Идентификация патогенных грибов в луковицах чеснока при хранении и в корневой сфере в период роста растений

Актуальность, материал и методика.Потери урожая сельскохозяйственных культур связаны не только с развитием болезней в процессе вегетации, но и при послеуборочном хранении. Чеснок является популярной овощной и пряно-ароматической культурой во многих странах мира. Значительные потери урожая чеснока при выращивании и хранении связаны с грибными патогенами, наиболее вредоносными из которых являются представители рода Fusarium. В Московской области поражение посевов чеснока фузариозом проявляется ежегодно, но с различной интенсивностью. В Федеральном научном центре овощеводства (ФНЦО) было показано, что гнили и увядание растений чеснока вызывается комплексом патогенных грибов, включающим преимущественно различные виды Fusarium. При этом соотношение видов Fusarium в патогенном комплексе изменяется от года к году, регистрируются новые виды Fusarium и их расы. Целью данной работы было определение грибных фитопатогенов, вызывающих сухую гниль зубков чеснока при послеуборочном хранении. Для проведения работы из хранилища ФНЦО были взяты луковицы чеснока сортов Дубковский и Стрелец.

Результаты. В результате визуального осмотра были выявлены зубки с симптомами сухой гнили. Пораженные ткани зубков были помещены на картофельнодекстрозный агар для получения грибных колоний. Анализ морфолого-культуральных признаков грибных изолятов, а также нуклеотидных последовательностей четырех участков ДНК (спейсеры ITS, гены EF1а, RPB1 и RPB2) показал, что возбудителем сухой гнили зубков чеснока является патогенный гриб Fusarium proliferatum. Дополнительно в полевых условиях была проведена идентификация на основе анализа последовательностей спейсеров ITS и гена EF1 афитопатогенных грибов, обитающих в корневой зоне растений чеснока. В результате в корневой сфере сортов чеснока были обнаружены два вида грибов рода Fusarium (F. proliferatum и F. oxysporum f. sp. сepae), а также виды Rhizoctonia solani, Volutella rosea и Ceratobasidium sp.

1. Ma L.J., Geiser D.M., Proctor R.H., Rooney A.P., O'Donnell K., Trail F., Gardiner D.M., Manners J.M., Kazan K. Fusarium pathogenomics. Annu Rev Microbiol. 2013;(67):399-416. https://doi.org/10.1146/annurev-micro-092412-155650.

2. Kalman B., Abraham D., Graph S., Perl-Treves R., Meller Harel Y., Degani O. Isolation and Identification of Fusarium spp., the Causal Agents of Onion (Allium cepa) Basal Rot in Northeastern Israel. Biology (Basel). 2020;9(4):69. https://doi.org/10.3390/biology9040069

3. Summerell B.A. Resolving Fusarium: Current Status of the Genus. Annu Rev Phytopathol. 2019;(57):323-339. https://doi.org/10.1146/annurev-phyto-082718-100204

4. Gagkaeva T., Gavrilova O., Orina A., Lebedin Y., Shanin I., Petukhov P., Eremin S. Analysis of Toxigenic Fusarium Species Associated with Wheat Grain from Three Regions of Russia: Volga, Ural, and West Siberia. Toxins (Basel). 2019;11(5):252. https://doi.org/10.3390/toxins11050252.

5. Rout E., Nanda S., Joshi R.K. Molecular characterization and heterologous expression of a pathogen induced PR5 gene from garlic (Allium sativum L.) conferring enhanced resistance to necrotrophic fungi. EurJPlantPathol. 2016;(144):345–360. https://doi.org/10.1007/s10658-015-0772-y

6. Середин Т.М., Герасимова Л.И., Козарь Е.Г., Енгалычева И.А., Баранова Е.В. Распространение и вредоносность микозов на культуре чеснока озимого в условиях Московской области. ОвощиРоссии. 2018;(6):84-90. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2018-6-84-90

7. Gálvez L., Urbaniak M., Waśkiewicz A., Stępień L., Palmero D. Fusarium proliferatum – Causal agent of garlic bulb rot in Spain: Genetic variability and mycotoxin production. Food Microbiology. 2017;(67):41-48. https://doi.org/10.1016/j.fm.2017.05.006

8. Moharam M.H.A., Farrag E.S.H., Mohamed M.D.A. Pathogenic fungi in garlic seed cloves and first report of Fusarium proliferatum causing cloves rot of stored bulbs in upper Egypt. Archives of Phytopathology and Plant Protection. 2013;(46):2096-2103. https://doi.org/10.1080/03235408.2013.785122

9. Mondani L., Chiusa G., Battilani P. Chemical and biological control of Fusarium species involved in garlic dry rot at early crop stages. European Journal of Plant Pathology. 2021;(7). https://doi.org/10.1007/s10658-021-02265-0

10. Тимина Л.Т., Енгалычева И.А. Комплекс патогенов на овощных культурах в условиях Центрального региона РФ. ОвощиРоссии. 2015;(3-4):123-129. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2015-3-4-123-129

11. Leyronas C., Chrétien P.L., Troulet C., Duffaud M., Villeneuve F., Morris C.E., Hunyadi H. First Report of Fusarium proliferatum Causing Garlic Clove Rot in France. Plant Disease. 2018;(102):2658 https://doi.org/10.1094/PDIS-06-18-0962-PDN

12. White T.J., Bruns T., Lee S., Taylor J. Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics, pp. 315–322 in M.A. Innis, D.H. Gelfand, J.J. Sninsky (Eds):PCR Protocols. A Guide to Methods and Applications. Academic Press, San Diego (USA) 1990.

13. O'Donnell K., Kistler H.C., Cigelnik E., Ploetz R.C. Multiple evolutionary origins of the fungus causing Panama disease of banana: concordant evidence from nuclear and mitochondrial gene genealogies. Proc Natl Acad Sci USA. 1998;95(5):2044-2049. https://doi.org/10.1073/pnas.95.5.2044

14. O'Donnell K., Sutton D.A., Rinaldi M.G., Sarver B.A., Balajee S.A., Schroers H.J., Summerbell R.C., Robert V.A., Crous P.W., Zhang N., Aoki T., Jung K., Park J., Lee Y.H., Kang S., Park B., Geiser D.M. Internet-accessible DNA sequence database for identifying fusaria from human and animal infections. J Clin Microbiol. 2010;48(10):3708-3718. https://doi.org/10.1128/JCM.00989-10.

15. Liu Y.J., Whelen S., Hall B.D. Phylogenetic relationships among ascomycetes: evidence from an RNA polymerse II subunit. Mol Biol Evol. 1999;16(12):1799-808. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a026092

16. Leslie J.F., Summerell B.A. The Fusarium Laboratory Manual. Blackwell Publishing, Oxford, UK. 2006. https://doi.org/10.1002/9780470278376

17. Anisimova O.K., Seredin T.M., Danilova O.A., Filyushin M. First Report of Fusarium proliferatum Causing Garlic clove Rot in Russian Federation. Plant Disease. 2021. (In press) https://doi.org/10.1094/PDIS-12-20-2743-PDN

18. Mondani L., Chiusa G., Battilani P. Fungi Associated with Garlic During the Cropping Season, with Focus on Fusarium proliferatum and F. oxysporum. Plant Health Progress. 2021;22(1):37-46. https://doi.org/10.1094/PHP-06-20-0054-RS