Видовой состав возбудителей фузариоза сои и их патогенность

Встановлено шкідливість фузаріїв в результаті проявлення кореневої гнилі та в’янення рослин сої в умовах східної частини Лісостепу України. Виділено дев’ять видів збудників фузаріозу: Fusarium. oxysporum Schlecht. (Hall.) Raillo, F. culmorum (W.G.Sm.) Sacc., F. moniliforme Sheld., F. solani (Mart.) App. et Wr, F. gibbosum App. et Wr . emend Bila, F. sambucinum Fuck., F. avenaceum (Fr.) Sacc., F. graminearum Schw. та F. sporotrichiella Bilai. Визначено частоту поширеності різних видів гриба, з яких в середньому за роки досліджень (2010 – 2012 рр.) найчастіше зустрічалися F. oxysporum — 26,7%, F. solani — 14,5%, F. moniliforme — 14,4% та F. sambucinum — 13,7%. Найбільш патогенними (понад 50% уражених проростків) виявились такі види збудників: F. oxysporum, F. culmorum, F. avenaceum, F. graminearum.

Ключові слова: соя, фузаріоз, поширеність, гриби роду Fusarium, популяція, патогенність

© Copyright: www.digitaljournal.com

Соя — унікальна продовольча, кормова і лікарська рослина, яка багато років належить до найважливіших стратегічних культур світового землеробства. Останніми роками в Україні спостерігається підвищений інтерес до вирощування сої, що засвідчує і явна тенденція до збільшення площ її посіву. Але урожай культури значно знижують шкідливі комахи, кліщі та збудники грибних, бактеріальних і вірусних хвороб. У нашій країні втрати від шкідливих організмів сягають 40-50%, а загальносвітові — 33% [1]. Фузаріоз сої розповсюджений у багатьох країнах світу і останніми роками проявляє тенденцію до подальшого посилення шкідливості.

До зони сильної шкідливості гриба відносяться Молдова, причорноморські області України та орні землі з посівами сої в Ростовській області, Краснодарському і Ставропольському краях Росії. У нашій країні фузаріоз відомий у всіх районах вирощування культури.

Симптоми проявлення фузаріозу на сої досить різноманітні: коренева гниль, некроз сім’ядолей, загнивання точки росту, загибель проростків ще до виходу на поверхню ґрунту, в`янення, щуплість насіння і зниження їх схожості [2].

Інтенсивність розвитку хвороб на посівах зернобобових культур залежить від багатьох факторів, в тому числі і від видового складу збудників. В свою чергу видовий склад та розповсюдження кореневих гнилей сої змінюється в залежності від погодних умов, сортового набору зразків, що вирощуються, рівня їх стійкості та умов навколишнього середовища. При створенні конкурентоспроможних сортів сої необхідною умовою є моніторинг місцевих популяцій збудників хвороб з метою визначення їх видового складу і рівня патогенності [3].

Соя є сприйнятливою до 13 видів фузаріїв [4-6]. Дослідження, проведені К. М. Шендрик [7] свідчать, що в Лісостеповій зоні України на розорюваних чорноземах переважають і виділяються в основному з верхніх шарів ґрунту різні за патогенністю види фузаріїв: F. oxysporum Schleht, F. culmorum (W.G.Sm.) Sacc.; F.sambucinum Fuck var. minus Wr., F. moniliforme Sheld.

Метою наших досліджень було визначення видового складу збудників фузаріозу сої в умовах східної частини Лісостепу України та встановлення рівня їх патогенності.

Матеріали та методика досліджень.

Дослідження проводили впродовж 2010-2012 рр. Стаціонарні досліди були закладені у посівах лабораторії рослинництва та сортовивчення ІР ім. В. Я. Юр’єва НААН у відповідності до методів польового досліду [8]. Мікологічні дослідження видового складу збудників кореневої гнилі сої проводили у лабораторії імунітету рослин до хвороб і шкідників згідно методів В. Й. Білай [4]. Матеріалом для досліджень були сорти сої різних груп стиглості, вирощені за різних умов агротехніки (попередник, система живлення, строк сівби, обробіток ґрунту). Візуальний огляд кореневої системи рослин з наступним виділенням збудників в чисту культуру та подальшим аналізом під мікроскопом проводили за загальноприйнятими методиками [9]. Патогенність визначали в лабораторних умовах шляхом розкладання на целофанові диски у чашках Петрі проростків ранньостиглого сорту сої Романтика за методикою М. П. Лісового, О.І. Кондратюк, А. К. Парфенюк [10].

Результати досліджень.

В результаті фітопатологічних досліджень було встановлено, що кореневу гниль та в’янення сої у східній частині Лісостепу України викликають фузарієві гриби.

Переважна більшість із досліджених рослин сої була уражена одним із видів фузаріїв. Однак, з окремих хворих рослин виділено по два, а інколи і по три види збудників, що свідчить про спільний розвиток видів Fusarium spp. В результаті ідентифікації популяції збудників кореневої гнилі виділених з тканин уражених на різних етапах розвитку рослин сої, встановлено, що дана популяція представлена дев’ятьма видами грибів з роду Fusarium.

За систематикою запропонованою В. Й. Білай [4], виділені види збудників належать до секцій: Discolor Wr. emend Bilai — Fusarium culmorum (W.G.Sm.) Sacc., Fusarium gibbosum App. et Wr. emend Bilai та F. sambucinum Fuck.; Roseum Wr. emend Bilai — F. avenaceum (Fr.) Sacc; Elegans (Wr.) Snyd et Hans. emend Bilai — F. oxysporum Schlecht. (Hall.) Raillo і F. moniliforme Sheld., Martierella Wr. emend Bilai — F. solani (Mart.) App. et Wr., Sporotrichiella Wollenw. emend Bilai — Fusarium sporotrichiella Bilai.

Виділені нами види збудників фузаріозу характеризуються певними морфологічними особливостями.

Fusarium oxysporum (Schlecht.) Snyd.et Hans — збудник трахеомікозного в`янення і кореневої гнилі. Має близько 80 більш-менш спеціалізованих форм. Уражує понад 150 видів рослин. На живильному середовищі утворює плівчасто-павутинні, білі, персикові, пурпурні, фіолетові колонії. Макроконідії зазвичай утворюються у повітряному міцелії, веретеноподібно-серповидні, еліпсоідально вигнуті, з тонкою оболонкою, з 3-5 перегородками, 25-60×3,5-5 мкм, з ніжкою або сосочком біля основи. Мікроконідії рясні подовжено-еліпсоїдальні, прямі або зігнуті, 5-10×2,0-3,5 мкм. Хламідоспори кулеподібні, верхівкові або проміжні.

F. culmorum (W.G.Sm.) Sacc. — збудник кореневої гнилі злакових культур. Повітряний міцелій білий, блідо-оливково-жовтий, охряно-темно-червоний, пухнастий, добре розвинений. Строма блідо-вохряна, жовто-коричнева, коричнево-червона. Макроконідії веретеноподібно-серповидні, еліптично вигнуті, в середній частині конідії майже прямі, мають більш широкий діаметр центральних клітин, з короткою, раптово звуженою у вигляді сосочка подовженою і загнутою верхньою клітиною, з більш-менш ясно вираженою ніжкою або сосочком біля основи, з 3-5, рідше 6-8 добре помітними перегородками, в масі жовтуваті, рожеві, світло-коричневі. Макроконідії з 3 перегородками — 15-56×3,7-11,5 мкм, з 5 — 20-88×4,7-12,5 мкм. Хламідоспори проміжні. Мікроконідії відсутні.

F. moniliforme Sheld. — викликає рожеву плісняву кукурудзи, фузаріоз стебел рису, а також гнилі. Повітряний міцелій добре розвинений, плівчасто-павутинистий, спочатку рожевуватий, з віком інтенсивно рожевий. Строма винно-рожевого кольору. Макроконідії шилоподібні, злегка серповидні, слабко звужуються до обох кінців, з чітко вираженою ніжкою або сосочком біля основи, з 3-5, (рідше 6) перегородками. З 3 перегородками 20-27×4,0-4,7 мкм та з 5 — 45-50×5,0-5,6 мкм. Мікроконідії ланцетоподібні, овальні, яйцеподібні, звужені біля основи, одноклітинні або з однією перетинкою, утворюються у ланцюжках або псевдоголовках у вигляді порошкоподібної маси, одноклітинні, 7-8×2-4 мкм. Типові хламідоспори відсутні.

F. solani (Mart.) App. et Wr. — викликає кореневу, стеблову та плодову гнилі. Описано понад 20 спеціалізованих форм. Повітряний міцелій пухнастий або плівчастий, білий, строма фіолетово-кармінова. Макроконідії веретеноподібно-серповидні, еліпсоїдальні, вигнуті, з ніжкою або сосочком біля основи, з 3-5 перегородками, однакового діаметра майже по усій довжині 20,0-44,1×3,6-4,5 мкм; з 5 перегородками 24-49×3,0-4,9 мкм. Мікроконідії одноклітинні, більш-менш диференційовані від макроконідій, 5-14×2,5-4,0 мкм. Хламідоспори гладкі, багаточисельні.

F. gibbosum App. et Wr. emend Bilai — збудник кореневої гнилі. Повсюдно відмічається на гниючих коренях буряків, плодах томатів, насіння і сходах сої, ґрунті і на інших субстратах. Повітряний міцелій від світло-кремового до коричневого кольору, добре розвинений. Строма кремово-коричневий, рідше криваво-червоно-коричнева. Макроконідії веретеноподібно-серповидні, з найбільшим діаметром посередині, параболічно або гіперболічно зігнутою верхньою клітиною, з 5 (рідше 3-4) перегородками, з чітко вираженою ніжкою, в масі білуваті, охряні або рожеві. Макроконідії з 3 перегородками — 25-56×3.7-5 мкм, з 5 — 20-70×3,7-6 мкм. Мікроконідії зустрічаються рідко. Хламідоспори рясні, гладкі або злегка бородавчасті.

F. sambucinum Fuck. — викликає гниль плодів цитрусових, буряків, плодів огірків, бананів, зернівок і стебел кукурудзи та інших злаків, бульб картоплі. Колонії пухнасті, рожевувато-помаранчеві, персикові, охряні. Макроконідії веретеноподібно-серповидні, еліптично вигнуті, з короткою дзьобоподібно-загнутою верхньою клітиною та ніжкою біля основи, звичайно з 3 перегородками, 30-60×4-6 мкм, рідше з 5 — 20-40×3-6 мкм. Мікроконідії відсутні. Хламідоспори проміжні, в ланцюжках, вузлах або поодинокі.

F. avenaceum (Fr.) Sacc. — збудник кореневої та стеблової гнилі зернових та зернобобових культур, фузаріозу колосу злаків, один із збудників фузаріозного побуріння льону-довгунцю. Колонії з добре розвиненим повітряним міцелієм, повстяно-пухнасті, строма незабарвлена. Макроконідії шилоподібні, однакового діаметра по усій довжині, з обох кінців звужені, більш-менш вигнуті, з чітко вираженою ніжкою біля основи, з 3-5 перегородками; з 3 перегородками 35-55×3,0-3,7 мкм, з 5 — 40-65×3,5-4,5 мкм. Мікроконідії та хламідоспори відсутні.

F. graminearum Schw. Зустрічається переважно як паразит хлібних злаків на зернівках (викликає явища «п`яного хліба»), колосках, стеблах, коренях, іноді на рослинах інших сімейств, у ґрунті. Повітряний міцелій добре розвинений, пухнастий, білий, біло-рожевий, криваво-червоний. Строма темно-кремова, охряно-оливкова. Макроконідії веретеноподібно-серповидні, еліптично вигнуті, з поступово звуженою верхньою клітиною, з чітко вираженою ніжкою біля основи, зазвичай з 5 перегородками; з 3 перегородками — 25-66×3-6 мкм, з 5 — 35-75×3,2-6 мкм. Мікроконідії часто відсутні. Хламідоспори не чисельні, в міцелії, проміжні, часто відсутні.

F. sporotrichiella Bilai — збудник пліснявіння, або фузаріозу, зерна злаків. Повітряний міцелій високий, білого, біло-рожевого або червоного кольору. Строма кроваво-червона, охряно-жовто-бура, рідше не забарвлена. Макроконідії веретеноподібно-серповидні, з поступово звуженою, не видовженою верхньою клітиною і з більш-менш ясно вираженою ніжкою, іноді має вигляд сосочка, зазвичай з 5 перегородками 26-48×3.8-5 мкм, з 3 — 17-28×3,8-4,5 мкм. Мікроконідії грушевидно-лимоноподібні, 3,8-12,5×3.8-6,6 мкм. Хламідоспори чисельні, зібрані в ланцюжках.

Гриби, як і всі інші організми, реагують на зміну факторів навколишнього середовища. Широке розповсюдження одних видів грибів і вузьколокальне — інших, регулярні епіфітотії в одних регіонах і незначний розвиток хвороби в інших, в першу чергу, пов’язаний з умовами середовища.

Отримані дані підтверджують, що збудникам фузаріозних хвороб притаманні пристосувальні реакції, які дозволяють їм існувати в мінливих ґрунтово-кліматичних умовах. Тому наші дослідження були зосереджені саме на видовому їх різноманітті від погодних умов вегетаційного періоду.

В результаті щорічного визначення частоти поширеності різних видів збудників фузаріозу сої серед популяції гриба встановлено, що в середньому за роки досліджень найчастіше зустрічалися F. oxysporum (26,7%), F. solani (14,5%) та F. moniliforme (14,4%) (рис. 1). Далі за ступенем розповсюдженості були види F. sambucinum (13,7%), F. gibbosum (9,3%), F. sporotrichiella (7,2%). А найменш поширеними — F. graminearum (6,2%), F. culmorum (5,7%) та F. avenaceum (2,4%).

Найбільш широкий видовий склад збудників фузаріозу сої виявлений у 2010 та 2011 рр. (табл. 1).

Сприятливі для розвитку фузаріїв погодні умови 2010 (ГТК=1,01) та 2011 рр. (ГТК=1,36): достатня вологість і оптимальна температура ґрунту, призвели до накопичення збудників у ґрунті, що проявилося в ураженні рослин сої широким колом збудників.

Так в умовах 2010 року у різні фази розвитку сої виділені вісім (F. oxysporum, F. culmorum, F. moniliforme, F. solani, F. sambucinum, F. avenaceum, F. graminearum та F. sporotrichiella), а у 2011 році — дев’ять видів збудників (F. oxysporum, F. culmorum, F. moniliforme, F. solani, F. gibbosum, F. sambucinum Fuck., F. avenaceum, F. graminearum та F. sporotrichiella). Не дивлячись на те, що у попередній рік накопичилась достатня кількість інокулюму і широке коло збудників, у 2012 році кількість виділених видів дещо зменшилась і складала шість (усі вище зазначені, окрім F. sambucinum, F. avenaceum та F. graminearum). Можливо це пов’язано з посушливими погодними умовами у 2012 році (ГТК=0,67): низька вологозабезпеченість і високі середньодобові температури повітря стали несприятливими для окремих видів грибів р. Fusarium.

Швидкість росту і утворення спороношення відіграють значну роль у конкуренції за колонізацію субстрату. Оптимальна температура для росту різних видів в лабораторних умовах на живильному середовищі має відмінності: в середньому ізоляти гриба F. graminearum краще ростуть при 25°С, F. culmorum — 20-25 °С, F. avenaceum — 20 °С.

Погодні умови навесні 2010 року (ГТК=1,01) склалися сприятливими як для росту і розвитку сої, так і для фузарієвих грибів: рясні дощі протягом двох тижнів перед та під час сівби, забезпечили накопичення достатніх для проростання насіння і розвитку фузаріїв запасів вологи, що обумовило ураження рослин сої широким комплексом збудників. Але за умов недостатнього зволоження у другій половині вегетаційного періоду культури спектр збудників різко зменшився і коренева гниль та в’янення сої обумовлені трьома видами F. oxysporum, F. solani, F. sporotrichiella. Саме ці збудники переважали в умовах посушливого 2012 року (ГТК=0,67). Отже, закономірності мінливості видового складу збудників фузаріозу сої співпадають із зміною гідротермічного режиму періодів вегетації культури.

Таким чином, щорічно популяція збудників фузаріозу сої складалась із п’яти видів: F. oxysporum, F. culmorum, F. moniliforme, F. solani, F. sporotrichiella, які можна вважати найбільш агресивними, конкурентоздатними і адаптованими до коливань гідротермічного режиму. При цьому домінуючим завжди був вид F. oxysporum, частка якого коливалася від 10,6% у сприятливому для розвитку хвороб 2011 році до 40,0% — у посушливому 2012 році. Ураженість рослин сортів сої грибом F. solani за роки досліджень в середньому складала 14,5% (в межах 9,8-21,4%). Третій за середньою кількістю у структурі популяції (14,4%) патоген F. moniliforme. Його частка складала від 9,3% у 2012 році до 21,1% у 2010 році. Питома вага у популяції фузаріїв грибів F. culmorum та F. sporotrichiella, які були також виявлені у всі роки досліджень, складала 5,7 % та 7,2% відповідно. Деякі збудники не були виявлені у мікоценозі посівів сої. Так, F. gibbosum був відсутній у 2010, а F. sambucinum, F. avenaceum, F. graminearum у 2012 році. Аналіз розвитку в агроценозі сої фузарієвих грибів показав, що види F. oxysporum, F. solani і F. sporotrichiella Bilai мають близькі екологічні потреби. Зміни екологічних умов, тягнуть за собою перерозподіл екологічної ніші між патогенами. Збільшення вологості ґрунту обумовлює перехід факультативних паразитів від сапрофітного до паразитичного способу життя, а за посушливих умов коло збудників фузаріозу сої звужується.

Основним критерієм шкідливості збудника є його патогенність, тобто здатність викликати патологічний процес у рослини — живителя. Тому важливим є питання визначення найбільш патогенних форм збудників фузаріозу сої. В результаті штучного зараження проростків ранньостиглого сорту сої Романтика в лабораторних умовах виявлено диференціацію видів фузаріозу за патогенністю.

Збудники F. оxysporum, F. culmorum, F. solani, F. sporotrichiella у всі роки характеризувалися середньою патогенністю (45,9-55,2%). Види F. gibbosum, F. avenaceum, F. graminearum хоча й були досить патогенними (47,2-51,4% уражених проростків), але не в усі роки вивчення були виявлені (табл. 2).

Види F. moniliforme і F. sambucinum в усі роки вивчення були низько патогенними (23,6-34,2%). При цьому їх частка в популяції була досить значною (13,7-14,4%). Це пояснюється тим, що фузарії є обов’язковими компонентами грунтової мікрофлори і за несприятливих для рослин умов переходять до паразитного способу життя. Незалежно від ступеню патогенності в перші дні після інфікування гриби проникають глибоко в тканини рослини і за сприятливих умов можуть розвиватися там. До того ж видів збудників даного роду у ґрунті знаходиться велика кількість і певного рівня патогенності їм достатньо для того, щоб нанести відчутної шкоди рослинам сої.

Висновки.

Таким чином, в умовах східної частини Лісостепу України збудниками фузаріозу сої виявлено дев’ять видів грибів р. Fusarium. Найбільш поширеними, конкурентоздатними, пристосованими до умов навколишнього середовища і шкідливими збудниками сої є види F. oxysporum, F. culmorum, F. solani і F. sporotrichiella. Усі вони характеризуються середньою патогенністю.

Список використаних джерел
• Петренкова В. П. Хвороби і шкідники сої / В. П. Петренкова, І. М. Черняєва, Т. Ю. Маркова, Т. В. Сокол — Харків, 2005. — 40 с.
• Борзенкова Г. А. Видовой состав и патогенность возбудителей фузариозной корневой гнили в условиях средней полосы России / Г. А. Борзенкова // Вопросы физиологии, селекции и технологии возделывания сельскохозяйственных растений. — Орел: Орелиз-дат, 2001. — С. 242-246.
• Петренкова В. П. Теоретичні основи селекції зернобобових культур на стійкість до шкідливих організмів / В. П. Петренкова, Т. В. Сокол, І. С. Лучна. — Харків: Колегіум, 2013. — 200 с.
• Билай В. И. Фузарии. — К.: Наукова думка, 1977. — 443 с.
• Пересипкін В. Ф. Практикум із основ наукових досліджень у захисті рослин / В. Ф. Пересипкін, І. Л. Марков, В. С. Шелестова. К.: Видавничий центр НАУ, 2000 — 176 с.
• Чекалин Н. М. Генетические основы селекции зернобобовых культур на устойчивость к патогенам: Монографія. — Полтава: Інтерграфіка, 2003. — 186 с.
• Шендрик К. М. Етіологія та патогенез кореневих гнилей сої, біологічне обгрунтування заходів обмеження їх розвитку в Північному Лісостепу України // Автореф. дис..... канд. біол. наук. — Київ, 2002. — 21 с.
• Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б. А. Доспехов. -- М.: Агропромиздат, 1985. — 351 с.
• Билай В. И.Микроорганизмы — возбудители болезней растений / В. И. Билай, Р. И. Гвоздяк, И. Г.Скрипаль. — К.: Наукова думка, 1988. — 552 с.
• Лесовой М. П. Внутривидовая дифференциация возбудителей серой и белой гнилей подсолнечника по патогенности / М. П. Лесовой, А. И. Парфенюк, О. К. Кондратюк // Микология и фитопатология. — 1982. — Т. 16, № 3. — С. 260-263.