Методы культивирования возбудителя ранней пятнистости и оценки устойчивости растений к заболеванию (стр. 1 из 4)

Введение

Томаты принадлежат к важным овощным культурам, они поражаются многими заболеваниями, которые ведут к снижению урожая, и одним из наиболее опасных заболеваний является ранняя пятнистость (альтернариоз) томатов. Эта болезнь, вызываемая грибами Alternaria solani (Sorauer (1896)) и, Аlternaria alternata f. sp. lycopersici (Grogan, Kimble & Misaghi 1975), является одной из наиболее распространенных заболеваний томатов. Ранняя пятнистость может встречаться в различных почвенно-климатических условиях, но наиболее сильно проявляется в областях с обильной росой, дождями и высокой влажностью. У томатов заболевание вызывает увядание рассады, затем гниль шейки, повреждения листьев, стеблей и гниль плодов. Заражение растений может привести к полной потере урожая. Ранняя пятнистость увеличивает восприимчивость растений к другим инфекциям, путем уменьшения фотосинтетической поверхности листа, увеличения дисбаланса между питательным требованием плодов и поставкой питательных веществ листьями [2].

Поэтому на сегодняшний день борьба с альтернариозом томатов является актуальной.

Для контроля заболевания используют устойчивые сорта, а также обработку растений фунгицидами. В настоящее время используемые фунгициды утрачивают свою активность и вызывают экологические проблемы (загрязнение окружающей среды). Поэтому целесообразнее использовать наиболее современные классы фунгицидов, которые не токсичны и основаны на возможности индукции в растениях системной устойчивости.

На сегодня в научной литературе отсутствуют однозначные данные о возможности индукции системной устойчивости у растений томата к ранней пятнистости, в связи с чем данный вопрос имеет большое практическое и теоретическое значение.

Целью работы было отработка методов культивирования возбудителя ранней пятнистости и оценки устойчивости растений к заболеванию. На данном этапе были поставлены такие задачи:

- изучить научную литературу по данному вопросу;

- выделить возбудителя заболевания в чистую культуру;

- отработать методы оценки устойчивости растений томатов к ранней пятнистости.

гриб токсины инокуляция растение


1. Обзор литературы

1.1 Биологические особенности возбудителей ранней пятнистости Alternaria solani и Alternaria alternata f. sp. lycopersici

A. solani впервые описали в 1896 (Ellis & Martin) Sorauer [9].

Гриб принадлежит к отделу Ascomycota, подотделу Pezizomycotina, классу Dothideomycetes, подклассу Pleosporomycetidae, порядоку Pleosporales, семейству Pleosporaceae [Index]. А. solani принадлежит к многоспоровой группе в пределах рода Alternaria, которая характеризуется отдельными конидиями, иногда по 2 в цепочке. Конидиеносцы до 110 мкм длиной, 6-10 мкм толщиной. Конидии А. solani прямые, слегка изогнутые, обратно-булавовидные, удлиненно-овальные, клювоподобные, суживающиеся в длинный акрогенный отросток одинаковый по длине или, чаще, длиннее тела конидии. Отростков может быть 2-3. Окраска конидий светло-зеленоватая; старея конидии становятся темно-желтыми, бурыми, с 9-11 поперечными и 1-3 продольными перегородками. Тела конидий – 62-235 Ч 13,5-27 мк, по другим данным – 90-140 Ч 12-20 мк, 104-200 Ч 15-25 мк; размеры акрогенного выроста – 40,5-202 Ч 2,5-5 мк. Общая длина конидий – 120-130 мк, иногда до 150-300 мк [2].

А. solani явялется некротрофным патогенном. Она не имеет известной половой стадии или перезимовывающих спор [8].

Цикл развития простой, включающий в себя грибницу и бесполое конидиальное спороношение. Если спора находится в семени, гриб может инфицировать проросток сразу после того, как семя проросло. В других случаях споры переносятся ветром на растение, где начинается инфицирование [18].

При достаточной влажности и температуре (20-25 °С) конидия прорастает и формирует несколько ростовых трубок. Они впоследствии проникают в эпидермальную клетку хозяина непосредственно, используя апперессорию, или они проникают через раны. Проникновение может происходить, при температуре между 10 и 25 °С. Колонизация хозяина облегчена благодаря использованию ферментов, которые разрушают клеточную стенку хозяина и благодаря токсинам, которые убивают клетки хозяина и позволяют патогену получать питательные вещества из мертвых клеток. Повреждения становятся видимыми через 2-3 дня после инфицирования, продукция спор начинается через 3-5 дней [3].

Зимует гриб на послеуборочных остатках вегетативной массы в виде мицелия или конидий, а иногда и в сухих остатках пораженных плодов. Относительно короткий цикл болезни делает возможным полицикличность инфекции [3].

Жизненный цикл А. solani включает как почвенную и семенную стадии, так и стадию переноса по воздуху, поэтому патоген трудно контролировать посредством севооборота и очистки [3].

A. alternata f. sp. lycopersici впервые описали в 1975 г. Grogan, Kimble и Misaghi

Гриб относится к отделу Ascomycota, подотделу Pezizomycotina, классу Dothideomycetes, подклассу Pleosporomycetidae, порядоку Pleosporales, семейству Pleosporaceae [9]. Грибные колонии обычно от черных до серых. Конидиофоры одиночные или в маленьких группах. Они могут быть простыми или разветвленными, прямыми или извилистыми. Цвет от бледного до оливкового или золотисто-коричневого. Они гладкие и могут быть 50µm в длину и 3-6µm в ширину с одной или несколькими конидиальными «шрамами». Конидии длинные, разветвленные, могут быть яйцевидными или эллипсоидными. В случае эллипсоидных, они без носика, обычно они имеют короткий конический или цилиндрический носик. Конидии от бледных до золотисто-коричневых. Они гладкие или нет, с 1-8 поперечными и продольными или наклонными перегородками. Их полная длина 20-63(37)µm и 9-18(13)µm ширина, в самой широкой части. Носик может быть 2-5µm в ширину, и примерно одна треть длины конидии.

Жизненный цикл. Первоначально конидия приземляется на листья, ближайшие к земле и прорастает, формируя одну или более ростовые трубки [19].

Первая линия защиты, которую следует преодолеть грибу – это кутикула, которая состоит из кутина и восков. A. alternata f. sp. lycopersici секретирует эндоглюканазу, синтез которой вызван патоген-индуцированным возрастанием рН на растение хозяине. Эндоглюконазы и экзоглюконазы участвуют в патогенном процессе A .alternata f. sp. lycopersici [18].

Проникновение осуществляется через края листьев, раны, или непосредственно путем формирования апперессория. После проникновения гифа растет межклеточно, и в первую очередь наблюдается разрушение средней ламеллы. Сначала наступает коллапс эпидермальных клеток, затем губчатой паренхимы, и в конце палисадных клеток. Грибы обширно растут на мертвых тканях. Конидиофоры развиваются в концентрических кольцах или зонах через несколько дней после проникновения на обратной стороне листа.

Грибы зимуют на лигнифицированных растительных остатках [19].

1.2 Патологический процесс Alternaria solani и Alternaria alternata f . sp . lycopersici у растений томатов

1.2.1 Симптомы заболеваний, вызванных грибами рода Alternaria

Грибы Alternaria solani и Alternaria alternata f. sp. lycopersici – лиственные патогенны, которые вызывают относительно медленное разрушение тканей хозяина через уменьшение фотосинтетического материала. Род Alternaria обычно поражает воздушные части хозяина. Симптомы начинаются с маленьких, округлых, темных пятен. По мере развития болезни пятна могут увеличиваться до 1 см или более в диаметре и они обычно серые, серовато-коричневые, или ближе к черному цвету. Из-за колебаний внешних условий, патоген растет не равномерно, и пятна развиваются на целевых образцах в виде концентрических колец. В тех случаях, когда листья томатов достаточно велики, что на них наблюдается неограниченное развитие симптомов болезни, пятна, вызванные Alternaria рассматриваются как таковые, которые вызваны другими патогенами, которые вызывают такую же диагностику. Повреждения также часто покрыты тонким, черным, нечетким налетом, это спороношение грибов рода Alternaria на погибающих тканях хозяина [7].

Темные, вдавленные поражения обычно встречаются на корнях, клубнях, стеблях и плодах. Грибы могут спороносить в этих язвах, вызывая тонкий, черный, бархатный рост грибов и спор, чтобы покрыть пораженный участок [7].

Alternaria solani и Alternaria alternata f. sp. lycopersici также продуцируют токсины, которые диффундируют в ткани хозяина. Поэтому наблюдается желтый ареол, который погружается в здоровые ткани хозяина, которые окружают пораженный участок [7].

1.2.2 Биосинтез токсинов грибами рода Alternaria

Фитотоксины – низкомолекулярные компоненты, которые не требуются для нормального развития и воспроизводства. Основываясь на избирательности, фитотоксины могут быть разделены на 2 категории: неспецифические токсины и специфические. В целом, неспецифические токсины оказывают относительно умеренные фитотоксические эффекты, они охватывают широкий спектр разновидностей растений и рассматриваются как дополнительный фактор болезни, например механизм проникновения и ферментативные процессы. Хотя они обычно действуют как вирулентные факторы и усиливают тяжесть симптомов болезни, они не обязательно требуются для возникновения болезни т. к. они также токсичны для растений, не входящих в круг хозяев патогенна.

Для рода Alternaria многие неспецифические токсины были определены, но действие только нескольких из них было изучено в деталях [18].

Специфические токсины участвуют в развитии нескольких заболеваний. Они обычно оказывают серьезные эффекты на достаточно узкий круг хозяев, и являются обязательным фактором для развития заболевания. Токсины, синтезируемые этими патогенами разнообразны по химическому составу, от низкомолекулярных вторичных метаболитов до белков [18].

Хотя место действия токсинов грибов рода Alternaria разнообразно, в конце они все вызывают смерть клеток хозяина [18].

1.2.3 Токсины Alternaria solani

Неспецифические токсины

12 токсинов идентифицировано в культуральных фильтратах A. solani. Среди них альтернариевая кислота и соланопирон А, В и С, альтернариол (AOH) и альтернариол монометиловый эфир (alternariol monomethyl ether (AME)), макроспорин способны вызывать некротические повреждения растений томата [8].