Черный зародыш семян озимой пшеницы
Черный зародыш — инфекционная болезнь многих культурных и диких злаков, вызываемой не одним определенным возбудителем, а многими микроорганизмами.
Болезнь отмечена в 1901 году в Италии Пеглионом под названием «puntatura», в 1911 году описана на территории Соединенных Штатов Северной Америки Боллеем под названием «black point» и в 1920-м на территории Африки под названием «mouchetage». На пшенице болезнь впервые была описана в СССР в 1932 году Зиллинг, отметившая наиболее характерные ее признаки — почернение или побурение оболочки зерна в зоне зародыша. В связи с этим заболевание получило своеобразное название — черный зародыш.
По литературным данным чаще всего возбудителями черного зародыша есть грибы из родов Alternaria (A. аlternata (Fr) Keissler) Helminthosporium sativum (син. Bipolaris sorokiniana Shoemaker), а также сопутствующие Fusarium, Penиcillium, Cladosporim и бактерии.
Мицелий грибов рода Alternaria обычно окрашен в оливковый или оливково-бурые цвета, нередко молодой мицелий белый. Другой возбудитель, также часто становится причиной развития черного зародыше, гриб Bipolaris sorokiniana Schoemaker (Helminthosporium sativum Pam.) , сумчатая стадия Cochlibolus sativus Drechs.
Изменение окраски при этом заболевании не всегда ограничивается зоной зародыша, происходит почернение оболочки в виде прерывистых штрихов, которые могут распространиться до середины зерна. Однако это бывает редко, чаще наблюдается почернение только кончика зерна.
Но большинство ученых считают наиболее распространенной признаком заболевания — почернение зерна в зоне зародыша. А. Троповое составила шкалу вредности черного зародыша зависимости от степени потемнения зерна, которую она рекомендует при оценке посевных качеств пшеницы. Однако такой анализ не может полно отразить, насколько зерно поражено, так может иметь место скрытая инфекция, которая в этом случае не учитывается.
При изучении черного зародыша необходимо учитывать, что в большинстве случаев заболевание развивается в скрытой форме и визуально поражения не заметно. Поэтому для его обнаружения, идентификации возбудителя и оценки зараженности семян необходимо применять биологический анализ.
Наличие внутренней инфекции в ряде случаев не оказывает значительного влияния на сходство, и при посеве такие семена становится источником заболевания. Количественная и качественная характеристика инфекции на зерне имеет важное значение в оценке посевных качеств семян. В качестве основного критерия необходимо принимать не общую численность микроорганизмов зерна и даже не количество пораженных семян из партии, а видовой состав микрофлоры и характер зараженного семена. Эти два показателя обуславливают как вредность инфекции, так и выбор эффективных средств защиты от нее.
Повлиять на развитие болезни можно лишь, зная все фазы развития ее возбудителей и условия, которые помогают прохождению этих фаз. При этом, действуя в определенный период на патоген, можно ускорить или замедлить его развитие, и таким образом, управлять патологическим процессом. Знание всех фаз развития гриба позволяет также предусмотреть степень развития болезни в различных климатических условиях. Однако изучение этого вопроса становится проблематичным из-за изменчивости грибов. Одним из факторов, способствующих этому, является его высокая плодовитость.
Мнения ученых также сходятся на том, что основным фактором патогенности микрофлоры семян является их токсичные метаболиты. Раннее проникновение и длительное питания грибов в ткани растения приводит к внешних признаков заболевания, однако может не иметь отрицательных последствий при низком инфекционном нагрузке и при отсутствии патогенных штаммов.
Опираясь на литературные данные и собственные наблюдения, цикл развития гриба можно представить следующим образом: конидии из воздуха попадают на цветочные чешуи, прорастают и гифами проникают внутрь цветочной чешуи и стенок завязи, где в дальнейшем формируется зерновая оболочка и околоплодник с мицелием. Для роста и развития гриб A. alternata требует такой влажности субстрата, которая находилась в равновесии с относительной влажностью воздуха более 90%. По мере созревания зерна гриб сохраняется мицелием в оболочке зерна.
При посеве зараженного семян в грунт, вместе с семечком прорастает гриб, восстанавливая свою жизнеспособность и дает при соответствующих условиях спороношения. Споры, попадая в почву, на поверхность растений заражают их. Таким образом, можно выделить две важнейшие фазы в цикле развития гриба: первая — заражение цветковых чешуй конидиями и дальнейшее нарастание мицелия гриба в середине оболочки и вторая — восстановление жизнедеятельности мицелия при посеве семян в грунт. В первом случае гриб поражает ткани и ведет себя как паразит, а во втором — сапрофит. Благоприятные погодные условия в период колошения и молочной спелости является причиной значительного заражения семян возбудителями черного зародыша и проявления болезни. В период от посева до всходов опасность гриба заключается в том, что он продуктами своей жизнедеятельности может подавлять прорастающих семя, поэтому разработка мер защиты от болезни должна быть направлена, в первую очередь, на предупреждение развития заболевания, а если заражение произошло, то на оздоровление семенного материала.
Поэтому нами были проведены исследования на изучение устойчивости 12 сортов озимой пшеницы в черный зародыша и динамику микобиоты колоса озимой пшеницы в период вегетации растений. В ходе полевого обследования отобраны колоски с характерными признаками поражения черным зародышем.
Выполняя обследования посева пшеницы, также отмечено, что сорта Льдинка и Лугастар пораженные твердой головней, а сорта Аргонавт и Золотое руно — желтой ржавчиной. На большинстве сортов было обнаружено распространение мучнистой росы, особенно в фазе выхода в трубку. Распространение и развитие черного зародыше семян озимой пшеницы проводили в период налива и созревания зерна (табл. 1).
Заражение зерна может быть поверхностным, когда споры гриба находятся исключительно на поверхности оболочки, и глубинным, когда гриб проникает в оболочку и развивается во внутренних частях зерна.
Образцы отобраны для лабораторных исследований с признаками заболевания были высеяны на питательную среду в соответствии с методическими рекомендациями (рис. 1).
В каждой чашке Петри высеяно по 10 продезинфицированы семян озимой пшеницы разных сортов. Чашки хранились в термостате и уже на 4-й день было выявлено усиленный рост мицелия грибов, находившихся в тканях зерна.
Таблица 1. Распространение и развитие черного зародыше семян озимой пшеницы в условиях Олевской ДСДС, 2009-2010 годы
Как видно из данных, приведенных в таблице 1, в фазе молочной спелости распространение и развитие болезни были ниже, чем в фазе полной спелости зерна. Среди сортов озимой пшеницы высокой стойкостью к черному зародыше семян характеризовались Мироновская раннеспелая, Элегия, Алый парус, Дриада 1, Олеся. Развитие болезни составлял 1,1-1,9%, распространение — 20,3-31,2%, что в среднем ниже эти же показатели на восприимчивых сортах Жемчужина Лесостепи, Аргонавт, Льдинка, Лугастар (распространение болезни — 31,8 — 46,2%, развитие болезни — 4,0-4,8%).
Рис. 1. Семена озимой пшеницы, пораженное черным зародышем (здоровое и пораженное семян)
Определение видового состава проводили, сравнивая полученные результаты с данными в соответствующей справочной литературе. При определении видового состава возбудителей особенно четко было видно колонии Alterneria alternate и Alternaria tenuissima , образующих колонии серого цвета и колонии грибов рода Fusarium, которые образуют колонии ярко розового или рыжего цвета (рис. 2).
Рис. 2. Колонии грибов родов Alternaria и Fusarium.
По нашим данным, среди эпифитных и эндофитную микобиоты колоса озимой пшеницы в течение формирования зерновки доминировали грибы рода Fusarium и темноокрашенные гифомицеты семьи Dematiaceae (табл. 2)
Таблица 2. Динамика микобиоты колоса озимой пшеницы в период вегетации растений (сорт Льдинка, Олевская ДСДС, 2009-2010 годы)
Как нами было установлено, видовой состав микофлоры колоса озимой пшеницы в течение вегетации существенно отличался, что связано с климатическими условиями в это время. Так, только в фазе цветения в микобиоты присутствовали в незначительном количестве 10% от общего количества определенных плесневые грибы (другие) родов Mucor, Rhizopus, Aspergillus, Penicillum.
Гифомицеты рода Fusarium доминировали среди эпифитных в фазе молочной спелости 33%, среди эндофитную микофлоры в фазах цветения (57%) и молочной спелости (53%)
Меланин вмистни Микромицеты семьи Dematiaceae (роды Alternaria, Bipolaris ), содержащие меланин, с эпифитных микофлоры нами были изъяты в максимальном количестве в фазе кущения (46% и 31%) и восковой спелости (40% и 58%), среди эндофитную микофлоры грибы рода Alternaria встречались в большом количестве на протяжении всех фаз развития.
Таблица 3. Влияние степени развития черного зародыше семян на элементы урожайности озимой пшеницы (Олевская ДСДС, 2009-2010 годы)
Итак, черный зародыш семени не в одинаковой степени влияет на элементы урожайности озимой пшеницы, что отражено в табл. 3. Согласно полученным данным, сорта Элегия, Мироновская раннеспелая и Алый парус, где развитие болезни был маленьким, соответственно 1,5%, 1,4%, 1,8% имеют высшую урожайность, которую характеризуют более высокие показатели (элементы), приведены в таблицы (количество колосков в главном колосе, длина колоса, масса зерен с колоса и масса 1000 зерен).
Сорта озимой пшеницы Жемчужина Лесостепи, Лугастар, Льдинка, развитие болезни на которых составлял в фазе молочно-восковой спелости соответствии 4,0%, 3,9%, и 4,2%, а в фазе полной спелости было обнаружено, что заболевание распространилось на большее количество растений и ее развитие достигает 4,5%, 4,2%, 4,7%.
Эти данные свидетельствуют о влиянии возбудителя черного зародыше семян озимой пшеницы на элементы урожайности.
Итак, можно сделать вывод, что растения, пораженные возбудителями черного зародыша, имеют значительно меньшую производительность, чем здоровые и более восприимчивыми к другим возбудителям, например, способствуют развитию корневых гнилей. Вследствие поражения возбудителями этого заболевания может происходить отмирание стеблей и становится причиной снижения производительности пшеницы. Потери урожая довольно значительные и зависят от степени поражения семенного материала и от влияния болезни на развитие растений в конкретных условиях.
Таким образом, можно сделать вывод, что черный зародыш — инфекционная болезнь многих культурных и диких злаков, она вызывается не одним определенным возбудителем, а многими микроорганизмами. Характерные для заболевания признаки: интенсивность окраски пораженной зоны и характер распространения поражения на зерне, а также сопутствующие признаки — наполненность, внешний вид оболочки и вес зерна — могут быть одинаковыми при разных возбудителях. Все разнообразие этих признаков определяется преимущественно экологическими условиями.
Распространение и развитие черного зародыше семян озимой пшеницы определяли в период налива и созревания зерна. Заражение зерна может быть поверхностным, когда споры гриба находятся исключительно на поверхности оболочки, и глубинным, когда гриб проникает в оболочку и развивается во внутренних частях зерна.
В фазе молочной спелости распространение и развитие болезни были ниже, чем в фазе полной спелости зерна. Среди сортов озимой пшеницы высокой стойкостью к черному зародыше семян характеризовались Мироновская раннеспелая, Элегия, Алый парус, Дриада 1, Олеся. Развитие болезни составлял 1,1-1,9%, распространения болезни 20,3-31,2%, что в среднем ниже эти же показатели на восприимчивых сортах Жемчужина Лесостепи, Аргонавт, Льдинка, Лугастар (распространение болезни — 31,8 — 46,2%, развитие болезни — 4,0-4,8%).
Определение видового состава проводили, сравнивая полученные результаты с данными в соответствующей справочной литературе. При определении видового состава возбудителей особенно четко было видно колонии Alterneria alternate и Alternaria tenuissima , образующих колонии серого цвета и колонии грибов рода Fusarium, которые образуют колонии ярко розового или рыжего цвета.