Репродукция уникальной мировой коллекции огурцов ВИР на малообъемной гидропонике обусловливает необходимость постоянного совершенствования разработанных нами ранее экологически безопасных регламентов выращивания культуры в условиях защищенного грунта [1, с. 39–41]. В огражденной поликарбонатом и оборудованной малообъемной установкой теплице – асбоцементные желоба и бетонное покрытие основания, формируются экстремальные условия для роста и развития растений. Под воздействием типичной для зоны влажных субтропиков высокой интенсивности солнечной инсоляции после высадки рассады и включительно до фазы биологической спелости плодов в дневные часы температура воздуха и корнеобитаемой зоны растений достигает соответственно 38–45ºС и 35–40ºС. Доказано, что температурный режим для оптимального роста плодов и формирования семян огурцов находиться в пределах 25–30ºС [8, с. 64, 68–69]. Аномально высокая температура способствует подсыханию слизистой массы пыльцевых зерен, что снижает их прорастание на рыльце пестика, равно и результативность ручного опыления женских цветков. Отсутствие надлежащего дренажа и оптимальной аэрации торфосубстрата обусловливает закономерную асфиксию и атрофию стержневого корня. Аккумулируясь лишь на поверхности субстрата, корневая система не обеспечивает растения водой и элементами питания в должном объеме. Обезвоживание способствует истощению и ослаблению растений, термическим ожогам стеблей и листьев. Нарушение комплекса абиотических факторов индуцирует формирование сложных патосистем на вегетативных и генеративных органах растений [4, 5, 10].
Материал и методы.
В 2011–2015гг. на малообъемной гидропонике способом искусственного ручного опыления размножали 246 образцов огурцов. Пораженность образцов наиболее вредоносными болезнями: аскохитозом (Ascochyta cucumeris Fautr. et Roum.), зеленой крапчатой мозаикой (Cucumber green mottle mosaic virus – CGMMV), фузариозом (Fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum J.H. Owen), ложной мучнистой росой (Pseudoperonospora cubensis (Berk. et Curt.) Rostow.), и признак «продуктивность семян» (ps = г/плод) определяли стандартными методами. В соответствии с показателями среднего балла поражения генотипы дифференцировали по шкале (bs): высоко – 0,1…1 и среднеустойчивые – 1,1…2, восприимчивые – 2,1…3. Критерий градации образцов по индексу растрескивания семенников (Irs): слабый – 0…1 (0–30%), средний –1,1…2 (31–50%), сильный – 2,1…3 (51–100%) – ранжированная по баллам площадь повреждения плода. Для заживления раны на эпидерме семенников опудривали древесной золой. CGMMV в пораженных растениях инактивировали в соответствии с разработанными нами ранее регламентами [2, с. 53–55; 3, 4]. Биопрепарат триходермин на основе штамма Trichoderma harzianum ВКМ F–2477Д интродуцировали в ризосферу в виде спорово–мицелиального порошка для снижения развития фузариоза, а пораженные аскохитозом и поврежденные термическими ожогами стебли инокулировали гелеобразной пастой [1, с. 39–41; 9]. Для статистической обработки экспериментальных данных использовали пакеты программ Excel и Statistica 7.0.
Результаты и обсуждение.
С целью оптимизации фитосанитарной ситуации в агроценозе огурцов, разработали экологически безопасные регламенты, обеспечившие сохранение жизнеспособности растений и получение кондиционных семян [6, 7]. Для снижения температуры на 2–3°С бетонное основание теплицы поливали водой 3–4 раза в день. Поскольку ограниченная площадь корневой системы замедляет формирование ассимиляционного аппарата, листообразование стимулировали некорневыми подкормками растений микро – и макроудобрениями. Частоту и кратность обработок корректировали с учетом фенофаз развития растений. В целях повышения поглощающей поверхности корневой системы в трубы еженедельно подсыпали влажный торф слоем 1–2 см, а также «омолаживали» растения. Для этого освобожденную от шпагата и листьев на 2–3 междоузлия нижнюю часть стебля укладывали на субстрат по длине трубы и, пришпилив проволочной скрепкой, засыпали влажным торфом. Образовавшиеся новые дополнительные корни оптимизировали минеральное питание растений и стимулировали побегообразование.
Растрескивание созревающих плодов ежегодно достигало 30%, что существенно снижало продуктивность и качество семян. На эпидерме 25–30 суточных плодов появлялись многочисленные продольные трещины с капельками эксудата. В дальнейшем они трансформировались в широкие борозды, разрушающие перикарпий и оголяющие семенную камеру плода. Повреждались в основном семенники с беловато–зеленой, белой и лимонно–желтой окраской кожицы. Вероятно, обусловлено это анатомическими особенностями эпидермы плодов, варьирующими в зависимости от происхождения образца и экологических условий выращивания культуры. В частности, для плодов салатных сортов характерны более высокие показатели толщины, объема перикарпия и размера паренхимных клеток [8, с. 80–81]. Установлена типичная изменчивость (Cv=18,3%) признака повреждения семенников (Irsmin–max=0,72–2,96±0,03), подтвержденная корреляционной связью (Cr = 0,81±0,08) между средним значением (Irs=2,19±0,03) и стандартным отклонением (σ=0,25). Генотипы дифференцировали как слабо – (Irs =0,84±0,01), средне – (Irs=1,69±0,03) и сильновосприимчивые (Irs =2,56±0,03) к растрескиванию. Минимальным значением Irs отличались генотипы – Египетский (желтоплодный) (к–3534, Египет), Vitlo (к–4318, Нидерланды), Liberty (к–4648, Англия), Landora (к–4656, Швеция), Toska 70 (Nunhem) (к–4659, Италия), Кировобадский (вр.к–478, Азербайджан), Местный (вр.к–3492, Россия). Закладка на дозаривание поврежденных плодов оказалась нецелесообразной ввиду прогрессирования мацерации эпидермы грибами Botryris sp., Mucor sp., Aspergillus sp., Penicillium sp., равно и формирования щуплых семян. Последнее объясняется тем, что продолжительность органогенеза короткоплодных и длинноплодных плодов огурцов составляет соответственно 40–45 и 55–60 суток, а при хорошем состоянии семенных растений срок дозаривания увеличивается на 10–15 суток. Поэтому, при появлении мелких трещин семенники опудривали адсорбирующей эксудат древесной золой. Подсушивание поврежденной эпидермы снижало развитие гнили семенных плодов в среднем в 4,8–6,2 раза.
Для защиты корнеобитаемой зоны от перегревов листья и боковые побеги нижнего яруса удаляли лишь при достижении растениями шпалеры и смыкания в рядах. Вместе с тем, затенение прикорневой части повышало влажность воздуха до 90–95%, а в утренние часы на листья осаждался конденсат. Термические ожоги модифицировались в гнили, а растения поражались листовой и наиболее вредоносной стеблевой формой аскохитоза.
Возбудитель аскохитоза – сохраняясь в семенах, на конструкциях культивационных сооружений, растительных остатках и в торфосубстрате, инфицировал все надземные органы растений. Прикорневая аскохитозная гниль вызывала растрескивание стеблей, ослабление и гибель растений. Пораженные термическими ожогами и аскохитозом участки стеблей инокулировали гелеобразной пастой биопрепарата триходермин на основе штамма T. harzianum ВКМ F–2477Д [1, с. 39–41; 9]. Благодаря высокой полифункциональной активности антагониста на пораженных участках формировалась здоровая ткань типа каллуса, а в прикорневой части стебля – дополнительная корневая система. Развитие стеблевого аскохитоза снижалось в среднем в 4,1–4,8 раза, а биологическая эффективность достигала 92,9% (Рис. 1).
Иммунологический скрининг не выявил устойчивых к A. cucumeris образцов. Отмечена значительная изменчивость уровня восприимчивости генотипов к патогену (bmin–max=0,19–2,7±0,07; Cv=45,8%), подтвержденная корреляционной связью (Cr = 0,81±0,06) между средним показателем (bs=1,55±0,07) и стандартным отклонением (σ=0,71). Высокой устойчивостью к аскохитозу отличались 77 образцов (bs=0,19–0,93±0,03; Cv=25,7%), а минимальным значением bs (bs=0,19–0,55±0,03) – Cornichon (к–3936, Бельгия), б/н (к–3944, Китай), Круглогодный (к–4075, Корея), Куруме очиаи (к–4546) и Сунадзу (к–4551) – из Японии. По признаку «продуктивность семян» (ps) образцы различались существенной вариабельностью (Cv=26,7%), на что указывает корреляционная связь (Cr = 0,82±0,08) между средним значением (ps=7,19±0,27г/плод) и стандартным отклонением (σ=1,92). Показатели ps и bs находились в отрицательной корреляционной зависимости (Cr = – 0,86 ±0,07).
Рисунок 1. Влияние штамма T. harzianum на пораженность аскохитозом и фузариозом варьирующих по уровню устойчивости генотипов огурцов
Условные обозначения: I– аскохитоз, II– фузариоз; R– высоко–, Sv– среднеустойчивые, V– восприимчивые
Фузариоз способствовал массовой гибели растений в результате мацерации стержневого корня и отмирания боковых корешков, увядания и усыхания листьев. В патогенезе участвуют грибы рода Fusarium Link., доминирующее положение среди которых занимает Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum. Характер патогенеза определяется абиотическими факторами внешней среды, степенью контаминации семян и торфосубстратов хламидоспорами гриба, уровнем восприимчивости генотипов [1, с. 39–41; 5, 7]. Интродуцированный в ризосферу биопрепарат на основе штамма T. harzianum ВКМ F–2477Д [9] снижал пораженность генотипов фузариозом в среднем в 4,7–5,3 раза, а биологическая эффективность достигала 81,2% (Рис. 1).
Репродуцируемые образцы не отличались иммунностью к фузариозу. Доказано существенное варьирование генотипов (Cv=34,3%) по степени восприимчивости к патогену, подтвержденное корреляционной зависимостью (Cr =0,79±0,04) между показателем среднего балла (bs=1,79±0,01; bmin÷max=0,37–2,8) и стандартного отклонения (σ=0,61). Высокой устойчивостью (bmin÷max=0,37–0,93; Cv=25,3%) выделялись 58 генотипов, а минимальным значением bs (bs=0,37–0,55±0,01) – Edsby gard (вр. к–523, Германия), Fabulus (вр. к–987, Нидерланды), б/н (к–3944, Китай), Cornichon (к–3936, Бельгия). Установлен существенный полиморфизм (Cv=34,6%) образцов по признаку «продуктивность семян» (ps), подтвержденный корреляционной связью (Cr=0,82±0,04) между средним значением (ps=7,69±0,16 г/плод; bmin÷max=4,3÷12,6) и стандартным отклонением (σ=30,1). Между показателями ps и bs установлена отрицательная корреляционная связь (Cr= –0,84±0,04).
Вирус зеленой крапчатой мозаики индуцировал дегенеративные изменения, обусловливающие гибель сеянцев, рассады и плодоносящих растений [3, 4]. Формирование стойких очагов CGMMV в агроценозе огурцов регламентировано – сохранением в семенах, на растительных остатках и в торфосубстрате; распространением механически в процессе агротехнического ухода за растениями и персистентно тлями с сорной, дикой и декоративной растительности; характерной для зоны влажных субтропиков высокой интенсивностью солнечной инсоляции; степенью восприимчивости генотипов. Инактивация CGMMV водной молочно–йодной суспензией [2, с. 53–55; 3] снижала пораженность растений в 4,9–5,1 раза, а биологическая эффективность достигала 94,6% (Рис. 2).
Скрининг репродуцируемой коллекции не выявил иммунных к CGMMV образцов. Установлена существенная изменчивость генотипов по уровню чувствительности к вирусу (bmin–max=0,28–2,7±0,06; Cv=39,5%), подтвержденная корреляционной связью (Cr = 0,71±0,07) между средним баллом (bs=1,67±0,07) и стандартным отклонением (σ=0,66). Высокоустойчивыми (bs= 0,28–0,93±0,02; Cv=56,6%) к CGMMV оказались 84 образца, а с наименьшим показателем bs (bs=0,28–0,46±0,01) – б/н (к–3944) и Zhongsu 1 (к–3950) – из Китая; Vack (к–4457, Нидерланды), Куруме очиаи (к–4546) и Сунадзу (к–4551) – из Японии. По признаку «продуктивность семян» (ps) образцы характеризовались значительной вариабельностью (Cv=24,0%), обоснованной корреляционной зависимостью (Cr=0,81±0,04) между средним значением (ps=7,47±0,39г/плод) и стандартным отклонением (σ=1,82). Показатели ps и bs коррелировали отрицательно (Cr= –0,91±0,05).
Рисунок 2. Влияние инактивации CGMMV на пораженность зеленой крапчатой мозаикой варьирующих по уровню устойчивости генотипов огурцов
Условные обозначения: R– высоко–, Sv– среднеустойчивые, V– восприимчивые
Ложная мучнистая роса вызывает молниеносную гибель растений, пожелтение и увядание плодов [10]. Учитывая строгие регламенты на применение фунгицидов в зоне влажных субтропиков, развитие болезни ограничивали комплексом фитосанитарных мер. Во избежание повышения влажности воздуха в теплице при появлении первых симптомов заболевания прекращали некорневые подкормки растений и полив водой бетонного основания. С целью уменьшения инфекционного фона P. cubensis и оптимизации воздухообмена между растениями, наряду с пораженными листьями и боковыми побегами удаляли также здоровые. Иммунных к патогену образцов не выделено. Установлено типичное варьирование (Cv=13,2%) балла поражения (bmin–max=0,35–2,60±0,06), подтвержденное корреляционной связью (Cr=0,76±0,06) между средним значением (bs=1,67±0,06) и стандартным отклонением (σ=0,22). Высокий уровень устойчивости (bmin–max =0,35–0,95±0,06) к патогену обнаружен у 33 образцов, а наименьший показатель bs (bs= 0,35–0,56±0,06) – Cornichon (к–3936, Бельгия), Zhongsu 1 (к–3950, Китай), Girola (к–4540, Нидерланды). По признаку «продуктивность семян» (ps) генотипы отличались значительной изменчивостью (Cv=24,0%), подтвержденной корреляционной зависимостью (Cr = 0,81±0,03) между средним значением (ps =7,37±0,25 г/плод) и стандартным отклонением (σ=1,08). Показатели ps и bs находились в отрицательной корреляционной связи (Cr = – 0,82±0,03).
Выделено 16 генотипов огурцов с высоким уровнем групповой устойчивости к аскохитозу, фузариозу, зеленой крапчатой мозаике и ложной мучнистой росе [6, 7]. Методом попарно–группового анализа с арифметическим усреднением показателей bs генотипы распределены по кластерам (Рис. 3).
Рисунок 3. Дендрограмма сходства генотипов огурцов с высоким уровнем групповой устойчивости к болезням
Близкое сходство в малых кластерах проявили образцы: Nora (к–4451, Чехия) – Spacemaster (к–4464, США), Edsby gard (вр. к–523, Германия) – Fabulus (вр.к–987, Нидерланды), Куруме очиаи (к–4546, Япония) – Сунадзу (к–4551, Япония).
Таким образом, разработанные регламенты фитосанитарной оптимизации агроценоза огурцов, репродуцируемых в стрессовых условиях малообъемной гидропоники, позволили в 2011–2015гг. размножить и отправить на хранение в Генетический банк ВИР 16,22 кг высоко кондиционных семян. Выделен исходный материал для селекционных программ на иммунитет к болезням.
Список литературы
- Гринько Н. Н. Биорегуляция популяций фитопатогенов овощных культур в управляемых агроэкосистемах // Вестник РАСХН. – 1999. –№2. –С. 39–41.
- Гринько Н.Н. Зеленая крапчатая мозаика огурцов в защищенном грунте// Вестник РАСХН. – 2005. – №1. –С. 53–55.
- Инактивация CGMMV в Cucumis sativus L. – URL: https://www.facebook.com/nina.grinko/photos_albums#
- Индукция CGMMV патологий Cucumis sativus L., 2015г. – URL: https://www.facebook.com/nina.grinko/photos_albums#
- Патосистема: грибы Fusarium Link. – Cucumis sativus L. – URL: https://www.facebook.com/nina.grinko/photos_albums#
- Репродукция на Адлерской ОС генофонда ВИР: огурцы, 2014г. – URL: https://www.facebook.com/nina.grinko/photos_albums#
- Репродукция генетических ресурсов ВИР: огурцы, 2015г. – URL: https://www.facebook.com/nina.grinko/photos_albums#
- Пыженков В.И., Малинина М.И. Культурная флора. Т.ХХI. Тыквенные (огурец, дыня). – М.: Колос, 1994. – 288с.
- Штамм Trichoderma harzianum ВКМ F-2477Д – эффективен 30 лет – URL: https://www.facebook.com/nina.grinko/photos_albums#
- Pseudoperonospora cubensis в агроценозе огурца – URL: https://www.facebook.com/nina.grinko/photos_albums#.[schema type=»book» name=»ФИТОСАНИТАРНАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ АГРОЦЕНОЗА ОГУРЦОВ ИЗ ГЕНОФОНДА ВИР, РЕПРОДУЦИРУЕМЫХ НА ГИДРОПОНИКЕ» description=»Впервые разработаны регламенты репродуцирования образцов огурцов из мировой коллекции на малообъемной гидропонике, обеспечивающие получение кондиционных семян для закладки на хранение в генетический банк ВИР. Выделены генотипы огурца, представляющие практический интерес в качестве исходного материала для селекционных программ на иммунитет к болезням.» author=»Гринько Нина Николаевна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2016-12-26″ edition=»euroasia-science.ru_26-27.02.2016_2(23)» ebook=»yes» ]