ovoshchiОвощи РоссииVegetable crops of Russia2072-91462618-7132Федеральный научный центр овощеводства10.18619/2072-9146-2023-4-97-106ovoshchi-2213Research ArticleАГРОХИМИЯ, АГРОПОЧВОВЕДЕНИЕ, ЗАЩИТА И КАРАНТИН РАСТЕНИЙAGROCHEMISTRY, SOIL SCIENCE, PLANT PROTECTION AND QUARANTINEЭкспериментальное обоснование методики оценки фитотоксичности микромицетов на проростках пшеницыExperimental substantiation of the method for assessing the phytotoxicity of micromycetes on wheat seedlingsЖемчужинаН. С.ZhemchuzhinaN. S.

Наталья Сергеевна Жемчужина – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, заместитель заведующего государственной коллекцией фитопатогенных микроорганизмов и сортов растений-идентификаторов патогенных штаммов микроорганизмов, автор для переписки

143050, Московская область, Одинцовский район, р.п. Большие Вяземы, ул. Институт, владение 5

Natalya S. Zhemchuzhina – Cand. Sci. (Biology), Senior Researcher, Deputy Head of the State Collection of Phytopathogenic Microorganisms and Plant Varieties-Identifiers of Pathogenic Microorganism Strains 

Institut str., possession 5, Bolshye Vyazemy settlement, Odintsovo district, Moscow region, 143050

zhemch@mail.ruЕлизароваС. А.ElizarovaS. A.

Светлана Александровна Елизарова – микробиолог государственной коллекцией фитопатогенных микроорганизмов и сортов растений-идентификаторов патогенных штаммов микроорганизмов

143050, Московская область, Одинцовский район, р.п. Большие Вяземы, ул. Институт, владение 5

Svetlana A. Elizarova – microbiologist of the State Collection of Phytopathogenic Microorganisms and Plant Varieties-Identifiers of Pathogenic Microorganism Strains 

Institut str., possession 5, Bolshye Vyazemy settlement, Odintsovo district, Moscow region, 143050

КиселеваМ. И.KiselevaM. I.

Марина Ивановна Киселева – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник отдела микологии и иммунитета

143050, Московская область, Одинцовский район, р.п. Большие Вяземы, ул. Институт, владение 5

Marina I. Kiseleva – Cand. Sci. (Biology), Senior Researcher, Department of Mycology and Immunity

Institut str., possession 5, Bolshye Vyazemy settlement, Odintsovo district, Moscow region, 143050

ЗахаровД. А.ZakharovD. A.

Дмитрий Алексеевич Захаров – аспирант государственной коллекцией фитопатогенных микроорганизмов и сортов растений-идентификаторов патогенных штаммов микроорганизмов

143050, Московская область, Одинцовский район, р.п. Большие Вяземы, ул. Институт, владение 5

Dmitri A. Zakharov – Postgraduate Student of the State Collection of Phytopathogenic Microorganisms and Plant Varieties-Identifiers of Pathogenic Microorganism Strains

Institut str., possession 5, Bolshye Vyazemy settlement, Odintsovo district, Moscow region, 143050

СардароваИ. И.SardarovaI. I.

Ирина Игоревна Сардарова – аспирант лаборатории по селекции на устойчивость к абиотическим и биотическим стрессовым факторам 

143050, Московская область, Одинцовский район, р.п. Большие Вяземы, ул. Институт, владение 5

Irina I. Sardarova – Postgraduate student of the laboratory for selection for resistance to abiotic and biotic stress factors

Institut str., possession 5, Bolshye Vyazemy settlement, Odintsovo district, Moscow region, 143050

Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологииРоссияAll-Russian Research Institute of PhytopathologyRussian Federation2023190720230497106Copyright © Жемчужина Н.С., Елизарова С.А., Киселева М.И., Захаров Д.А., Сардарова И.И., 20232023Жемчужина Н.С., Елизарова С.А., Киселева М.И., Захаров Д.А., Сардарова И.И.Zhemchuzhina N.S., Elizarova S.A., Kiseleva M.I., Zakharov D.A., Sardarova I.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vegetables.su/jour/article/view/2213

Актуальность. В настоящее время возрастает актуальность изучения по выявлению способности многих микромицетов синтезировать фитотоксичные вещества, которые снижают всхожесть семян и ведут к огромным потерям урожая стратегических сельскохозяйственных культур. Для решения задачи требуется разработка новых методических подходов, что представляет значимость для иммунологов и фитопатологов.Цель работы – определение фитотоксической активности штаммов микромицетов из родов Fusarium, Alternaria, Bipolaris, паразитирующих на всех сельскохозяйственных культурах, возделываемых в России.Материалы и методы. Использованы штаммы, способы их культивирования, метод биопробы и проведена статистическая обработка полученных результатов. Проведена модификация некоторых методических подходов для оценки фитотоксичности микромицетов. Проведен подбор репрезентативных концентраций фильтратов культуральной жидкости (ФКЖ) штаммов для оценки фитотоксичности.Результаты. Установлена корреляционная связь для всех вариантов опыта между двумя независимыми параметрами: параметры развития проростков пшеницы и концентрация фильтратов культуральной жидкости. Получены новые результаты по исследованию фитотоксической активности 70 штаммов гемибиотрофных микромицетов и установлены оптимальные концентрации ФКЖ грибов для классификации штаммов грибов по группам токсичности. Наиболее вариабельные значения по токсичности были найдены при применении 40% раствора ФКЖ. Показано, что при соблюдении этих условий штаммы грибов можно делить по степени токсичности на достоверно различающиеся группы. Это обстоятельство является важным основанием для включения штаммов микромицетов с определенными свойствами токсичности в Государственную коллекцию фитопатогенных микроорганизмов. Штаммы грибов необходимы и целесообразны для использования в селекции по созданию устойчивых и толерантных сортов к фитопатогенам из родов Fusarium, Alternaria, Bipolaris.Заключение. Новые методические подходы подтвердили, что наиболее вариабельные значения по токсичности были найдены при применении ФКЖ в пропорции 2:3. При этой концентрации ФКЖ штаммы делятся на 4 группы с характерными отличиями по степени токсичности, что является важным основанием для включения подобных штаммов микромицетов в Государственную коллекцию фитопатогенных микроорганизмов и в дальнейшем они будут использованы в селекции по созданию устойчивых и толерантных сортов сельскохозяйственных культур.

Relevance. Currently, the relevance of studying to identify the ability of many micromycetes to synthesize phytotoxic substances that reduce seed germination and lead to huge losses in the yield of strategic agricultural crops is increasing. To solve the problem, the development of new methodological approaches is required, which is significant for immunologists and phytopathologists.The purpose of this work is to determine the phytotoxic activity of micromycete strains from the genera Fusarium, Alternaria, Bipolaris, parasitizing on all agricultural crops cultivated in Russia.Materials and methods. The strains, the methods of their cultivation, the bioassay method were used, and the statistical processing of the results obtained was carried out. A modification of some methodological approaches for assessing the phytotoxicity of micromycetes has been carried out. The selection of representative concentrations of culture fluid filtrates (FCF) of strains for phytotoxicity evaluation was carried out.Results. A correlation was established for all variants of the experiment between two independent parameters: the development parameters of wheat seedlings and the concentration of cultural liquid filtrates. New results have been obtained on the study of the phytotoxic activity of 70 strains of hemibiotrophic micromycetes and the optimal concentrations of fungal FAs for classifying fungal strains into toxicity groups have been established. The most variable toxicity values were found when using a 40% solution of FCL. It was shown that, under these conditions, fungal strains can be divided according to the degree of toxicity into significantly different groups. This circumstance is an important reason for including strains of micromycetes with certain toxicity properties in the State Collection of Phytopathogenic Microorganisms. Fungal strains are necessary and appropriate for use in breeding to create resistant and tolerant varieties to phytopathogens from the genera Fusarium, Alternaria, Bipolaris.Conclusion. New methodological approaches have confirmed that the most variable toxicity values were found with the use of FCF in a ratio of 2:3. This concentration of FCF strains are divided into 4 groups with characteristic differences in the degree of toxicity, which is an important reason for including such strains of micromycetes in the State Collection of Phytopathogenic Microorganisms and will be further used in breeding to create resistant and tolerant varieties of agricultural crops.

пшеницафитотоксичностьмикромицетыметодические подходыселекцияwheatphytotoxicitymicromycetesmethodological approachesbreedingReferencesАрасланова Н.М., Ивебор М.В., Саукова С.Л., Антонова Т.С., Рамазанова С.А. Влияние культуральных фильтратов изолятов грибов родов Alternaria, Bipolaris, Ulocladium на прорастание семян и развитие проростков подсолнечника. Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. 2014;1(157-158):124-129. EDN SFBQVN.Araslanova N.M., Ivebor M.V., Saukova S.L., Antonova T.S., Ramazanova S.A. Influence of cultural filtrates of isolates of fungi of the genera Alternaria, Bipolaris, Ulocladium on seed germination and development of sunflower seedlings. Oil cultures. Scientific and technical bulletin of the All-Russian Scientific Research Institute of Oilseeds. 2014;1(157-158):124-129. EDN SFBQVN.Берестецкий О.А. Изучение фитотоксических свойств микроскопических грибов / Методы экспериментальной микологии. Киев: Наукова думка, 1982. C. 321-333Berestetsky O.A. Study of phytotoxic properties of microscopic fungi / Methods of experimental mycology. Kyiv: Naukova Dumka, 1982, pp. 321- 333.Билай В.И., Курбатская З.А. Определитель токсинообразующих микромицетов. Киев. – 1990.Bilay V.I., Kurbatskaya Z.A. Determinant of toxin-forming micromycetes. Kyiv. – 1990.Гагкаева Т.Ю., Гаврилова О.П., Орина А.С. Выявление токсинопродуцирующих грибов рода Fusarium в зерне озимой пшеницы в Центральном регионе Европейской части России. Успехи медицинской микологии. 2018;(19):299-303. EDN UROYXQ.Gagkaeva T.Yu., Gavrilova O.P., Orina A.S. Identification of toxin-producing fungi of the genus Fusarium in winter wheat grain in the Central region of the European part of Russia. Advances in medical mycology. 2018;(19):299-303. EDN UROYXQ.Третьякова И.Н., Садыкова В.С., Носкова Н.П., Бондарь П.Н., Гайдашева И.И., Громовых Т.И., Иваницкая А.С., Ижболдина М.В., Барсукова А.В. Рост стимулирующая активность штаммов рода Streptomyces и Trichoderma и перспективы их использования для микроклонального размножения хвойных. Биотехнология. 2009;(1):39-44.Tretyakova I.N., Sadykova V.S., Noskova N.P., Bondar P.N., Gaidasheva I.I., Gromovykh T.I., Ivanitskaya A.S., Izhboldina M.V., Barsukova A.V. Growth-stimulating activity of strains of the genus Streptomyces and Trichoderma and prospects for their use for micropropagation of conifers // Biotechnology. 2009;(1):39-44.Temirbekova, S.K., Kulikov, I.M., Afanasyeva, Y.V., Ashirbekov, M.Z., Beloshapkina, O.O., Kalashnikova, E.A., Sardarova, I., Begeulov, M.S., Kucher, D.E., Ionova, N.E., Rebouh N.Y. The Biological Traumatization of Crops Due to the Enzyme Stage of Enzyme-Mycotic Seed Depletion. Pathogens. 2022;(11):376. https://doi.org/10.3390/pathogens11030376Temirbekova, S.K., Kulikov, I.M., Afanasyeva, Y.V., Ashirbekov, M.Z., Beloshapkina, O.O., Kalashnikova, E.A., Sardarova, I., Begeulov, M.S., Kucher, D.E., Ionova, N.E., Rebouh N.Y. The Biological Traumatization of Crops Due to the Enzyme Stage of Enzyme-Mycotic Seed Depletion. Pathogens. 2022;(11):376. https://doi.org/10.3390/pathogens11030376Темирбекова С.К., Черемисова Т.Д., Куликов И.М., Афанасьева Ю.В., Зуев Е.В., Потапова Е.С. Мировая коллекция ВИР — ключ для «идеала» сорта Н.И. Вавилова на устойчивость к абиотическим и биотическим стрессам Центрального региона РФ. Москва: ВСТИСП, 2020. 108 с.: илл.Temirbekova S.K., Cheremisova T.D., Kulikov I.M., Afanaseva Yu.V., Zuev E.V., Potapova E.S. The world collection of VIR is the key to the "ideal" variety N.I. Vavilov on resistance to abiotic and biotic stresses in the Central region of the Russian Federation.. Moscow: VSTISP, 2020. 108 p.Берестецкий А.О. Фитотоксины грибов: от фундаментальных исследований - к практическому использованию (обзор). Прикладная биохимия и микробиология. 2008;44(5):501-514. EDN JJWHSJ.Berestetsky A.O. Fungal phytotoxins: from fundamental research to practical use (review). Applied Biochemistry and Microbiology. 2008;44(5):501-514. EDN JJWHSJ.Литовка Ю.А., Савицкая А.Г., Рязанова Т.В. Видовой состав и фитотоксичные свойства микромицетов рода Fusarium, распространенных в лесных питомниках средней и южной Сибири. Теоретический и научнопрактический журнал: Хвойные бореальной зоны. 2011;XXIX(3-4):232- 236.Litovka Yu.A., Savitskaya A.G., Ryazanova T.V. Species composition and phytotoxic properties of micromycetes of the genus Fusarium, common in forest nurseries of central and southern Siberia. Theoretical and scientific-practical journal: Conifers of the boreal zone. 2011;XXIX(3-4):232-236.Wagacha J.M., Muthomi J.W. Fusarium culmorum: Infection process, mechanisms of mycotoxin production and their role in pathogenesis in wheat. Crop Protection. 2007;(26):877–885.Wagacha J.M., Muthomi J.W. Fusarium culmorum: Infection process, mechanisms of mycotoxin production and their role in pathogenesis in wheat. Crop Protection. 2007;(26):877–885.Ганнибал Ф.Б. Токсигенность и патогенность грибов рода Alternaria для злаков. Лаборатория микологии и фитопатологии им. А.А. Ячевского ВИЗР. История и современность / Под ред. А.П. Дмитриева. СПб. 2007. С. 82–93Hannibal, F.B. Toxigenicity and pathogenicity of fungi of the genus Alternaria for cereals. Laboratory of Mycology and Phytopathology. A.A. Yachevsky VIZR. History and Modernity / Ed. A.P. Dmitriev. - St. Petersburg. 2007. Р. 82–93.Парфенова Т.А., Алексеева Т.П. Токсическое влияние фильтрата культуральной жидкости грибов рода Fusarium на семена пшеницы. Микология и фитопатология. 1995;29(1)Я:78-82.Parfenova T.A., Alekseeva T.P. Toxic effect of the culture liquid filtrate of fungi of the genus Fusarium on wheat seeds. Mykology and Phytopathology. 1995;29(1)Я:78-82.Жемчужина Н.С., Киселева М.И., Коломиец Т.М. Выявление разнообразия микромицетов рода Fusarium в агроэкосистемах равнинной части Северного Кавказа для пополнения Государственной коллекции фитопатогенных микроорганизмов ФГБНУ ВНИИФ. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021;25(8):874-881. DOI 10.18699/VJ21.101. EDN YBJMZN.Zhemchuzhina N.S., Kiseleva M.I., Kolomiets T.M. Identification of the diversity of micromycetes of the genus Fusarium in the agroecosystems of the plains of the North Caucasus to replenish the State Collection of Phytopathogenic Microorganisms of the FGBNU VNIIF. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2021;25(8):874-881. DOI 10.18699/VJ21.101. EDN YBJMZN.Коломиец Т.М., Жемчужина Н.С., Киселева М.И., Пахолкова Е.В., Глинушкин А.П. Роль генофонда Государственной Коллекции фитопатогенных микроорганизмов ВНИИ фитопатологии в обеспечении научных исследований. Материалы Пятого Съезда Микологов России (12-14 октября 2022 г., г. Москва), в сборнике: Современная микология в России. 2022;(9):10-12. doi: 10.14427/cmr.2022.ix.01Kolomiets T.M., Zhemchuzhina N.S., Kiseleva M.I., Pakholkova E.V., Glinushkin A.P. The role of the gene pool of the State Collection of Phytopathogenic Microorganisms of the All-Russian Research Institute of Phytopathology in supporting scientific research. Proceedings of the Fifth Congress of Mycologists of Russia (October 12-14, 2022, Moscow), in the collection: Modern Mycology in Russia. 2022;(9):10-12. doi: 10.14427/cmr.2022.ix.01Государственная коллекция фитопатогенных микроорганизмов и сортов растений-идентификаторов патогенных штаммов микроорганизмов. ВНИИФ URL: http://vniif.ru/vniif/structure/collection/page/1367.State collection of phytopathogenic microorganisms and plant varieties-identifiers of pathogenic strains of microorganisms. VNIIF URL: http://vniif.ru/vniif/structure/collection/page/1367.Дудка И.А. Методы экспериментальной микологии. Киев: Наук. Думка. 1982. 550 с.Dudka I.A. Methods of experimental mycology. Kyiv: Nauk. Dumka. 1982. 550 p.Билай В.И. Основы общей микологии. Киев: Выща школа, 1989. 392 с.Bilay V.I. Fundamentals of general mycology. Kyiv: High school, 1989. 392 p.Хасанов Б.А. Определитель грибов возбудителей «гельминтоспориозов» растений из родов Bipolaris, Drechslera и Exserohilum. Ташкент: ФАН, 1992. 243 с.Khasanov B.A. Key to fungi pathogens of "helminthosporia" plants from the genera Bipolaris, Drechslera and Exserohilum. Tashkent: FAN, 1992. 243 p.Dugan F.M. The identification of fungi. An illustrated introduction with keys, glossary, and guide to literature. The American Phytopathological Society Press, St. Paul, Minnesota, USA, 2006. 176 p.Dugan F.M. The identification of fungi. An illustrated introduction with keys, glossary, and guide to literature. The American Phytopathological Society Press, St. Paul, Minnesota, USA, 2006. 176 p.Gerlach W., Nirenberg H. The genus Fusarium - a pictorial atlas. Mitteilungen der Biologischen Bundesanstalt fоr Land- und Forstwirtschaft. 1982;(209):1-406.Gerlach W., Nirenberg H. The genus Fusarium - a pictorial atlas. Mitteilungen der Biologischen Bundesanstalt fоr Land- und Forstwirtschaft. 1982;(209):1-406.Simmons E.G. Alternaria. An Identification Manual. Utrecht: CBS. 2007. 775 p.Simmons E.G. Alternaria. An Identification Manual. Utrecht: CBS. 2007. 775 p.Федорович М.Н., Шашко Ю.К., Шашко М.Н., Поликсенова В.Д. Токсичность культуральных фильтратов мелкоспоровых видов рода Alternaria Nees. Вестник БГУ. 2006;2(2):36–39.Fedorovich M.N., Shashko Yu.K., Shashko M.N., Poliksenova V.D. Toxicity of cultural filtrates of small-spore species of the genus Alternaria Nees. Bulletin of the Belarusian State University. 2006;2(2):36–39.Доспехов Б.А. Планирование полевого опыта и статистическая обработка его данных. М.: Колос, 1972. 206 с.Dospekhov B.A. Planning a field experiment and statistical processing of its data. M.: Kolos, 1972. 206 p.Ершова Н.М. Дисперсионный анализ данных наблюдений с помощью пакета анализа приложения Excel. Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. 2009;3(134):10-20. EDN WXFFUJ.Ershova N.M. Dispersion analysis of observational data using the Excel application analysis package. Bulletin of the Prydniprovska State Academy of Life and Architecture. 2009;3(134):10-20. EDN WXFFUJ.Домрачева Л.И., Трефилова Л.В., Фокина А.И. Фузарии: биологический контроль, сорбционные возможности. Saarbrücken: LAP LAMBERT, 2013. 182 с. EDN YKYHWR.Domracheva L.I., Trefilova L.V., Fokina A.I. Fusaria: biological control, sorption capabilities. =Saarbrücken: LAP LAMBERT, 2013. 182 p. EDN YKYHWRИванов А.В., Семенов Э.И., Ермолаева О.К., Галиева Г.М., Тремасов М.Я. Токсигенный потенциал штаммов Fusarium sporotrichioides. Проблемы микологии и фитопатологии в ХХI веке / Материалы международной научной конференции, посвященной 150-летию со дня рождения члена-корреспондента АН СССР, профессора Артура Артуровича Ячевского. Санкт-Петербург 2-4 октября 2013 года. C. 142-145.Ivanov A.V., Semenov E.I., Ermolaeva O.K., Galieva G.M., Tremasov M.Ya. Toxigenic potential of Fusarium sporotrichioides strains. Problems of mycology and phytopathology in the XXI century. Proceedings of the international scientific conference dedicated to the 150th anniversary of the birth of Corresponding Member of the USSR Academy of Sciences, Professor Artur Arturovich Yachevsky. St. Petersburg October 2-4, 2013. C. 142-145.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.