Экспериментальное обоснование методики оценки фитотоксичности микромицетов на проростках пшеницы

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.

1. Арасланова 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.

2. Берестецкий О.А. Изучение фитотоксических свойств микроскопических грибов / Методы экспериментальной микологии. Киев: Наукова думка, 1982. C. 321-333

3. Билай В.И., Курбатская З.А. Определитель токсинообразующих микромицетов. Киев. – 1990.

4. 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.

5. 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.

6. 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/pathogens11030376

7. Темирбекова 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.

8. Берестецкий А.О. Фитотоксины грибов: от фундаментальных исследований - к практическому использованию (обзор). Прикладная биохимия и микробиология. 2008;44(5):501-514. EDN JJWHSJ.

9. 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.

10. 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.

11. 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. 82–93

12. 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.

13. 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.

14. 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.01

15. Государственная коллекция фитопатогенных микроорганизмов и сортов растений-идентификаторов патогенных штаммов микроорганизмов. ВНИИФ URL: http://vniif.ru/vniif/structure/collection/page/1367.

16. Дудка И.А. Методы экспериментальной микологии. Киев: Наук. Думка. 1982. 550 с.

17. Билай В.И. Основы общей микологии. Киев: Выща школа, 1989. 392 с.

18. Хасанов Б.А. Определитель грибов возбудителей «гельминтоспориозов» растений из родов Bipolaris, Drechslera и Exserohilum. Ташкент: ФАН, 1992. 243 с.

19. 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.

20. Gerlach W., Nirenberg H. The genus Fusarium - a pictorial atlas. Mitteilungen der Biologischen Bundesanstalt fоr Land- und Forstwirtschaft. 1982;(209):1-406.

21. Simmons E.G. Alternaria. An Identification Manual. Utrecht: CBS. 2007. 775 p.

22. 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.

23. Доспехов Б.А. Планирование полевого опыта и статистическая обработка его данных. М.: Колос, 1972. 206 с.

24. 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.

25. Домрачева Л.И., Трефилова Л.В., Фокина А.И. Фузарии: биологический контроль, сорбционные возможности. Saarbrücken: LAP LAMBERT, 2013. 182 с. EDN YKYHWR.

26. Иванов 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.