Агрохимия, 2022, № 10, стр. 47-54

ВВЕДЕНИЕ

Альтернариоз является одним из самых распространенных заболеваний картофеля во всем мире. Вредоносность болезни проявляется прежде всего в снижении урожая из-за уменьшения фотосинтетической поверхности листьев, а также в возможности загрязнении сельскохозяйственной продукции метаболитами грибов-возбудителей, среди которых могут присутствовать фитотоксины, микотоксины, аллергены и ферменты [1]. Поражение посадок картофеля альтернариозом снижает урожай клубней на 10–50% [2–6].

На территории России зона высокой вредоносности альтернариоза совпадает с ареалом наиболее патогенного вида Alternaria solani Sorauer и находится в центре и на юге европейской части России, а также на юге Западной Сибири, в Прибайкалье и в Приморье на Дальнем Востоке [7–10]. Повышенные температуры воздуха в сочетании с кратковременным выпадением осадков и обильными утренними росами благоприятны для развития A. solani. Тогда как вид A. tenuissima (Kunze) Wiltshire и другие мелкоспоровые виды Alternaria в меньшей степени зависят от климатических условий и распространены на всей территории возделывания картофеля в России [10]. В последние годы из-за потепления климата участились случаи сильного поражения растений картофеля альтернариозом в Центральном и Северо-Западном регионах [11, 12].

В ограничении развития альтернариоза картофеля большое значение имеет возделывание устойчивых сортов, использование качественного посадочного материала, поддержание оптимального для растений питательного режима за счет внесения полного минерального удобрения с повышенными нормами калия [13]. При этом наиболее действенной мерой борьбы с данным заболеванием картофеля является химический метод защиты. Положительные результаты по снижению развития альтернариоза получены при применении в схемах защиты картофеля препаратов на основе азоксистробина, боскалида, дифеноконозола, мандипропамида, пираклостробина, пириметанила, флуапирама и их комбинаций [12, 14–16]. В то же время отмечена недостаточно высокая эффективность препаратов, содержащих манкоцеб, фамоксадон, флуазинам, хлороталонил и цимоксанил, предназначенных для защиты посадок картофеля от фитофтороза и альтернариоза [13, 17, 18].

Современные тенденции в защите культурных растений от патогенов выражаются в повышении объемов применения биологических средств. Например, показана высокая эффективность предпосадочной обработки клубней и двукратного опрыскивания растений в период вегетации грибами Trichoderma sp. и бактерией Bacillus thuringiensis для защиты картофеля от альтернариоза [19]. По результатам обработки посадочного материала и 3-кратного опрыскивания вегетирующих растений препаратами на основе штаммов В-10 ВИЗР и М-22 ВИЗР B. subtilis отмечено снижение развития альтернариоза в фазе роста клубней на 52.4 и 44.7%, тогда как при использовании химического стандарта Ридомил Голд, содержащего манкоцеб, снижение развития заболевания составило 60.3% [20].

Полевые испытания эффективности фунгицидов в защите культурных растений от фитопатогенов должна предварять лабораторная оценка их активности в отношении чистых культур грибов-возбудителей заболевания, которая позволяет быстро оценить действие препаратов и сравнить их между собой, тогда как полевые испытания требуют больше времени и подвержены влиянию множества факторов.

Цель работы – лабораторная оценка действия современных и перспективных фунгицидов (химических и биологических) в отношении возбудителей альтернариоза картофеля A. solani и A. tenuissima.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

В качестве объектов исследования из коллекции чистых культур микрооранизмов лаборатории микологии и фитопатологии ВИЗР были выбраны 2 штамма гриба A. solani MF P628031 и MF P747151, выделенные из листьев картофеля из Адыгеи и Камчатского края соответственно. Также в исследование был включен штамм A. tenuissima MF P713021, выделенный из листьев картофеля из республики Дагестан.

Лабораторную оценку действия 10 химических и 9 биологических препаратов в отношении возбудителей альтернариоза картофеля проводили во Всероссийском НИИ защиты растений в 2022 г. Химические фунгициды были представлены одно- и двухкомпонентными препаратами, зарегистрированными на территории РФ для борьбы с альтернариозом (табл. 1). Среди выбранных биологических препаратов восемь имели в составе разные штаммы бактерий Bacillus spp., один препарат – микромицет Trichoderma harzianum Rifai. Из 9‑ти изученных биологических препаратов пять зарегистрированы на территории РФ для борьбы с альтернариозом картофеля. Препарат БФТИМ КС-2, Ж не имеет регистрации на картофеле, 3 препарата являются экспериментальными.

Препараты разводили в стерильной воде таким образом, чтобы получить концентрацию рабочего раствора для обработки 1 га (300 л воды), содержащего максимальную норму расхода, рекомендованную для использования производителем.

В чашках Петри с агаризованной средой Чапека стерильным пробочным сверлом диаметром 4 мм делали две лунки на расстоянии 1 см от края чашки. В каждую лунку вносили по 20 мкл раствора препарата. В контрольном варианте в лунки вносили по 20 мкл стерильной воды. Предварительно культуры штаммов Alternaria spp. выращивали на среде Чапека в темноте при 24°С в течение 7 сут. Из выросших колоний вырезали диски диаметром 4 мм, которые мицелием вниз помещали на среду в центр каждой чашки Петри с препаратом. Через 7 сут инкубации (24°С, темнота) определяли диаметр колонии гриба, измеряя его по оси между лунками. Из полученной величины вычитали величину инокуляционного диска 4 мм. Эксперимент проводили в 3-х повторностях. Ингибирующее действие препарата на радиальный рост гриба определяли как отношение разницы диаметра колонии в контроле и в варианте к диаметру колонии в контроле, выраженное в %.

Для статистической обработки полученных данных использовали программы Microsoft Excel 2010 и Statistica 10.0, достоверность различий принимали при p < 0.05.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

На 7-е сутки после инокуляции размер колоний штаммов MF P628031 и MF P747151 A. solani оказался сходным и составил 65 ± 4 и 61 ± 2 мм соответственно, тогда как штамм гриба A. tenuissima продемонстрировал более высокую скорость роста (диаметр колонии 75 ± 1 мм).

Все химические препараты, включенные в исследование, подавляли рост грибов Alternaria spp. (табл. 2). Влияние фунгицидов на рост грибов A. solani не имело достоверных различий между штаммами: ингибирующее действие на A. solani MF P628031 и MF P747151 варьировало в диапазоне 46–80% и 40–74% соответственно и в среднем составило 63 ± 7%. Ингибирующее действие химических препаратов на рост штамма MF P713021 A. tenuissima в среднем составило 52 ± 11% (диапазон варьирования 33–78%). Штамм MF P713021 A. tenuissima оказался на 10–26% менее чувствительным к 6-ти препаратам, чем проанализированные штаммы A. solani, тогда как 4 препарата (Сигнум, Ревус Топ, Дискор, Луна Транквилити) подавляли рост всех штаммов Alternaria spp. в сходной степени. В среднем чувствительность штамма A. tenuissima ко всем химическим фунгицидам была достоверно меньше на 11% (p = 0.044).

Ранее была показана более низкая чувствительность штаммов мелкоспоровых видов Alternaria, включающих A. tenuissima, A. alternata (Fr.) Keissl. и другие, к манкоцебу, азоксистробину, флудиоксонилу, хлороталонилу, дифеноконазолу и флуазинаму по сравнению с штаммами A. solani [21]. Штаммы A. alternata, выделенные из картофеля в США, также в среднем оказались менее чувствительны к азоксистробину, чем штаммы A. solani [22, 23].

Среди проанализированных химических фунгицидов наиболее эффективно рост грибов Alternaria подавляли препараты Дискор и Ревус Топ, содержащие дифеноконазол и мандипропамид, а также препарат Луна Транквилити на основе пириметанила и флуопирама – их ингибирующее действие на штаммы Alternaria spp. составило 68–78% (рис. 1). Менее эффективными в отношении грибов Alternaria оказались препараты, содержащие манкоцеб (Акробат, Ридомил Голд, Пеннкоцеб, Сектин Феномен), ингибирующее действие которых на рост проанализированных штаммов в среднем оказалось равно 56 ± 6%.

Рис. 1.

Действие химических препаратов на рост штаммов Alternaria solani MF P747151 (а), MF P628031 (б) и A. tenuissima MF P628031 (в). 1, 5, 9 – Дискор, КЭ, 2, 6, 10 – Луна Транквилити, КС, 3, 7, 11 – Ревус Топ, СК, 4, 8, 12 – контроль.

Ранее при исследовании влияния фунгицидов на рост 301 изолята Alternaria spp., выделенных из картофеля и томата в 5-ти регионах России, была выявлена более высокая эффективность дифеноконазола в сравнении с манкоцебом: в 172 и 1605 раз для A. solani и мелкоспоровых штаммов Alternaria соответственно [21]. В полевых испытаниях с искусственной инокуляцией растений картофеля грибами Alternaria в Австралии дифеноконазол более эффективно ограничивал развитие заболевания в сравнении с азоксистробином и боскалидом [24].

Анализ влияния 12 действующих веществ (д.в.) и их комбинаций на рост 26 штаммов A. solani показал более высокую эффективность пириметанила, а также его комбинации с флуопирамом, по сравнению с д.в. из классов имидазолины (фенамидон), карбоксамиды (боскалид, пентиопирад), оксизолиндиндионы (фамоксодон), пиридинил-этилбензамиды (флуопирам), стробилурины (азоксистробин, пикоксистробин, пираклостробин, трифлоксистробин) и хлороталонилом [25]. Установлено, что резистентность штаммов A. solani к флуопираму встречается реже, чем к д.в. из других классов [25].

В нашем исследовании препарат Сигнум на основе пираклостробина продемонстрировал среднюю эффективность (60%) в ограничении роста штаммов Alternaria spp. Известно, что штаммы Alternaria spp. могут приобретать резистентность к д.в. класса стробилурины [22, 23, 26]. Наличие мутации гена cyt b, ответственной за резистентность к стробилуринам у грибов Alternaria, можно диагностировать с помощью ПЦР [23]. Анализ чувствительности штаммов Alternaria, выделенных из картофеля и томата в России, не выявил резистентные штаммы в популяции возбудителей альтернариоза в 7-ми регионах европейской части страны и на Дальнем Востоке [21].

Все биологические препараты, включенные в исследование, также подавляли рост грибов Alternaria spp. (табл. 3). Ингибирующее действие препаратов на рост штаммов A. solani варьировало в диапазоне 20–65% (в среднем 53 ± 5%), тогда как ограничение роста штамма MF P713021 A. tenuissima составило от 26 до 66% и в среднем оказалось равно 52 ± 11%. Достоверные различия в действии проанализированных биологических препаратов на рост разных штаммов Alternaria spp. не выявлены. Исключение составил препарат Трихоцин на основе T. harzianum, ингибирующее действие которого на рост как 2-х штаммов MF P628031 и MF P747151 A. solani, так и штамма MF P713021 A. tenuissima, существенно варьировало от 46 до 65% (рис. 2).

Рис. 2.

Действие биологических препаратов на рост штаммов Alternaria solani MF P747151 (а), MF P628031 (б) и A. tenuissima MF P628031 (в). 1, 5, 9 – БФТИМ КС-2, Ж, 2, 6, 10 – Бисолбисан, Ж, 3, 7, 11 – Трихоцин, СП, 4, 8, 12 – контроль.

Среди проанализированных биологических препаратов наиболее эффективно рост грибов Alternaria подавляли препараты БФТИМ КС-2 и Витаплан на основе B. amyloliquefaciens и B. subtilis, их ингибирующее действие в среднем составило 63 ± 3 и 60 ± 2% соответственно. Наименее эффективным в отношении грибов Alternaria spp. оказался препарат Бисолбисан, также содержащий в составе споры B. subtilis (ингибирующее действие равно 28 ± 10%). Стоит отметить, что среди всех проанализированных биологических препаратов Витаплан характеризовался наименьшей концентрацией биологического агента в рабочем растворе – 1×10⁹ КОЕ/л.

Ранее среди 8-ми изученных биологических агентов – штаммов бактерий родов Bacillus, Flavobacterium, Pseudomonas и грибов Trichoderma, – штаммы B. thuringiensis и Trichoderma sp. наиболее эффективно ингибировали прорастание спор A. solani [27]. В нашем исследовании штаммы B. amyloliquefaciens и B. subtilis в составе 2-х биопрепаратов продемонстрировали эффективность ингибирования роста грибов Alternaria, сопоставимую с показателями химических препаратов. Известно, что бактерии Bacillus могут образовывать вторичные метаболиты с антифунгальной активностью в отношении широкого спектра грибов [28], в т.ч. циклические липопептиды, белки [29] и летучие органические соединения (ЛОС) [30]. Показано, что ЛОС, продуцируемые бактериями B. amyloliquefaciens, ограничивают рост мицелия и ингибируют прорастание спор A. solani [30], и могут быть использованы как биорациональные пестициды для защиты растений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате лабораторной оценки действия 19 фунгицидов показано, что все проанализированные препараты подавляли рост грибов Alternaria: ингибирующее действие химических и биологических фунгицидов варьировало в диапазоне 33–80 и 20–66% соответственно.

Среди 10 химических фунгицидов препараты Дискор и Ревус Топ, содержащие дифеноконазол и мандипропамид, а также препарат Луна Транквилити на основе пириметанила и флуопирама наиболее эффективно подавляли рост грибов A. solani и A. tenuissima. При этом широко используемые в схемах защиты картофеля от болезней препараты на основе манкоцеба не были столь эффективными, особенно в отношении вида A. tenuissima.

Среди 9-ти биологических препаратов наиболее активными в отношении грибов Alternaria оказались препараты БФТИМ КС-2 и Витаплан на основе B. amyloliquefaciens и B. subtilis, их эффективность была сопоставима с многими анализированными химическими препаратами. Препарат БФТИМ КС-2 на данный момент не имеет регистрации к применению на посадках картофеля в защите от альтернариоза.

Полученные результаты дали оценку действия химических и биологических препаратов на рост чистых культур грибов Alternaria – возбудителей альтернариоза. Необходимо проведение полевых испытаний препаратов в регионах возделывания культуры с разными природно-климатическими условиями, для создания адекватной стратегии защиты картофеля от альтернариоза.