E. D. Mytsa, M. A. Pobedinskaya, L. Yu. Kokaeva, S. N. Elansky
Zaraza późna ziemniaków i pomidorów, wywoływana przez organizm podobny do grzyba, oomycete Phytophthora infestans (Mont) de Bary, jest powszechna w prawie wszystkich rejonach świata, w których uprawiane są te rośliny. W warunkach epifitotycznych utrata plonu ziemniaka z powodu zarazy może sięgać 10–30% lub więcej, a pomidora nawet 100% (Ivanyuk i in., 2005).
Jedno z głównych źródeł pierwotnego inokulum Ph. infestans, prowadzące do infekcji roślin, to grubościenne spoczynkowe struktury rozrodcze - oospory. Hybrydowe oospory powstałe w wyniku krzyżowania odmiennych genetycznie szczepów rodzicielskich przyczyniają się do wzrostu różnorodności genotypowej populacji, w wyniku czego przyspiesza się proces adaptacji szczepów do nowych odmian i stosowanych fungicydów. Powstawanie oosporów Ph. infestans w terenie odnotowano w wielu krajach świata: Rosji (Smirnov i in., 2003), Norwegii (Hermansen i in., 2002), Szwecji (Strömberg i in., 2001), Holandii (Kessel i in., 2002) oraz inne regiony. Istnieją dowody na to, że oospory czynnika wywołującego zarazę zarazy mogą przetrwać w glebie w stanie żywotnym dłużej niż 2 lata (Hermansen i in., 2002; Bшdker i in., 2006) i powodować infekcję roślin po przezimowaniu (Lehtinen i in., 2002; Ulanova i in. al., 2010).
Obecnie główną metodą zwalczania zarazy jest ochrona chemiczna, która polega na traktowaniu nasadzeń preparatami grzybobójczymi. Tworzenie oosporów jest silnie hamowane przez wiele środków chemicznych stosowanych do ochrony ziemniaków i pomidorów przed zarazą (Kessel i in., 2002; Kuznetsov, 2013). Jednak inne leki są szeroko stosowane na ziemniakach, które nie wpływają bezpośrednio na Ph. infestans, a ich wpływ na tworzenie się oospor jest nieznany. Dlatego celem tej pracy było zbadanie wpływu niektórych leków powszechnie stosowanych na ziemniaki, ale niezarejestrowanych przeciwko zarazie, na powstawanie oosporów.
Wykorzystaliśmy 9 Ph. infestany różnych typów krycia, izolowane przez nas z zainfekowanych liści ziemniaka w rejonach Moskwy, Leningradu, Riazania. W celu zbadania wpływu na wzrost grzybni i powstawanie oosporów zastosowano: fungicydy Maxim (substancja czynna fludioksonil z klasy fenylopiroli) i Skor (difenokonazol, triazole), insektycydy Aktara (tiametoksam, neonikotynoidy) oraz Tanrekibonic (imidotloprydin), , triazyny). Wszystkie pestycydy są zarejestrowane w „Państwowym Katalogu Pestycydów i Agrochemikaliów” na rok 2014. Aby zbadać wpływ stężenia pestycydów na wzrost kolonii lęgniowców, każdy szczep zaszczepiono blokiem agaru na środku szalki Petriego gęstym podłożem owsianym. Pestycyd testowy został wstępnie dodany do pożywki w stężeniach 0.1, 1.0, 10.0 i 100.0 mg / l (w przeliczeniu na substancję czynną - DV). Jako kontrolę użyliśmy podłoża bez dodatku pestycydów. Inokulacje inkubowano w 18 ° C przez 12-15 dni do momentu, gdy średnica kolonii kontroli wolnej od pestycydów wyniosła 70-80% średnicy szalki Petriego, po czym zmierzono średnicę kolonii w wariancie kontrolnym i doświadczalnym.
Eksperymenty przeprowadzono w 3 powtórzeniach. Badanie powstawania oospor przeprowadzono na pożywce agarowej owsianej (30 ml na szalce Petriego) z dodatkiem fungicydu w stężeniach 0.1, 1.0, 10.0 i 100.0 mg / l oraz na pożywce bez fungicydu (kontrola). W tym celu bloki agaru z izolatami typu kojarzenia A1 i A2 umieszczono parami na powierzchni pożywki w odległości 5 cm od siebie. Inokulacje inkubowano przy optymalnym dla wzrostu ph. Infestans w temperaturze 18 ° C przez 20 dni. Po wyhodowaniu pożywkę z zarodnikami ponownie przeprowadzono w stan zawiesiny za pomocą miksera w 30 ml wody destylowanej iz uzyskanej zawiesiny przygotowano preparaty do mikroskopii. W każdym wariancie zbadano 180 pól widzenia (3 powtórzenia, 60 pól widzenia). Następnie przeliczono stężenie oospor (szt / μl pożywki).
Wpływ pestycydów na wzrost kolonii radialnych. Difenokonazol, tiametoksam i imidachlopryd nie miały statystycznie istotnego wpływu na radialny wzrost Ph. infestans (tabela 1). Metribuzyna herbicydowa powodowała niewielkie opóźnienie wzrostu w początkowym okresie (5-7 dni wzrostu), jednak do 10 dnia średnice kolonii stały się podobne pod względem wielkości. Fludioksonil statystycznie istotnie hamował rozwój Ph. infestans w stężeniu w pożywce powyżej 10 mg / l.
Tabela 1
Wpływ pestycydów na promienisty wzrost kolonii Phytophthora infestans
Fungicide-DV (lek) | Średnica kolonii przy różnych stężeniach (mg / l) DW w pożywce, mm | ||||
0.0 | 0.1 | 1.0 | 10.0 | 100.0 | |
Tiametoksam (lek Aktara) | 82 6 ± | 81 7 ± (% 99) | 82 6 ± (% 100) | 81 6 ± (% 99) | - |
Imidacloprid (Tanrek) | 792 6 ± | - | 76 9 ± (% 96) | 77 8 ± (% 97) | 76 5 ± (% 96) |
Fludioksonil (Maxim) | 82 6 ± | - | 74 12 ± (% 90) | 56 10 ± (% 68) | 46 3 ± (% 56) |
Metribuzin (Zenkor) | 88 12 ± | - | 85 ± 12 (% 97) | 86 9 ± (% 98) | 80 5 ± (% 91) |
Difenokonazol (Scor) | 82 7 ± | - | 76 9 ± (% 93) | 84 4 ± (% 102) | 81 6 ± (% 99) |
Uwaga. Po znaku „±” następuje przedział ufności dla poziomu istotności 0.05. Wartości w nawiasach wyrażają stosunek średnicy kolonii w wariancie doświadczalnym do kontroli bez pestycydów. Znak „-” oznacza, że badania nie zostały przeprowadzone.
Tabela 2
Wpływ pestycydów na powstawanie oosporów Phytophthora infestans na podłożu agarowym
Fungicide-DV (lek) | Liczba oosporów w pożywce przy różnych stężeniach (mg / l) DV, szt / μl | ||||
0.0 | 0.1 | 1.0 | 10.0 | 100.0 | |
Tiametoksam (lek Aktara) | 79.6 3.6 ± | 79.8 3.8 ± (% 100) | 79.1 3.9 ± (% 100) | 71.4 3.7 ± (% 90) | - |
Imidacloprid (Tanrek) | 79.6 3.6 ± | - | 70.0 3.4 ± (% 88) | 66.0 3.1 ± (% 83) | 35.8 2.8 ± (% 45) |
Fludioksonil (Maxim) | 112.7 6.9 ± | - | 98.4 8.6 ± (% 87) | 73.6 5.4 ± (% 65) | 42.3 3.7 ± (% 36) |
Metribuzin (Zenkor) | 135.0 9.5 ± | - | 103.0 9.8 ± (% 70) | 118.2 9.3 ± (% 88) | 74.8 8.1 ± (% 55) |
Difenokonazol (Scor) | 79.6 3.6 ± | 72.5 3.6 ± (% 91) | 82.2 3.7 ± (% 103) | 54.9 2.8 ± (% 69) | 35.8 2.3 ± (% 45) |
Badanie wpływu pestycydów na powstawanie oospor Ph. infestans w pożywce. Stwierdzono, że statystycznie istotny spadek liczby oospor przy określonych stężeniach był spowodowany przez wszystkie badane leki (tab. 2). Przy stężeniu substancji czynnej 1.0 mg / l wszystkie pestycydy, z wyjątkiem preparatów Aktara i Skor, doprowadziły do zauważalnego zmniejszenia ilości tworzących się oosporów (o 12-24% w porównaniu z kontrolą). Dalszy wzrost stężenia substancji czynnych w podłożu doprowadził do nasilenia działania hamującego. Preparaty na bazie tiametoksamu i difenokonazolu powodowały istotny statystycznie spadek liczby oosporów przy stężeniu substancji czynnej w pożywce powyżej 10 mg / l.
Dyskusja i konkluzja. Badanie wpływu niezarejestrowanych pestycydów przeciwko zarazie ziemniaka na promieniowy wzrost grzybni wykazało, zgodnie z oczekiwaniami, słabe zahamowanie wzrostu (fludioksonil) lub brak wpływu na wzrost (inne badane pestycydy).
Tabela 3. Stężenia substancji aktywnych w płynie roboczym
Preparat (fungicyd-DV) | Wykorzystywany w pracy nad stężeniem DV w pożywce, mg / l | Stężenie DW w cieczy roboczej podczas przetwarzania ziemniaków, mg / l |
---|---|---|
Aktara (tiametoksam) | 0.1, 1, 10 | 37–75 * |
Tanrek (imidaklopryd) | 1, 10, 100 | 50—100 |
Maxim (fludioksonil) | 1, 10, 100 | 1000 |
Zenkor (metribuzin) | 1, 10, 100 | 1630—4900 |
Scor (difenokonazol) | 0.1, 1, 10, 100 | 188—625 |
* Wartości podano według „Państwowego katalogu pestycydów i agrochemikaliów” na 2014 rok.
Wszystkie badane pestycydy spowodowały zmniejszenie tworzenia się oospor w pożywce. Badane stężenia pestycydów w podłożu były niższe lub w przybliżeniu odpowiadały (dla imidachloprydu) stężeniom dopuszczalnym w płynie roboczym (tab. 3). W naszych eksperymentach tłumienie powstawania oospor nasila się wraz ze wzrostem dawki leku, co sugeruje wzrost działania po kontakcie z bardziej stężonym płynem roboczym. Difenokonazol spowodował istotne zmniejszenie stężenia oospor nie tylko w doświadczeniach na pożywce, ale także w badaniach na odciętych liściach ziemniaka umieszczonych w płynie zawierającym fungicyd. I tak, u odmiany Vektar Belorussian w grupie kontrolnej stwierdzono 32 oospory na 1 mm2 powierzchni liścia, przy stężeniu difenokonazolu w wodzie 10 mg / l - 24 i 100 mg / l - 12 oosporów / mm2. Różnica w stężeniach oospor przy 100 mg / l fungicydu i w kontroli jest istotna statystycznie (Elansky, Mytsa, niepublikowane).
Pestycydy mogą wpływać na wiele procesów zachodzących w komórkach grzybów. W literaturze nie udało się znaleźć informacji, które w pewnym stopniu wyjaśniają możliwy wpływ badanych leków na powstawanie oosporów. Spróbujmy dokonać pewnych założeń dotyczących działania difenokonazolu. Mechanizm jej działania grzybobójczego polega na hamowaniu enzymu C14-dimetylazy, odgrywającego kluczową rolę w biosyntezie steroli. Sterole są syntetyzowane przez grzyby, rośliny i inne organizmy i stanowią część ich błon komórkowych. Oomycetes z rodzaju Phytophthora, przy braku steroli, są zdolne tylko do wzrostu wegetatywnego; tworzenie się oospor jest całkowicie zahamowane (Elliott i wsp., 1966).
Oomycetes nie są w stanie samodzielnie syntetyzować steroli; wprowadzają do swoich błon sterole otrzymane z rośliny żywicielskiej, modyfikując je. W naszym doświadczeniu użyliśmy owsianego podłoża agarowego bogatego w owsitosterol i izofukosterol (Knights, 1965), czyli substancje stymulujące powstawanie oosporów. Jest możliwe, że difenokonazol hamuje pracę enzymów biorących udział w modyfikacji lub utylizacji związków sterolowych otrzymywanych z roślin. To z kolei może zmniejszyć intensywność tworzenia się oospor.
W małych stężeniach, jak pokazano w naszej pracy, difenokonazol miał słaby wpływ stymulujący na wzrost grzybni i tworzenie się oospor.
Zahamowanie tworzenia się oospor w pożywce zostało wcześniej wykazane w przypadku fungicydów przeciw fitofthora. Stąd w pracy Kessela i wsp. (2002) zbadali ponad 10 dostępnych na rynku leków przeciwfluoroidowych. Fluazynam, dimetomorf i cymoksanil w nieśmiercionośnych stężeniach całkowicie zahamowały tworzenie się oospor w podłożu agarowym; metalaksil, maneb i propamokarb wykazały umiarkowaną skuteczność; mankozeb i chlorotalonil praktycznie nie miały wpływu na tworzenie się oospor. W pracy S.A. Kuznetsov (Kuznetsov, 2013) wykazano zahamowanie powstawania oospor na pożywce przez nieśmiercionośne stężenia metalaksylu.
Nasze eksperymenty wykazały, że preparaty pestycydowe stosowane na ziemniakach, które nie miały nawet bezpośredniego wpływu na wzrost patogenu zarazy, hamowały powstawanie oospor. Zatem właściwie przeprowadzona ochrona chemiczna ziemniaków za pomocą fungicydów, insektycydów i herbicydów zmniejsza prawdopodobieństwo tworzenia się oosporów w liściach roślin.
Praca ta była wspierana przez Rosyjską Fundację Nauki (projekt nr 14-50-00029).
Artykuł został opublikowany w czasopiśmie „Mycology and Phytopathology” (tom 50, wydanie 1, 2016).