Способ оценки устойчивости растений подсолнечника к поражению ВотRIтIS cINeRea и SсLеRотINIа SсLеRотIоRUм Советский патент 1993 года по МПК A01H1/04 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, к его разделу селекция и семеноводство технических культур, в частности к селекционной оценке в полевых условиях подсолнечника к поражению белой (Sclerotinia sclerotiorum) и серой (Botrytis. cinerea) гнилями.. Оно может использовать1 ся в селекционных программах, ставящих целью организацию защиты товарных посевов подсолнечника .от эпифитотийного поражения этими грибами.Актуальность проблеммы подтверждается данными Украинского НИИ экономики . им. Шлихтера А.Г. Потери семян подсолнечника (по данным этого института) только по Украинской республике при выращивании в поле составляют 27%, в том числе 13,5% от, поражения растений грибами В. cinerea и S.sclerotiorum. Кроме того от поражения семян этими же грибами теряется еще 22% биологического урожая из-за снижения технологических и посевных показателей качества семян, так как масло их них может

использоваться на непищевые цели, а при посеве оси дают на товарных посевах изре- женные всходы. В одинадцатой пятилетке на Украине производили по 2,2 млн тонн семян подсолнечника ежегодно. Потери оцениваются (в современных ценах на семена подсолнечника) в среднем около 350 млн, рублей в год.

Излучение биологических особенностей эпифитотий этих грибов на товарных посевах подсолнечника, начатое нами еще в 1980 году, позволило установить условия их формирования. В частности, нашими исследованиями теоретически обосновано и экспериментально подтверждено неизвестное ранее явление превращения сапрофитного способа поселения (проникновения) грибов в живые ткани растения-хозяина в феноти- пически паразитный способ. Это явление Связано с жизнедеятельностью тлей и огневок на растениях подсолнечника в фазу фи- зиологической зрелости семянок. Известно, что экскременты тлей и огневок

содержат значительное количество углеводов, минеральных солей и других веществ. У тли они получили название пади или медвяной росы. Являясь компонентом аг- роценоза, падь адсорбирует (улавливает) споры грибов и обеспечивает массовое поселение и проникновение в живые ткани растений-хозяев грибов. В. cinerea и S.sclerotiorum, формирует эпифитотии на производственных посевах подсолнечника. Достоверность полученных выводов статически доказана высокими коэффициентами корреляции между местами поселения на корзинках тлей и огневок и поражением в этих же местах корзинок грибами В. cinerea и S.sclerotiorum (-0,94-1,0) (табл. 1). .

Опираясь на результаты изложенных выше данных нами получены экспериментальная модель пади, приближающаяся по своему биохимическому и минеральному составу к естественной, и получившая название микрокапсула (МК)..Изучая механизмы взаимодействия между МК, спорами грибов, растением-хозяином и средой экспериментально показано, что вступая во взаимодействия эти два компонента обогащают МК биологически активными метаболитами ферменты, токсины (фенолы, глюкозиды и пр.) (табл.2). В новом качестве МК приобретает селективность, то есть способность подавлять жизнедеятельность других грибов и создавать благоприятные условия для прорастания и поселения спор В. cinerea и S.sclerotiorum на тканях живых растений-хозяев (табл.3). Одновременно МК приобретает способность сохранять жизнеспособность спор этих грибов в полевых условиях более 30 дней (табл;4). Обволакивая спору питательной средой создает обо- лочку-чехол. вокруг, споры и ее проростка-генофоры, по аналогии чехлу-гаустории паразитных грибов. Оболочка-чехол вокруг споры является стартовым субстратом, обеспечивающим проникновение генофоры грибов белой и серой гнилей в живые ткани растений-хозяев по типу паразитных грибов. Последующее за этим заселение живого растения происходит по типу сапрофита.

Самозащита растений от поселения гриба в условиях эпифитотии связана с биологической активностью метаболитов на- капливающихся в пади или МК. Содержание и качество их находится в зависимости от устойчивости растения к поражению этими грибами. Восприимчивые формы (сорт Одесский 63, гибриды Одесский 91, Солдор 220. Одесский 96 и линия ВИР 113) обогащают падь или МК такими метаболитами, барьер самозащиты которых

легко преодолевают генофоры прорастающей споры грибов В. cinerea и S.sclerotiorum, проникают в живые ткани растения и поселяются на них. Поражение в данном

случае может достигать уровня 100%.

Иная картина наблюдается на устойчивых растениях (Солнечный 4, ВИР 130 и Югославский местный (к-1725). Фунгицид- нре действие накопившихся в пади или МК

метаболитов прорастающие споры преодолеть не могут, или преодолевают частично. Поражение растений и ее степень снижается до уровня 37,3...56,3% (табл.5).

Важно, что метаболиты МК в обеих слу5 чаях обеспечивают защиту растений от поселения грибов других видов, споры которых в ней всегда присутствуют, так как процесс накопления пади или нанесения МК происходит в полевых условиях без со0 блюдения асептики. Кроме того, опыты с искусственным введением в МК спор грибов других видов и нанесением их на корзинку подсолнечника не обеспечили поселение ни одного из них на живые ткани (табл.3).

5 Положив в основу эти теоретические исследования и экспериментальные данные, мы разработали способ оценки устойчивости растений подсолнечника к поражению В.cinerea и S.sclerotiorum.

0 Из ранее существующих наиболее распространенных способов заражения является опрыскивание растений водной суспензией спор грибов - прототип.

Этот способ (прототип) широко приме5 няется для заражения растений спорами паразитных грибов, которые, как известно, способны (в силу своих биологических особенностей) проникать в ткани живых растений. Для факультативных паразитов этот

0 способ заражения, как в полевых условиях, так и в контролируемых условиях малоэффективен. По нашим данным, при изучении пяти форм подсолнечника (табл.1), максимальное искусственное заражение водной

5 суспензией спор (прототип) у сорта Одесский 63 составило 8,3%. В другом опыте, где заражение аналогичным способом стимули-. ровали добавлением мертвого субстрата (цветками подсолнечника, очищенными от

0 метаболитов двукратным кипячением в во де) поражение растений, изучаемых форм колебалось от 0 до 62,5%. Такое значительное варьирование в поражении вызывает затруднения как в оценке, так и в отборе

5 устойчивых генотипов. Низкая достоверность оценки в полевого отбора при использовании прототипа мало эффективна при селекционном улучшении толерантности (выносливости) подсолнечника к белой и серой гнилям.

Предлагается такой способ полевой оценки и полевого отбора, который устраняет эти недостатки.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Ко времени .инокуляции накапливают необходимое количество спор. Конидиоспоры B.cinerea получают при выращивании чистой культуры гриба до плодоношения на картофельном агаре. По S.sclerotiorum аскоспоры собирают с апо- тенциев, выращенных в почве. Определяют жизнеспособность спор в висящей капле воды в камере Ван-Тигема. Запасы спор хранят в холодильнике.

Приготовление питательной среды. В основу подбора компонентов для приготовления питательной среды избран состав органических и минеральных веществ, входящих в состав пади (медвяной росы). Оптимальный состав питательной среды (МК-2 и МК-4) содержит следующие компоненты:

- углеводы: сахароза - 35 г, глюкоза - 100 г, фруктоза - 50, декстрины - 60 г;

- органические кислоты: яблочная - 0,4 г, винная - 0,1;

- минеральные соли: азотнокислый натрий - 0,15, однозамещенный фосфорнокислый калий - 0,02 г, хлористый кальций - 0,02 г, сернокислый магний - 0,15 г, серное железо - 0,03 г;

- витамины: тиамин - 0,00001, никотиновая кислота - 0,00002 г,, аскорбиновая кислота - 0,002 г;

- растительный белок: обезжиренный хлороформом белок ядер подсолнечных семянок;

- нейтральные красители: тешь казеиновая.

Питательную среду готовят из этих компонентов, содержащихся в одном литре воды, путем подогрева до температуры 100 градусов С и получения массы гелеобразной -консистенции с РН 4...4,5.

Микрокапсула МК-2 готовится непосредственно перед инокуляцией.

Для этого смешивают питательную среду с суспензией спор, в соотношении 10:1. В результате этого происходит обволакивание спор гелеобразной пленкой, которая при инокуляции прочно соединяет споры с тканями растения. Создается чехол для гифы проросшей споры, обеспечивающей поселение.и проникновение ее в живые ткани растения.

Порошковидную микрокапсулу (МК-4) готовят из МК-2, подвергая ее лиофильной сушке.

В формуле представлено минимальное (МК-1) и максимальное (МК-3) содержание

компонентов в питательной среде, которые обеспечивают только частичное (25,7...35,3%) поселение спор на растениях подсолнечника (табл.1).

Инокуляцию растений проводят путем нанесения кисточкой вод обертку корзинки мазка микрокапсулы. Через две-три недели, когда на восприимчивом контроле начнется мицерация тканей, проводят учет

0 количества пораженных растений на изучаемых образцах. Повторно делают учет поражения в фазу хозяйственной спелости корзинки, т.е. на перестое.

П- р и м е р. Полевой отбор генотипов,

5 устойчивых к поселению спор грибов B.c merea из гетерогенного материала на фоне естественно складывающихся условий среды, имеет свои особенности. Этот этап работы осуществляют по следующей мето0 дике.

В фазу начала физиологической спелости под обертку корзинки вводят кисточкой микрокапсулу МК-2. Появление четкой мацерации (гниения) ткани корзинки у боль5 шинства зараженных растений (95-100%) контрольного сорта с высокой восприимчивостью к этому фитопатогену, является сигналом для начала проведения учетов и отборов. Отсутствие к этому времени маце0 рации тканей растения на других инокули- рованНых-МК-2 растениях позволяет приступить к полевой оценке и отбору выносливых генотипов. Со здоровых отобран- ных растений срезают корзинки,

5 обмолачивают их и помещают семена в пакеты. Далее используют их в селекционной или семеноводческой работе, как элитные индивидуальные потомства.

Восприимчивость-невосприимчивость

0 по отношению поразившихся и не поразившихся гнилями растений (%). К пораженным относятся растения, на корзинках которых в месте нанесения окрашенной микрокапсулы наблюдается мацерация ткани. Если в

5 месте нанесения окрашенной микрокапсулы нет мацерации - растение относим к невосприимчивым.

Способ позволяет получать статистически достоверные данные по полевой

0 оценке по полевому отбору из.популяции подсолнечника генотипов с повышенной устойчивостью к поражению белой и серой гнилями. Об этом можно судить на основании данных, приведенных в таблице 1 за

5 1985-1986 гг.

Работоспособность предлагаемого способа излучали на двух группах растений подсолнечника, различающихся, по степени восприимчивости к поражению белой и серой гнилями. Восприимчивые формы: - сорт

- Одесский 63, Факел-1, сортолинейные гибриды - Одесский 91, Одесский 96, Сол- дор 220 и сэмоопыленная линия ВИР 113. Невосприимчивые (толерантные) формы: самоопыленная линия ВИР 130. Солнечный 4, образцы из мировой коллекции ВИР к- 1725 (Югославия).

Опыты закладывали в первой декаде июля, с таким расчетом, чтобы фаза физиологической спелости семян корзинки под- солнечника проходила в период октября. В фазу начала пожелтения корзинки кисточкой в пазуху корзинки (под обертку) делали мазок микрокапсулы со спорами серой гнили или склеротинйи. О результативности способа оценки можно судить по данным, полученным в полевых условиях, которые приводим в табл.1. Восприимчивые формы: Одесский 63, Факел-1, Одесский 91, Одесский 96, Солдор 220 поразились B.cirenea и S.sclerotiorum на 78,7-100,0%. У невосприимчивых форм -- Солнечный .4, ВИР 130 и К-1725, поражение этим же грибом было статистически достоверно ниже и колебалось в пределах 37,4...56,3%..

Формула из обретения 1. Способ оценки устойчивости растений подсолнечника к поражению Botritls cinerea и Sclerotinla sclerotiorum, включаю- щий инокуляцию органов растений спорами грибов и визуальный учет степени развития болезни, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и объективности определения устойчивости, инокуляцию проводят микрокапсулами, представляюими собой смесь суспензии спор патогена питательной средой следующего состава, л:

- 15-55;

-80-120;

- 30-70;

-40-80:

- 0,2-0,6;

-0,05-0,15; , г 0,075-0.225,4

сахароза

глюкоза

фруктоза

декстрины

яблочная кислота

винная кислота

натрий азотнокислый

калий фосфорнокислый однозамещенный кальций хлористый магний сернокислый железо сернокислое тиамин

никотиновая кислота

-0.01-0.03;

-0,01-0,03;

- 0,075-0,225;

-0,015-0,045;

- 0,000005- 0,000015;

-0,001-0,003;

-0.00001- 0,00003;

аскорбиновая

кислота

обезжиренные ядра : t семянок подсолнечника -0,15-0,45;

тушь казеиноваят 0,25-0,75;

вода до 1 л., рН-4,0-4,5.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем. что споры патогена смешивают с питательной средой в соотношении 1:10.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что маркировку места нанесения мик- рокапсулы производят красителем, содержащимся в составе питательной среды.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что микрокапсулу вводят под обертку корзинки.

. . ./Таблица

Использование: сел ьское хозяйство, защита растений. Сущность изобретения: инокуляцию растений патогеном проводят с помощью микрокапсул, представляющих собой смесь суспензии спор патогена и питательной среды, содержащей углеводы, минеральные соли, органические кислоты, витамины, растительный белок, нейтральный краситель. 3 з.п. ф-лы, 5 табл.

Поселение спор, грийзв на корзинках подсолнечника при заражении суспензией спор (прототип; сравнении с предлагаемый способом микрокапсулы (Ж)

НСР :1,t .«) 6-93

Биологическая активность комплекса метаболитов, накапливающихся в микрокапсуле в результате взаимодействия с

растением- хозяином (подсолнечник) и спорами грибов белой и серой гнилей, при прорастании в висячей капле воды

Конкурентные взаимоотношения грибов при поселении на корзинах подсолнечника (инокуляция микрокапсулой) ВСГИ 1987 год

Таблица 2

Таблица 3

Консервирующее действие микрокапсулы на споры серой гнили

Поражение сортов и гибридов.подсолнечника при заражении микрокапсулой с кондиоспорамм серой гнили в полевых условиях ВСГИ 1986 год

Продолжение табл.3

Т а б лица 4

Таблица 5

Продолжение табл.5.