PhD, ст. науч. сотр., Институт микробиологии, Академия Наук Республики Узбекистан, Республика Узбекистан, г. Ташкент
ВЫДЕЛЕНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИРУЛЕНТНОСТИ МЕСТНОГО ШТАММА ГРИБА PHYTOPHTHORA INFESTANS ИЗ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ
АННОТАЦИЯ
Из инфицированных клубней картофеля сортов Пикасcо и Гала выделен гриб P.infestans. Изучены морфологические признаки гриба. Для идентификации вирулентности гриба P.infestans, возбудителя инфекции,было показано при повторном искусственном инфицировании гриб проявляет характерные признаки заболевания.
ABSTRACT
The fungus P infestans was isolated from infected potato tubers of varieties Picasso and Gala. The morphological characteristics of the fungus have been studied. To identify the virulence of the fungus P infestans, the causative agent of the infection, it has been shown that the fungus exhibits characteristic signs of the disease upon repeated artificial infection.
Ключевые слова: картофель, влажная камера, возбудитель, заболевания, P.infestans, зооспорангий, морфология, вирулентность.
Keywords: potato, wet chamber, pathogen, diseases, P. infestans, zoosporangia, morphology, virulence.
Введение
Картофель является одним из самых общедоступных и широко используемых сельскохозяйственных культур. 52% выращиваемого в мире картофеля используется в питании, 34% в качестве корма для животных, 10% для семеноводства и 4% для технических целей [1]. Инфицирование картофеля различными вирусами, бактериями и микроскопическими грибами, а также повреждение в определённой степени вредителями является одной из важных проблем при возделывании. Одним из самых вредоносных заболеваний картофеля является фитофтороз.
Заболевание картофеля фитофтороз (возбудитель - Phytophthora infestans (Mont.) de Bary) в Европе появилось в 1845 году [2], в Узбекистане возбудитель этого заболевания впервые зафиксирован в 1974 году [3].
В настоящее время потери урожая картофеля из-за развития фитофтороза составляют 30-40% [3]. Из-за этого заболевания ежегодные потери урожая и затраты на борьбу с ним оцениваются примерно в 3 миллиарда долларов США [4].
При низкой температуре и высокой влажности фитофтороз вызывает серьёзную эпидемиологическую проблему, что может привести к потере всего урожая [5].
Ph. Infestans повреждает клубни и надземные органы растения. Источником инфекции являются повреждённые в почве или контактированные с инфицированными стеблями и листьями при уборке урожая клубни картофеля [6].
Целью исследования являлось выделение микроскопического гриба Ph.infestans из клубней картофеля, инфицированного фитофторозом и определение фитопатогенности через повторное искусственное инфицирование картофеля.
Материалы и методы исследования
Исследовательская работа проведена зимой и ранней весной. В качестве объекта исследования были использованы инфицированные клубни картофеля сортов Пикасcо и Гала.
Опыты по выделению гриба Ph. Infestans из клубней проводились во влажных камерах. Инфицированные клубни картофеля хорошо промывались под струёй водопроводной воды, затем тщательно протирали ватой, смоченной 80% этиловым спиртом и прожигали [7]. Простерилизованные снаружи картофельные клубни разрезались с помощью стерильного скальпеля. Повреждённые и здоровые кусочки картофеля помещали во влажные камеры. Образцы инкубировались в течение 14 часов при температуре 18°С [8]. Образованный на поверхности кусочков картофеля налет белого цвета пересевали на агаризованные питательные среды; среду с овсяными отрубями (г/л: овсяные отруби – 100 гр; агар-агар – 10 гр; дистиллированная вода - 1000 мл), с нутом (г/л: замороженный зелёный нут – 200 гр; морковь – 30 гр; агар-агар – 15 гр; дистиллированная вода - 1000 мл) и картофельным агаром (г/л: картофель – 200 гр; агар-агар – 20 гр; дистиллированная вода - 1000 мл). Возбудитель фитофтороза был идентифицирован с помощью микроскопического анализа на микроскопе NLCD-307B при увеличении в 400 раз.
Суспензию, приготовленную из конидий изолированного гриба Ph.infestans, наносили на здоровые клубни картофеля и искусственно заражали [9]. Клубни заражались двумя методами: 1 метод – с помощью щприца вносили суспензию конидий гриба; 2 метод – с помощью стерильного скальпеля аккуратно разделяли кусочек ткани и вносили приготовленную из конидий суспензию в количестве 0,25мл (титр 106конидий/мл).В качестве контроля были использованы клубни одинакового размера и сорта. Клубни, в отдельных цилиндрах, размещали во влажные камеры и инкубировали в течение 14 часов при температуре 18°С.
Результаты исследования
На внешней оболочке отобранных клубней картофеля были выявлены коричнево-бурые вдавленные пятна различных размеров. Наличие коричневых пятен наблюдалось также при разрезе по окружности в середине клубней картофеля.
На некоторых инфицированных картофельных кусочках, которые размещались во влажных камерах и инкубировались в течение 14 часов при температуре 18°С, наблюдалось появление белого налета.
Как известно из литературы, рост спорангиев микроскопического гриба Ph.infestans непосредственно связан с абиотическими факторами (внешними условиями), температурой и влажностью. Зооспоры образуются при низких (4-18°С) температурах. При повышении температуры (20-27°С) зооспорангий зооспор не образует, вместо этого произрастает эмбриональная трубочка и входит в растительную ткань [10].
Результаты наших исследований показали, что в образцах 4, 5 и 9, изолированных с поверхности клубней, инкубированных во влажной камере выявлено наличие зооспорангиев микроскопического гриба Ph.infestans (рисунок 1).
/Azimova.files/1.png)
Рисунок 1. Зооспорангии Ph.infestans, выделенные из клубней картофеля
/Azimova.files/2.png)
Рисунок 2. Гриб Ph.infestans, выращенный на агаризованной картофельной среде
Зооспорангии гриба Ph.infestans, выросшие на клубнях картофеля образцов 4, 5 и 9 с помощью микологической петли были пересеяны на питательный агар с овсяными отрубями, нутом и картофелем.
Колонии гриба Ph.infestans на питательной среде с овсяными отрубями на 6 сутки роста бесцветные, редким едва заметным мицелием, на агаризованной картофельной среде колония гриба выпуклая, рыхлая, белого цвета с ровными краями (рис.2).
Изучение морфологии гриба Ph.infestans, выращенного на питательной среде с картофельным агаром, показало, что спорангии гриба подобны форме лимона. Наблюдалось наличие амфигийных антеридий, оогоний, а также хламидоспор (рисунок 3). Полученные нами данные по морфологии Ph.infestans были сопоставлены нами с морфологическими данными D. Shimelash [11] и S.Gómez-Gonzàlez [12], что показало их соответствие.
/Azimova.files/3.png)
Рисунок 3. Микроскопический анализ морфологии Ph.infestans, выделенного из клубней картофеля:
а) спорангий в виде лимона; b) хламидоспора; с) амфигийный антеридий и оогоний
Для идентификации вирулентности гриба, возбудителя инфекции, был использован метод повторного искусственного инфицирования [9]. Клубни здорового картофеля сорта Пикассо были инфицированы микроскопическим грибом Ph.infestans. Инфицированные клубни инкубировали при температуре 24°С в течение 21 суток.
/Azimova.files/4.png)
Рисунок 4. Клубни картофеля сорта Пикассо, искусственно инфицированные грибом Ph.infestans:
(21 суточная инкубация). 1 – инфицирование мазочным методом , 2 – прививочное инфицирование, 3 – контроль.
На протяжении исследований на 12 сутки в опытных вариантах наблюдались изменения по сравнению с контролем, и на повторно инфицированных картофелинах были образованы коричнево-бурые пятна (рисунок 4). После повторного инкубирования нарезанных клубней в таких же условиях, при микроскопическом анализе наблюдалось появление на этих кусочках картофеля зооспорангиев гриба Ph.infestans.
Таким образом, как показывают полученные результаты, патологические и морфологические признаки гриба, выделенного из пораженного Ph.infestans картофеля, сопоставимы с признаками, которые описаны авторами в научной литературе [13, 11, 12]. Изучение вирулентности в целях определения гриба как возбудителя заболевания, показало, что Ph.infestans при повторном инфицировании проявляет признаки заболевания. Согласно результатам исследований из 9 изученных клубней картофеля, 3 заражены фитофторозом, что подтвердило проведение микроскопического анализа о наличии в них зооспорангиев микроскопического гриба Ph.infestans.
Список литературы:
- Пашков Д.А., Ветрова Е.В. Идентификация и биологическая характеристика фитопатогенов вызывающих гнили клубня картофеля при хранении / Конференция Ломоносов 2019. Секция микробиология. –С. 1-21.
- Бонадысев С.А., Иванюк В.Г., Журомский Г.К. Фитосанитарное состояние картофеля в Беларуси и пути его улучшения // Матер. междунар. юбилейной науч.-практ. конф.: научные труды. – Минск, 2003. – Ч. 2. – С.105-119.
- Хамираев У.К. Наличие Phytophthora infestans (mont.) de bary на территории узбекистана и применение современных фунгицидов в борьбе с ней // Бюллетень науки и практики — Bulletin of Science and Practice научный журнал (scientific journal) Т.4. №2. 2018 г. –С. 148-152.
- Филлипов А.В. Фитофтороз картофеля // Защита и карантин растений. – 2005. – №4. – С.74-91.
- Duniway, J. M. Role of physical factors in the development of Phytophthora diseases. In Erwin, D. C., Bartnicki-Garcia, S. and Tsao, P. H. (eds). Phytophthora: Its Biology, Taxonomy, Ecology, and Pathology. APS, St. Paul, MN, 1983. pp. 175-187.
- Каримов А., Джумабаев К., Нерозин С., Эшмуратов Д. Болезни картофеля и меры борьбы с ними / Проект “Улучшенные технологии орошения перспективных сортов картофеля для мелких фермерских хозяйств подверженных стрессам в условиях Ферганской долины”. Руководство для фермеров и специалистов водного и сельского хозяйства. Ташкент, 2014. –С. 2-14.
- Поликсенова В.Д., Храмцов А.К., Пискун С.Г. Методические указания к занятиям спецпрактикума по разделу «Микология. Методы экспериментального изучения микроскопических грибов» для студентов 4 курса дневного отделения специальности «G 31 01 01 – Биология» / Мн.: БГУ, 2004. – 36 с.
- Дьяков Ю.Т., Еланский С.Н. Общая фитопатология : учебное пособие для среднего профессионального образования /Москва : Издательство Юрайт, 2017. — 230 с.
- Яруллина Л.Г., Ибрагимов Р.И., Цветков В.О., Яруллина Л.М., Шпирная И.А. / Цитохимические и биохимические методы исследования микроорганизмов – возбудителей болезней растений: учебное пособие // Уфа: РИЦ БашГУ, 2016. -92 с.
- Еланский С. Н. Особенности развития фитофтороза в России // Защита картофеля. 2015. – № 1. – С. 8-11., Дьяков Ю.Т., Еланский С.Н. Общая фитопатология : учебное пособие для среднего профессионального образования /Москва : Издательство Юрайт, 2017. — 230 с.
- Daniel Shimelash, Birtukan Dessie/ Novel characteristics of Phytophthora infestans causing late blight on potato in Ethiopia // Current Plant Biology 24 (2020) 10017. –P. 1-9.
- Gómez-Gonzàlez S., Castañeda-Sànchez D., Morales-Osorio J. / Media preferences, micro-morphometric analysis, and cardinal growth temperature determination for Phytophthora infestans sensu lato isolated from different hosts in Colombia // Brazilian Journal of Biology, 2020 , vol. 80, no. 1 pp.167-179.
- Каримова В.К., Нечай Н.Л., Есимсеитова А.К., Нурмаганбетова А.Н., Измаганбетова А.Ж., Какимжанова А.А. / Использование изолятов гриба Phytophthora infestans в клеточной селекции картофеля // Биотехнология. Теория и практика. 2013, №4, стр. 36-41.