НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Лисак Сергій Анатолійович

УДК 635.64:632.9:631.527

РАННЯ СУХА ПЛЯМИСТІСТЬ ТА ВИХІДНИЙ МАТЕРІАЛ ТОМАТА ДЛЯ СЕЛЕКЦІЇ НА СТІЙКІСТЬ

06. 01. 11 - фітопатологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Київ – 2007

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано в Інституті овочівництва і баштанництва Української академії аграрних наук

Науковий керівник - кандидат біологічних наук,

старший науковий співробітник

СКЛЯРЕВСЬКА Валентина Василівна,

Інститут овочівництва і баштанництва УААН,

провідний науковий співробітник лабораторії

імунітету овочевих рослин

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, доцент

СЛЮСАРЕНКО Олександр Миколайович,

Одеський національний університет імені І.І. Мечникова,

професор кафедри мікробіології та вірусології

кандидат біологічних наук

ЗАХАРЧУК Наталія Анатоліївна,

Інституту картоплярства УААН

вчений секретар

Захист відбудеться "28" вересня 2007 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.02 у Національному аграрному університеті за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв Оборони, 15, навчальний корпус № 3, аудиторія 65

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного аграрного університету за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв оборони, 13, навчальний корпус № 4, к. 28

Автореферат розісланий 2 серпня 2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Мороз М.С.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Серед овочевих рослин томат займає одне з провідних місць у забезпеченні населення продуктами харчування, а переробної промисловості - сировиною. Однією з причин недобору врожаю є ураження їх грибними хворобами, серед яких значної шкоди сучасним сортам і гібридам томата завдає факультативний паразит некротрофного типу живлення Alternaria solani Ell et Mart. (Sor.) – збудник ранньої сухої плямистості. При епіфітотійному характері розвитку цієї хвороби втрати урожаю сягають 30-50% (Бойко М.И, 1954; Дорожкин Н.А., Иванюк В.Г. 1977).

Світовий та вітчизняний досвід свідчить, що на сучасному етапі ведення сільського господарства основою захисту рослин томата є впровадження у виробництво стійких сортів і гібридів, що сприяє отриманню якісної та вільної від пестицидного забруднення продукції. Враховуючи еволюційну особливість геному томата, в якому на сьогодні гени моногенної стійкості проти цього збудника ще не ідентифіковані (List of Tomato Gene Names and Symbols, 2006), тому нині єдиною формою імунологічного захисту томата від ранньої сухої плямистості в усьому світі залишається полігенний тип стійкості.

Для створення стійких сортів і гібридів томата особливе значення повинні мати дослідження, направлені на ідентифікацію збудників ранньої сухої плямистості, всестороннє вивчення їх біологічних, екологічних особливостей та взаємозв’язків з рослиною-живителем. Тільки на цій основі можна теоретично обґрунтувати цілеспрямоване ведення селекції томата на ознаку стійкості проти означеної хвороби, а в практичному аспекті – отримати стійкий вихідний матеріал, який забезпечить належний захист рослин. Значущість та актуальність представленої проблеми й обумовили вибір теми дисертаційної роботи та стали основою для проведення наших досліджень.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Роботу виконано в рамках державної НТП ”Овочівництво і баштанництво”, під-програми 01 ”Розробити теоретичні основи селекції основних овочевих культур з використанням нових методів прикладної генетики, біотехнології та імунітету рослин”, завдання 02.04 ”Провести диференціацію колекційного і селекційного матеріалу томата відкритого ґрунту за ступенем стійкості проти групи фітопатогенів” (номер Державної реєстрації 0104U006540).

Мета і завдання досліджень. Мета досліджень - вивчити морфологічні, біологічні та екологічні особливості розвитку основного збудника ранньої сухої плямистості томата – гриба Alternaria solani, а також дослідити мінливості ознаки стійкості колекційного матеріалу цієї овочевої рослини, удосконалити методи оцінки і добору стійких генотипів на різних етапах онтогенезу рослин.

Для досягнення поставленої мети потрібно було вирішити такі завдання:

- дослідити видовий склад збудників ранньої сухої плямистості томата та вивчити динаміку розвитку хвороби протягом вегетації;

- визначити патоморфологічні особливості симптомів ураження рослин різних сортів, гібридів та ліній томата;

- вивчити екобіологічні та морфолого–культуральні особливості провідного виду гриба Alternaria solani в умовах Лісостепу України;

- вивчити особливості зимівлі і весняного відновлення інфекції, дослідити особливості розвитку патогена на рослинах томата під час вегетаційного періоду в залежності від специфічності дії абіотичних чинників;

- удосконалити методику оцінки і добору вихідного матеріалу на штучному інфекційному фоні;

- визначити рівень стійкості генофонду рослин томата на різних інфекційних фонах, провести розподіл його за рівнем мінливості та адаптивної здатності цієї ознаки;

- виділити стабільні джерела стійкості томата проти ранньої сухої плямистості.

Об’єкт досліджень – збудники ранньої сухої плямистості, методи оцінки і доборів форм та зразків томата за стійкістю проти хвороби; стійкість колекції зразків роду Lycopersicon Tourn.

Предмет досліджень – взаємовідношення грибних патогенів роду Alternaria з рослиною томата, стійкість рослин.

Методи дослідження – польові (маршрутні обстеження, збір ізолятів з уражених органів рослини томата, оцінка ступеня ураження зразків), лабо-раторні (чисті культури, біологічні та екологічні властивості збудників), статистичні (аналіз показників ураження, добору джерел стійкості).

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше встановлено, що в умовах Північно-східного та Центрального Лісостепу України в патогенезі ранньої сухої плямистості томата беруть участь гриби з родів Alternaria [Alternaria solani, Alternaria tenuissima, Alternaria alternatа (Syn.: Alternaria tenuis)] та Stemphylium (Stemphylium solani, Stemphylium botryosum).

Вперше вивчено морфологічні, біологічні і екологічні особливості роз-витку основного збудника ранньої сухої плямистості томата – гриба Alternaria solani в умовах двох регіонів Лісостепу України: встановлено, що складовою частиною циклу розвитку цього гриба є конідії, мікросклероції та хламідо-спори, і саме мікросклероції та хламідоспори виявляються основною ланкою зимуючої стадії та джерелом поновлення інфекції у природних умовах; біо-логічну активність гриба інтенсифікують специфічні комбінаційні поєднан-ня температури (від 180С до 250С) і режиму зволоження повітря (ГТК в межах 0,8 - 1,2); виявлено, що спосіб зберігання і накопичення інфекційного матеріалу у негерметично закритих ємкостях при температурних режимах від 3 до 50С і від 20 до 250С забезпечує високу життєздатність і патогенність конідій гриба Alt. solani тривалий час (до 15 - 19 місяців).

Вперше виявлено поліморфізм патоморфологічних змін симптомів ура-жен-ня рослин томата ранньою сухою плямистістю. Крім типового (відомого) ураження, на рослинах сортів, ліній і гібридів F1 нами встановлено два нетипових види симптомів ураження, які на рослині мали прояв за типом реакції надчутливості (HR).

Вперше статистично доведено, що зразкам томата з високим рівнем полі-ген-ного типу стійкості проти некротрофного патогена Alt. solani (із імовірністю 95% або від х – 2у до х + 2у) відповідає ураження рослин до 2,5 бала при амплітуді мінливості ознаки стійкості (у ) до 1 бала, при ліміті та розмаху ураження рослини зразка від 0 до 2 балів.

Вперше визначено імунологічну характеристику 120 колекційних зразків томата. Виділено стійкі проти ранньої сухої плямистості зразки – високоста-більні (індекс стабільності 9) джерела стійкості (бал 5 за шкалою РЕВ): середньостиглі зразки – А-692 (к-586), Мічурінскій (к-439) та пізньостиглі – ЛСД-27 (к-711), Колхозная королєва (к-196), Корольок (к-551), Чайка (к-608), Юбілєйний (к-504).

Практичне значення одержаних результатів. На основі співробіт-ництва із селекціонерами Інституту овочівництва і баштанництва УААН і Черкаського інституту агропромислового виробництва УААН одержано авторські свідоцтва на сорти томата Чаусянський (а.с. № 06182) та Радісний (а.с. № 06183), свідоцтва Національного центру генетичних ресурсів рослин України на лінії томата КВСі 01/05(а. с. № 287) та КВСі 02/05 (а.с. № 288).

Створено та передано до Державної служби з охорони прав на сорти рослин нові сорти томата Надбужанський і Тясминський.

На основі вивчення стійкості томата проти ранньої сухої плямистості представлено імунологічну характеристику на 120 сортів. При вирощувані сортів, які не мають задовільного рівня стійкості, захист їх від ранньої сухої плямистості рекомендуємо проводити без урахування їх імунологічної характеристики - біологічним, агротехнічним або хімічним засобами.

Для використання в якості сортів - еталонів за наявною стійкістю (код 9) пропонуємо використовувати визначені стабільні джерела стійкості; за відсутністю стійкості (код 1) – зразки Атласний (к–467), Ефемер (к-487), Іскорка (к-463), Лагідний (к-701), Мить (к-601), Кременчуцький (к-599), Зоряний (к-422), насіння яких є в ІОБ УААН та НЦГРРУ.

Для прискорення процесу селекції томата рекомендується розроблена нами схема оцінки й аналізу стійкості та добору вихідного матеріалу проти ранньої сухої плямистості.

Особистий внесок здобувача полягав у безпосередньому аналізі вітчизняної та зарубіжної літератури, плануванні програми досліджень, проведенні польових і лабораторних досліджень, статистичній обробці експериментальних даних, теоретичному обґрунтуванні отриманих результатів та підготовці матеріалів до друку.

Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень, викладені в дисертації, були оприлюднені на засіданнях вченої ради Інституту овочівництва і баштанництва УААН (2003 - 2006 рр.), на Міжнародних наукових з’їздах, конференціях і симпозіумах: ”Біологічні науки і проблеми рослинництва” (Умань, 2003), ”Методи, шляхи та способи поліпшення якості продукції рослинництва” (Полтава, 2004), ”Охрана редких видов растений: проблемы и перспективы” (Харьков, 2004), ”Приоритетные направления генетики, селекции и биотехнологии растений семейства пасленовых” (Мерефа, 2005), ”Сучасні технології селекційного процесу сільськогосподарських культур” (Харків, 2004), ”Биоэтика – путь к мировым стандартам” (Харьков, 2005).

Публікації. Матеріали дисертаційної роботи висвітлено у 10 публікаціях: 3 статті опубліковано у фахових збірниках для біологічних наук, 4 – сільськогосподарських та 3 тези доповідей на наукових з’їздах, конференціях, симпозіумах.

Обсяг і структура дисертації. Дисертацію викладено на 189 сторінках комп’ютерного тексту, вона складається з вступу, 5 розділів та висновків, містить 20 таблиць, 27 рисунків, 10 додатків. Перелік літературних джерел включає 221 найменування, у тому числі 33 іноземних авторів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Огляд літератури

Висвітлено стан вивчення проблеми в Україні та за її межами, зокрема з історії досліджень ранньої сухої плямистості на рослинах томата, її морфологічних ознак, спеціалізації поширення, шкодочинності та екологічних особливостей основного збудника (Alternaria solani (Ell. et Mart.) Sorauer) цієї хвороби, його життєвого циклу - періоду перезимівлі і весняного відновлення інфекції. Подається інформація про умови протікання інфекційного процесу в біо- і агроценозах, стійкість сортів томата проти ранньої сухої плямистості на різних інфекційних фонах. Наведені в огляді літератури дані обумовили обґрунтування актуальності теми досліджень і важливість вирішення означеного кола питань для практичної селекції томата в Україні.

Умови, матеріал і методика досліджень

Дослідження за темою дисертаційної роботи проводили в Інституті овочівництва і баштанництва УААН та Черкаському інституті агропромис-лового виробництва УААН протягом 2003 - 2005 рр. в умовах дослідного поля і лабораторії. Біоекологічні властивості збудників ранньої сухої плямистості вивчали шляхом обстеження агроценозів та зборів уражених органів рослин томата в захищеному і відкритому ґрунті (Попкова К.В., Качалова З.П., 1984; Чумаков А.Е., Захарова Т.И., 1990), ідентифікацію проводили за рекомендаціями А.А. Ячевського (1968) і Н.М. Підоплічка (1977). Морфолого-біологічні властивості збудників ранньої сухої плямистості вивчали методом чистих культур (Самуцевич М.Р., 1931; Федосеева З.Н., 1981; Черненко К.М., 2003). Дослідження набору зразків томата (120 шт.) на стійкість проти ранньої сухої плямистості проводили на штучному та природному інфекційних фонах (Власова Э.А., 1988; Скляревська В.В. та ін., 2001). Ступінь ураження зразків визначали у динаміці розвитку збудників хвороби на рослинах-живителях за імунологічними шкалами (Международный классификатор СЄВ рода Lycopersicon Tourn., 1986; Скляревська В.В. та ін., 2001). Закономірність розподілу ознаки стійкості у межах сортових і гібридних рослинних популяцій томата проводили методами варіаційного та дисперсійного аналізів (Вольф В.Г., 1966; Доспехов Б.А., 1968; "Методические указания…", 1979; Плохинский Н.А., 1978; Черненко К.М., 2003). Неоднорідність зразків за наявністю практично стійких генотипів і закономірність їх розподілу в популяціях та ступінь вирівняності ознаки стійкості визначали за уніфікованим методом обробки результатів оцінки селекційного матеріалу (Ефимов М.С. и др., 1979).

Біоекологічні та морфологічні особливості патогенезу ранньої сухої плямистості томата

В 2003–2005 роках у Північно-східному і Центральному регіонах Лісостепу України в умовах і захищеного, і відкритого ґрунту найбільш поширеною і шкодочинною хворобою томата була рання суха плямистість. Ступінь ураження рослин різних зразків за роками досліджень коливався від 11,2 до 87,5%.

При маршрутних обстеженнях в цих регіонах зібрано біля 150 гербарних ізолятів листків, стебел, плодів томата, уражених збудником ранньої сухої плямистості. Із застосуванням методів вологих камер і чистих культур нами проведено мікологічний аналіз біля 100 конідій кожного моноізоляту (всього 112). За результатами мікологічного аналізу ідентифіковано три види грибів роду Alternaria [Alt. solani (Ell. et Mart.) Sorauer, Alt. alternata (Fr.) Keis., Ell., (Syn.: Alt. tenuis Nees), Alt. tenuissima (Fr.) Wilt., Ell.] і два види - роду Stemphylium (St. solani Weber; Ell., St. bortyosum Wallr.; Neergard).

Аналіз співвідношення видів засвідчив, що провідне місце у патогенезі цієї хвороби на томаті, незалежно від регіону проведення досліджень, належало грибу Alt. solani (табл. 1). Загалом, кількість моноізолятів Alt. solani, виділених з уражених органів томата в Північно-східному регіоні, становила від 50,0 до 75,0%, у Центральному - від 63,6 до 80,9%. Друге місце у патогенезі хвороби за кількістю виділених моноізолятів (від 4,8 до 20,0%) з уражених листків, стебел і плодів томата займав гриб St. solani.

Одночасно з вивченням видового складу збудників ранньої сухої плямистості досліджено морфологічні особливості розвитку гриба Alt. solani. Спостерігали чисту культуру цього гриба протягом 45-50 діб при температурі 10-150С. На 12-14 добу в різних місцях колонії міцелій ущільнювався, утворював невеликі, різноманітні за формою тіла, які поступово перетворювались у чорні, поодинокі, округлі утворення розміром 2-5 м, тобто нами фіксувався процес формування мікросклероцій. Крім того, в чистій культурі були виявленні особливі клітини - хламідоспори, які формувалися в гіфах міцелію.

Таким чином, на підставі результатів вивчення біології гриба Alt. solani доведено, що в умовах означених регіонів проведення досліджень складовою частиною циклу розвитку цього гриба є конідії, мікросклероції та хламідоспори. Мікросклероції та хламідоспори як видозміни міцелію, є головним ланцюгом зимуючої стадії та джерелом поновлення інфекції Alt. solani - головного збудника ранньої сухої плямистості, яка є основною хворобою томата в природних умовах. Цим і пояснюється механізм збереженості та щорічного поновлення інфекції в природних умовах.

При маршрутних обстеженнях ми щорічно виявляли типові і нетипові симптоми ураження рослин томата ранньою сухою плямистістю. Дослідження нетипових патоморфологічних змін на рослинах томата в практичному аспекті довели, що їх використання дозволить імунологам цілеспрямовано добирати батьківські пари, більш ефективно оцінювати прояв та ступінь домінування їх стійкості проти цієї групи патогенів.

Для визначення впливу абіотичних чинників на розвиток ранньої сухої плямистості нами проаналізовано залежність рівня її поширення на рослинах томата від зовнішніх умов. Визначено, що біологічну активність Alt. solani (головного збудника ранньої сухої плямистості) у природних умовах і агроценозах лімітували специфічні комбінаційні поєднання двох погодних чинників – температури (в межах від 180С до 250С) і режиму зволоження (ГТК в межах 0,8-1,2). Саме такі комбінації стимулюють початок процесу розвитку гриба Alt. solani в агроценозах на рослинах томата.

Оцінка селекційної цінності вихідного матеріалу томата за стійкістю проти збудника Alternaria solani

Для накопичення і ефективного зберігання інфекційного матеріалу збудника Alternaria solani (з мінімальними втратами його вірулентності) було закладено спеціальний дослід, результати якого дозволяють стверджувати, що тривалість збереження життєздатності інфекційного матеріалу, а саме конідій на уражених сухих частках плодів за варіантами досліду, мала суттєву різницю (табл. 2).

Таблиця 2 – Збереженість інфекційного початку збудників ранньої сухої плямистості томата (середнє за 2003-2005 рр.)

Варіант, № п/п | Температурний режим,

0С | Тривалість,

місяців

Lim min-max | Проростання конідій

через рік зберігання, % (X±Sx)

Паперові пакети

1 | 20 - 25 (контроль) | 3,0-3,5 | 0

Негерметично закриті ємкості * при температурі зберігання:

2

3 | 3 - 5

20 - 25 | 18 - 19

14 - 15 | 71,8±1,4

51,1±0,75

Герметично закриті ємкості ** при температурі зберігання:

4

5 | 3 - 5

20 - 25 | 5 - 6

4,5 – 5,0 | 0

0

Примітка: * - поліетиленовою кришкою;

** - поліетиленовою кришкою, яка була запаяна парафіном.

Аналіз якості інфекційного матеріалу після зберігання протягом року засвідчив, що температурний режим у 3-50С сприяє збереженню у 1,4 рази життєздатності конідій, ніж при 20-250С (51,1%). У ємкостях, закритих герметично і негерметично, тривалість життєздатності інфекційного початку збільшувалась на 2,5-14 місяців порівняно зі зберіганням у паперових пакетах при температурі 20-250С. В негерметично закритих ємкостях, які знаходилися в період зберігання при температурі 3-5 0С, конідії не втрачали здатності до проростання протягом 18-19 місяців, що було в 1,3 рази довше ніж при температурі 20-250С.

Іншу важливу характеристику - інтенсивність прояву симптомів ранньої сухої плямистості при різних способах штучного зараження вивчали на рослинах сорту Ефемер, у якого в природних умовах ступінь ураження досягав 72,5%. Порівняно 4 способи штучного зараження рослин томата ранньої сухої плямистості (табл. 3). В усіх варіантах, де інокулюм наносили обприскуванням, він швидко підсихав, тому інкубаційний період при зараженні листків на рослині тривав майже удвічі довше. Поряд з фактором швидкого підсихання інфекції, суттєвий вплив на інкубаційний період чинив постійний взаємозв’язок листків з рослиною. В нашому випадку найбільш об’єктивну оцінку стійкості надав варіант із зануренням кореневої системи розсади у фільтрат культуральної рідини (ФКР) гриба із сублетальною концентрацією. В цьому варіанті порівняно з іншими ступінь ураження листків був стабільно вищим у 3-4 рази.

Одержані результати переконливо засвідчують, що експрес-метод оцінки шляхом зараження неушкодженої живої рослини (дія сублетальної концентрації ФКР) найбільше відповідає природному способу ураження рослин томата збудником Alt. solani і рівномірному інфекційному навантаженню на тканини рослини.

При біологічному аналізі полігенного типу стійкості томата як популяційної властивості нами було досліджено 10 зразків різних видів, підвидів і різновидів роду Lycopersicon за ступенем ураження листкового апарату Alt. solani, а також всієї рослини в період максимального прояву хвороби.

Таблиця 3 – Реакція рослин томата сприйнятливого сорту Ефемер у розсадний період на зараження грибом Alternaria solani різними способами (5 серій досліду)

В краплі води | Обприскування | Дія (ФКР)

тривалість інкубацій-ного періоду, днів | ступінь ураженості листків, % |

ураже-ність, % | тривалість інкубацій-ного періоду, дні | ступінь ураженості листків, %, | ураже-ність, % | ступінь ураженості рослин, % | ураже-ність, %

Рослина, яка вегетує (контроль)

5,9±0,4 | 7,2±1,0 | 89,5±1,6 | 10,9±0,5 | 4,8±1,2 | 81,3±2,3 | -- | --

Попередньо відокремлені від рослин листки (варіант 1)

5,0±0,3 | 15,2±1,3 | 100,0 | 6,0±0,2 | 12,7±1,4 | 100,0 | -- | --

Попередньо відокремлені, травмовані голкою листки (варіант 2)

3,6±0,1 | 26,7±2,1 | 100,0 | 4,8±0,15 | 21,4±1,9 | 100,0 | -- | --

Відокремлені листки на 4-у добу після зараження на бензимідазолі (варіант 3)

5,4±0,2 | 12,0±1,5 | 100,0 | 6,8±0,3 | 10,3±1,3 | 100,0 | -- | --

Занурення кореневої системи розсади у ФКР (варіант 4)

-- | -- | -- | -- | -- | -- | 69,7±1,07 | 100,0

Одночасно, провівши оцінку ураження листків різних ярусів, визначили фенотипову характеристику, рослини – середню популяційну норму генотипової мінливості ознаки стійкості. При цьому застосовували такі статистичні параметри: ліміти (Lim), тобто найменше (min) і найбільше (max) значення ураження листків (рослин), та абсолютний розмах ураження Р = (max - min) у балах. Результати обліків чітко виявили неоднаковий ступінь ураження листків томата – він залежав як від ярусу розташування листків, так і від видової, підвидової або різновидової належності. Зведені результати переконливо свідчать, що найбільш доцільно при індивідуальних і масових доборах використовувати узагальнену реакцію рослини (генотипу) на ураження Alt. solani.

На основі проведеного аналізу варіювання ознаки стійкості в інших зразків різних видів, підвидів і різновидів роду Lycopersicon Tourn. було згруповано дані оцінок генеральної сукупності за однорічними імунологічними дослідженнями. До кожної групи за рівнем вияву реакції ознаки типу ”полігенна стійкість” включили узагальнені показники зразків з однаковими або близькими значеннями основних статистичних характеристик варіювання цієї ознаки (табл. 4).

Таблиця 4 –Уніфікована шкала для аналізу рівня стійкості томата при однорічних (безповторних) імунологічних досліджень

Рівень вияву

реакції ознаки

типу “полігенна

стійкість” | Фенотипова

характеристика | Середній бал,

Bcp. | Ліміти

та абсолютний розмах, бал

Lim min – max (Р) | Квадра-тичне

відхилення, бал

уср

Високий,

середній та

слабкий | Висока та практична стійкість | ? 2,5 | 0 – 2 (2) | ? 1,0

Слабка та середня

сприйнятливість | 1 – 4 (3)

Дуже слабкий | Сприйнятливість | ? 2,5 | 1 - 4 (3) | > 1,0

Дані свідчать, що вже при однорічних (безповторних) дослідженнях (зокрема зразків колекційного, гібридного і селекційного розсадників, розсадника іспиту потомств у первинному насінництві) можна виділити ті зразки (популяції), які володіють популяційною стабільністю або гетерогенністю прояву ознаки стійкості. Ми вважаємо, що для практичної селекції визначення таких характеристик вже за однорічними результатами оцінки, особливо при середньому і сильному розвитку хвороби або в умовах штучного фону, дозволить більш ефективно контролювати хід селекційного процесу.

Сортова мінливість ознаки стійкості томата проти збудника ранньої сухої плямистості - Alternaria solani

Виходячи з положення відсутності диференційованої взаємодії в системі ”збудники ранньої сухої плямистості – томат,” нами проведено пошук ефективних джерел полігенної стійкості серед колекційного набору сортів роду Lycopersicon Tourn. За ознакою стійкості проти ранньої сухої плямистості в умовах природного фону було досліджено 120 зразків томата з 15 країн світу та дві лінії, які були створені у процесі оцінки і доборів стійких форм.

Наші дослідження показали, що в умовах природного фону вся генеральна сукупність зразків стабільно щорічно знаходилась у групі різного прояву сприйнятливості (слабо -, середньо - і сприйнятливі) (рис. 1). Порівнявши кількість зразків кожної групи стійкості в обох регіонах Лісостепу (Північно-східний і Центральний) група ”слабосприйнятливі” в Північно-східному склала 8,3%, в Центральному Лісостепу - 9,1%.

Отже, в результаті досліджень щорічно на природному фоні ураження виділялися зразки А - 692 (к-586), ЛСД – 27 (к-711), Колхозная королєва (к-196), Корольок (к-551), Мічурінскій (к-439), Чайка (к-608) і Юбілєйний (к-504). За стійкістю вони мали стабільну характеристику ”слабосприйнятливі” в обох регіонах. Підтвердженням цього є їх бал ураження (від 0,73 до 1,28), ліміт та розмах ураження 0-2(2) та 1-2(1), середнє квадратичне відхилення (від 0,3 до 0,5), які остаточно свідчать про значну вирівняність цих популяцій за ознакою ”полігенна стійкість.”

В умовах штучного інфекційного фону диференціація зразків томата (120 шт.) за рівнем стійкості дозволила виявити наступні закономірності. Так, при дії сублетальної концентрації ФКР Alt. solani частка зразків із характеристикою ”імунні” складала 7,5% від генеральної сукупності. Кількість зразків томата з характеристикою ”практична стійкість” була дуже незначною і складала всього 0,8%. До групи з характеристикою ”слабосприйнятливі” віднесено частку в 25,9%, ”середньосприйнятливі” – 22,5%. Найбільшою виявилась кількість зразків із характеристикою ”сприйнятливі”, яка становила майже половину (43,3%) від генеральної сукупності (рис. 1).

До групи з характеристикою ”імунні” в умовах штучного фону під дією ФКР увійшло 9 зразків, серед яких: А-692 (к-586), Колхозная королєва (к-196), Корольок (к-551), Космонавт Волков (к-489), ЛСД-27 (к-711), Мічурінскій (к-439), Чайка (к-608), Чудо свєта (к-495) та Юбілєйний (к-504). Але в умовах природного фону вони мали середній ступінь ураження – від 15,1 до 35,0%, Вх – 0,7-1,4, що відповідало характеристиці групи ”слабосприйнятливі”. В таблиці 5 наведено остаточну узагальнюючу характеристику зразків томата – джерел стійкості проти ранньої сухої плямистості, які ми рекомендуємо в якості сортів-еталонів (код 9). За відсутністю стійкості (код 1) – зразки Атласний (к-467), Іскорка (к-463), Лагідний (к-701), Мить (к-601), Кременчуцький (к-599), Ефемер (к-487), Зоряний (к-422), насіння яких є в ІОБ УААН та НЦГРРУ.

Рис. 1. – Розподіл сортозразків томата за рівнем стійкості при

штучному зараженні рослин

Перспективними для проведення доборів та створення високостійкого лінійного матеріалу є ранньостиглий зразок томата Іришка (к-604), середньостиглий – Морковний (к-449), пізньостиглі – Космонавт Волков (к-489) і Чудо свєта (к-495).

На основі співавторства із селекціонерами створено дві нові перспективні лінії КВСі 01/05 та КВСі 02/05, на які одержано авторські свідоцтва Національного центру генетичних ресурсів рослин України (а.с.№№287 і 288 відповідно). В умовах природного інфекційного фону група їх стійкості за шкалою ВІР становила ІІ, за шкалою РЕВ – 7.

ВИСНОВКИ

В дисертації теоретично узагальнено і практично вирішено важливе наукове завдання для селекції томата щодо вивчення морфологічних, біологічних, екологічних особливостей основного збудника ранньої сухої плямистості та визначення селекційної цінності вихідного матеріалу за стійкістю проти цієї хвороби. Шляхом виявлення рівня стійкості, її мінливості виділено стійкі проти цього збудника джерела та лінії томата, які поєднують цю ознаку із іншими господарсько-цінними. Одержані експериментальні дані та закономірності дозволяють сформувати слідуючи основні висновки:

1. В умовах Північно-східного і Центрального регіонів Лісостепу України рання суха плямистість є поширеною і шкодочинною хворобою томата. За роками досліджень ступінь ураження зразків коливався від 11,2 до 87,5%.

2. Мікроскопічний аналіз моноізолятів засвідчив, що в умовах вказаних регіонів були поширені та приймали участь у патогенезі ранньої сухої плямистості томата наступні гриби родів Alternaria (види Alt. solani, Alt. аlternatа, Alt. tenuissima) та Stemphylium (види St. solani, St. botryosum). Провідне місце в патогенезі цієї хвороби, незалежно від регіону досліджень, належало грибу Alt. solani, друге – St. solani.

3. Для збереження комплексу збудників ранньої сухої плямистості в інокулюмі та виділення інфекційного початку необхідно застосовувати природні джерела інфекції (уражені стебла, листки, плоди). Тільки такий інокулюм є найбільш придатним для вивчення ознаки стійкості вихідного, колекційного та селекційного матеріалів томата на штучно створених інфекційних фонах.

4. Експериментально підтверджено, що складовою частиною циклу розвитку гриба Alt. solani є конідії, мікросклероції та хламідоспори.

5. Підтверджено в лабораторних умовах, що мікросклероції та хламідоспори, як видозміни міцелію, є основною ланкою зимуючої стадії та джерелом поновлення інфекції ранньої сухої плямистості в природних умовах.

6. Вперше в регіонах проведення досліджень виявлено поліморфізм патоморфологічних змін симптомів ураження рослин томата ранньою сухою плямистістю. Крім типового (відомого) ураження, на рослинах сортів, ліній і гібридів F1 нами встановлено два нетипових види симптомів ураження, які мали на рослині прояв за типом реакції надчутливості (HR).

7. Біологічну активність Alt. solani як головного збудника ранньої сухої плямистості в природних умовах і агроценозах зумовлюють специфічні комбінаційні поєднання двох погодних чинників – температури (від 180С до 250С) і режиму зволоження (ГТК в межах 0,8 - 1,2). Саме така комбінація стимулює початок процесу розвитку гриба Alt. solani в агроценозах на рослинах томата.

8. Спосіб зберігання і накопичення інфекційного матеріалу у негерметично закритих ємкостях при температурних режимах повітря 3-50С і 20-250С, на фоні маловитратності забезпечує високу життєздатність і патогенність конідій гриба Alt. solani тривалий час – до 15 - 19 місяців.

9. Оптимальним для розвитку гриба Alternaria solani є рідке синтетичне середовище Чапека, в якому відбувається сприятлива супровідна зміна рН у бік збільшення його активного підлуження від 3,9 ± 0,15 до 6,8 ± 0,32.

10. Оцінка стійкості рослин шляхом зараження неушкодженої живої рослини (дія сублетальної концентрації ФКР) найбільше відповідає природному способу ураження рослин томата збудником Alternaria solani як патогена з некротрофним типом живлення і забезпечує оптимальне рівномірне інфекційне навантаження на її тканини.

11. Зразкам томата з високим рівнем полігенного типу стійкості проти некротрофного патогена Alt. solani (із імовірністю 95% або від х-2у до х+2у) відповідає ураження рослин до 2,5 бала при амплітуді мінливості ознаки стійкості (у ) до 1 бала, при ліміті та розмаху ураження рослини зразка від 0 до 2 балів.

12. Стійкими проти ранньої сухої плямистості зразками – високостабільними (за індексом стабільності 9) джерелами стійкості (бал 5 за шкалою РЕВ) визначено: середньостиглі зразки – А-692 (к-586), Мічурінскій (к-439) та пізньостиглі – ЛСД-27 (к-711), Колхозная королєва (к-196), Корольок (к-551), Чайка (к-608), Юбілєйний (к-504).

13. Виділені дві лінії томата КВСі 01/05 і КВСі 02/05 з суттєвою перевагою за стійкістю проти ранньої сухої плямистості (бал стійкості 7 за шкалою РЕВ на природному фоні), поряд з отриманими джерелами стійкості мають практичну цінність для використання в подальшій селекційній роботі.

ПРОПОЗИЦІЇ ДЛЯ СЕЛЕКЦІЙНОЇ ПРАКТИКИ ТА ВИРОБНИЦТВА

Селекційним установам пропонується:

1) використовувати стійкі проти ранньої сухої плямистості лінії томата КВСі 01/05 і КВСі 02/05;

2) в якості сортів-еталонів за наявною стійкістю (код 9) використовувати стабільні джерела стійкості – зразки А-692 (к-586), Мічурінскій (к-439), ЛСД-27 (к-711), Колхозная королєва (к-196), Корольок (к-551), Чайка (к-608), Юбілєйний (к-504); за відсутністю стійкості (код 1) – зразки Атласний (к–467), Ефемер (к-487), Іскорка (к-463), Лагідний (к-701), Мить (к-601), Кременчуцький (к-599), Зоряний (к-422), насіння яких є в ІОБ УААН та НЦГРРУ;

3) перспективний для проведення доборів та створення високостійкого лінійного матеріалу ранньостиглий зразок томата Іришка (к-604), середньостиглий – Морковний (к-449), пізньостиглі – Космонавт Волков (к-489) і Чудо свєта (к-495);

4) при оцінках селекційного матеріалу за ознакою стійкості проти ранньої сухої плямистості обов’язково враховувати рівень стабільності цієї ознаки за допомогою обрахунку додаткових показників – лімітів та розмаху ураження, квадратичного відхилення, коефіцієнта агрономічної стабільності, суми стійких генотипів за наявності у рослин симптомів нетипового ураження;

5) при вирощувані сортів, які не мають задовільного рівня стійкості, захист їх від ранньої сухої плямистості слід проводити з застосуванням інших заходів захисту – біологічним, агротехнічним або хімічним.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Скляревська В.В., Лисак С.А., Черненко В.Л., Черненко К.М. Скляревський К.М. Збудники і симптоми ранньої сухої плямистості томата // Біологічний вісник – Харків, 2004. – Т. 8. – № 2. –– С. 77-80 (особистий внесок здобувача: проведення досліджень, обговорення результатів, узагальнення експериментальних даних, формулювання висновків).

2. Скляревська В.В., Черненко В.Л., Черненко К.М., Лисак С.А. Статистичний алгоритм аналізу результатів однорічних імунологічних досліджень (повідомлення І) // Овочівництво і баштанництво. – 2004. – Вип. 49. – С. 46-55 (особистий внесок здобувача: проведення досліджень, узагальнення даних, формулювання висновків).

3. Лисак С.А. Рослинництво стан галузі та перспективи розвитку (технологія вирощування томата у відкритому ґрунті) // Наукові основи агропромислового виробництва в зоні Лісостепу України / Редкол.: М.В. Зубець, В.П. Ситник та ін. – К.: Логос, 2004. – Т. 2. – С. 302 – 304 (особистий внесок здобувача: проведення досліджень, формулювання висновків, написання статті).

4. Черненко К.М., Лисак С.А. За удосконаленої оцінки (селекційна цінність вихідного матеріалу томата за стійкістю проти ранньої сухої плямистості) // Карантин і захист рослин. – 2005. – № 10. – С. 9-10 (особистий внесок здобувача: планування та проведення експериментів, узагальнення експериментальних даних, написання статті).

5. Черненко К.М., Черненко В.Л., Лисак С.А., Лисак З.В. Анализ устойчивости против ранней сухой пятнистости коллекционного материала томата (сообщение ІІ) // Овочівництво і баштанництво. – 2005. – Вип. 51. – С. 232-239 (особистий внесок здобувача: проведення досліджень, участь в обробці та аналізі результатів, формулювання висновків).

6. Лисак С.А. Вивчення збудника ранньої сухої плямистості Alternaria solani на рослинах томата // Вісник Степу. - Кіровоград, 2005. - С. 79-81.

7. Яровий Г.І. Черненко В.Л., Черненко К.М., Лисак С.А. Вихідний матеріал томата (стійкість проти хвороб: перспективи, способи оцінки та результати) // Карантин і захист рослин. – 2006. - № 7. – С. 18-22 (особистий внесок здобувача: проведення польових та лабораторних досліджень узагальнення даних, формулювання висновків).

8. Лисак С.А. Біологічні особливості гриба Alternaria solani (Ell. et Mart.) Sorаuer. – шкодочинного патогена томата // Междун. науч. конф. ”Охрана редких видов растений: проблемы перспективы.” – Харьков, 2004. – С. 68 - 69.

9. Черненко К.М., Лисак С.А. Біоетичний підхід до захисту томата від альтернаріозу // Міжнар. симп. ”Біоетика – шлях до світових стандартів.” – Харків, 2005. – С. 114 (особистий внесок здобувача: проведення досліджень, узагальнення експериментальних даних, написання статті).

10. Лисак С.А. Стійкість колекційного матеріалу томата проти ранньої сухої плямистості // Міжнар. наук. – практ. конф. ”Генетичні ресурси для адаптивного рослинництва: мобілізація, інвентаризація, збереження, використання”. – Оброшино, 2005. – С. 137.

Лисак С.А. Рання суха плямистість та вихідний матеріал томата для селекції на стійкість. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 06.01.11 – фітопатологія. Національний аграрний університет, Київ, 2007.

В умовах Північно-східного і Центрального регіонів Лісостепу України визначено видовий склад збудників ранньої сухої плямистості, який складається з трьох видів роду Alternaria: Alt. solani, Alt. alternata (Syn.: Alt. tenuis), Alt. tenuissima, а також двох видів роду Stemphylium: St. solani, St. bortyosum. Провідне місце в патогенезі належить Alt. solani, друге – St. solani.

У міжвегетаційний період виявлено поліморфізм гриба Alt. solani, а саме наявність у циклу розвитку конідій, мікросклероцій та хламідоспор, які вочевидь являють собою стійку форму вегетативного розмноження, здатну переносити несприятливі умови та бути джерелом первинної інфекції хвороби. Апробовано різні способи штучного створення інфекційних фонів: нанесення інфекції збудників з краплею води і обприскуванням на листки, а також занурення кореневої системи в сублетальну дозу ФКР. Найбільш об’єктивну оцінку за стійкістю виявив варіант з використанням дії ФКР. Крім того, при великій кількості облікових зразків (рослин) у досліді людське око здатне розпізнавати не ступінь ураження, а ступінь розпізнавання ураження, тому виявлення в’янення рослин під дією ФКР – більш адекватна оцінка, ніж розпізнавання числа плям на уражених листках (рослинах).

Статистичний аналіз прояву сортової ознаки стійкості із використанням максимального ступеня ураження, коефіцієнта стабільності рівня стійкості, розподілу генотипів за групами стійкості дозволив ефективно добрати перспективні для селекції джерела із середньою стійкістю проти ранньої сухої плямистості.

Ключові слова: збудники ранньої сухої плямистості, Alternaria solani, Alternaria alternata, Alternaria tenuissima, Stemphylium solani, Stemphylium bortyosum, томат, моноізоляти, експрес-метод, джерела, полігенна стійкість.

Лысак С.А. Ранняя сухая пятнистость и исходный материал томата для селекции на устойчивость. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 06.01.11 – фитопатология. Национальный аграрный университет, Киев, 2007.

В условиях Северо-восточного и Центрального регионов Лесостепи Украины определен видовой состав возбудителей ранней сухой пятнистости томата и их соотношение в природной популяции. В патогенезе ранней сухой пятнистости принимали участие три вида грибов рода Alternaria: Alt. solani, Alt. alternata (Syn.: Alt. tenuis), Alt. tenuissima и два вида – рода Stemphylium: St. solani, St. bortyosum. Ведущее место в этом процессе занимал гриб Alt. solani, второе - St. solani.

Установлено, что составной частью цикла развития гриба Alternaria solani являются конидии, а также микросклероции и хламидоспоры. Последние как видоизменения мицелия являются основным звеном зимующей стадии и источником обновления инфекции.

Между двумя климатическими регионами Лесостепи принципиальной разницы в развитии главного (Alt. solani,) и сопровождающих (Alt. alternata, Alt. tenuissima, St. solani, St. bortyosum) возбудителей не было. Стимулом развития грибов родов Alternaria и Stemphylium как эктотермных организмов была определенная комбинация времени и температуры (физиологическое время), а не промежуток времени. Биологическую активность Alt. solani как главного возбудителя ранней сухой пятнистости в естественных условиях и агроценозах предопределяют специфические комбинационные объединения двух погодных факторов – температуры (от 180С до 250С) и режима увлажнения (ГТК в пределах 0,8-1,2). Именно такая комбинация стимулирует начало процесса развития гриба Alt. solani в агроценозах на растениях томата. Способ хранения и накопление инфекционного материала в не герметически закрытых емкостях при температурных режимах воздуха 3-50С і 20-250С, на фоне малозатратности, обеспечивает высокую жизнеспособность и патогенность конидий гриба Alt. solani продолжительное время – до 15-19 месяцам.

Впервые кроме типичного (известного) поражения, на растениях сортов, линий и гибридов F1 томата нами установлено два нетипичных вида симптомов поражения, которые имели на растении проявление по типу реакции сверхчувствительности (HR).

Определено, что оптимальной для развития гриба Alt. solani является жидкая синтетическая среда Чапека, в которой происходит благоприятное сопроводительное изменения рН в сторону увеличения ее активного подщелачивания от 3,9 ± 0,15 до 6,8 ± 0,32.

Оценка устойчивости растений путем заражения неповрежденного живого растения (действие сублетальной концентрации ФКЖ) наиболее отвечает естественному способу поражения растений томата возбудителем Alt. solani и обеспечивает оптимальную равномерную инфекционную нагрузку на растительные ткани. Образцам томата с высоким уровнем полигенного типа устойчивости к некротрофному патогену Alt. solani отвечает показатель поражение растений до 2,5 баллов при амплитуде изменчивости признака устойчивости