогенности — вирулентности, то для факультативных паразитов и сапрофитов применяется несколько другой подход. Известно, что последние хорошо произрастают на искусственных средах и действуют на растения сильными токсинами. Поэтому, наряду с оценкой вирулентности выделенных биотипов анализу подвергается токсичность и особенности развития на искусственных средах, которые отличаются большей фенотипической изменчивостью, чем вирулентность у облигатных паразитов.

Для бледнопятнистого аскохитоза (А. pisi) была разработана шкала (табл. 1), учитывающая поражение листьев и стебля, которая была использована для идентификации рас патогена. В этом случае с помощью 7 сортов-дифференциаторов было идентифицировано 4 расы паразита (табл. 2).

Овчинникова и Андрюхина в результате многолетнего изучения около 2000 образцов гороха из мировой коллекции ВИР отобрали сорта-дифференциаторы тёмнопятнистого аскохитоза (М.pinodes Mp) при отношении вирулентных клонов к проверяемым не выше 50%. В число новых для дифференциации рас Мр вошли следующие сорта: Геро (кат. ВИР 4833), Пелюшка Ступницкого (5144), Розово-Цветущий (4890), Пионер 1 (4832), Ульяновский 68, Орловский 29. Перед инокуляцией сортов-дифференциаторов популяции Мр раскладывали на клоны, число которых в каждой популяции должно быть не менее 75—100. Для выделения клонов конидиальную суспензию популяции возбудителя высевали на овсяный агар; в среду добавляли медицинскую (бычью) желчь для ограничения роста колоний из расчета 25 мл на 1 л среды.

Таблица №1
1. Шкала устойчивости сортов-дифференциаторов гороха к изолятам А. pisi.
Степень устойчивостиИндекс реакцииХарактеристика реакции
листьястебель
ВысокоустойчивыйА1Мелкие единичные
Относительно устойчивыйВ2Пятна большие, без пикнид
Относительно восприимчивыйС3Некротические пятна, пикниды
Очень восприимчивыйВ4Большие некрозы, обилие пикнид
ВысоковосприимчивыйЕ5Растения погибают

Для посева использовали суспензию с концентрацией 5—8 спор в поле зрения микроскопа при 80-кратном увеличении. Затем отдельные моноклоновые колонии отсевали на обычный овсяный агар и использовали для заражения растений сортов-дифференциаторов, на которых определяли расовый состав M. pinodes с помощью бензими-дазольного метода. Оценку проводили на отдельных частях листьев гороха, взятых с растений тест-сортов гороха в возрасте 45—50 дней, которые помещали на 0,03% раствор бензимидазола. Отрезки листьев раскладывали на увлажнённую бензимидазолом бумагу и на каждый отрезок наносили по одной капле споровой суспензии каждого клона. Реакции устойчивости учитывали на третьи и восьмые сутки после заражения.

Таблица №2
Устойчивость сортов-дифференциаторов гороха к различным расам А. pisi.
Сорт Раса
1234
W.E.SweetB2B2+C3+C3+
ArthurB2B2C3C2
EhgrassC2C3C2C3
ProfusionB2B2B2+B2+
Kelvedon WonderB1+B2D4B2
SmalltonB2+C3-D4C3+
ValleyB2+C3-D4C3+

При установлении типа реакции сортов гороха на заражение расами Мр использовали следующую шкалу: У — устойчивый, пятна отсутствуют или проявляется сверхчувствительная реакция (СВЧ); В — восприимчивый, пятна крупные, быстро увеличивающиеся в размерах с налётом мицелия или спороношением в виде поверхностных пикнид.

Номера расам присваивали по системе Habgood (1970): каждый сорт получал бинарный номер от 20 до 26 (табл. 3). Для определения номера расы суммируются числа бинарных номеров сортов, проявивших реакцию восприимчивости к клонам. В течение 5 лет с помощью сортов-дифференциаторов выделено 125 физиологических рас М. pinodes. Позднее было установлено, что в основных зонах горохосеяния в России наибольшее распространение имеют три расы М.р. — 0; 62 и 63. Наибольшую опасность представляет раса 63, при заражении которой наступает преждевременное побурение и засыхание листьев. Однако, начиная с 1981 года, в Нечернозёмной зоне России наблюдается значительное снижение доли вирулентных рас 62 и 63 до 2—5%, а в популяции Мр стала преобладать авирулентная раса 0. Соответственно, на естественном фоне наблюдается слабое развитие тёмнопятнистого аскохитоза. Возможно, это связано с интенсивной работой селекционеров института, на протяжении многих лет использующих жесткий инфекционный аскохитозный фон для оценки селекционного материала. При изучении расового состава возбудителей люпина в Российском институте зернобобовых и крупяных культур (ВНИИЗБК) придерживаются следующей последовательности работ: выделение патогена в чистую культуру; размножение на питательной среде; определение вирулентности клонов; идентификация расового состава возбудителя.

Таблица №3
Номенклатура рас Mycosphaerella pinodes.
Номер расыТест-сорта и их бинарные номера
ГераПелюшка Ступин­скогоРозовый ЦветущийПионер 1Высоко­белковыйУльянов­ский 68Орлов­ский 29
2 62 52 42 32 22 12 0
0УУУУУУУ
6УУУУВВУ
15УУУВВВВ
72ВУУВУУУ
96ВВУУУУУ
125ВВВВВУВ