Характеристика возбудителей болезней растений
Характеристика методов борьбы с фитопатогенами
Основные способы использования антагонистов и антибиотиков
Применение антибиотиков
Применение микробов-антагонистов
Защита томатов от ВТМ методом вакцинации
Биогербициды
Одним из важных показателей санитарного состояния почвы является присутствие в ней фитопатогенов и фитогельминтов, которые приносят значительный ущерб сельскому хозяйству. Так, в Украине насчитывается 100 возбудителей заболеваний пшеницы, 60 – кукурузы, 50 – ячменя. Среди носителей заболеваний – грибы, бактерии, вирусы и нематоды.
Наиболее опасную группу возбудителей болезней растений представляют фитопатогенные грибы. С помощью системы гидролитических ферментов – полигалактуроназ, пектатлиаз, ксиланаз, экстрацеллюларных протеиназ – они растворяют оболочку клетки растения, убивают ее и пи таются ею при сапрофитном существовании. Такой способ питания свойственен большей части грибов рода Fusarium, поражающих растения семейства злаковых и пасленовых. Гриб F. culmorum является возбудителем одного из опаснейших заболеваний картофеля – фузариозного увядания. Болезнь вызывает засыхание и преждевременное отмирание стеблей растения до или после периода образования клубней. Поражение растений грибами рода Fusarium является основной причиной значительных потерь зерновых и картофеля.
Среди микроскипеческих грибов обнаружено большое количество токсинообразующих видов. Самыми опасными являются Aspergillus terreus, A. clavatus, Penicillium patulum, P. urticae, P. nigricans, Trichoderma viridae. Такие виды, как P. cyclopium, P. lapidosum и P. citrium продуцируют пенициллиновую кислоту, патулин, цитрин – соединения, характеризующиеся фитотоксической активностью и широким антимикробным спектром.
Фитопатогенные бактерии также обладают факторами патогенности, позволяющими им преодолевать защитные барьеры растений. К ним относятся гидролитические ферменты (пектиназы, целлюлазы), а также фитотоксины, фитогормоны, средства адгезии. Фитопатогенные бактерии чаще всего встречаются среди представителей родов Pseudomonas, Xanthomonas, Erwinia, Corynebacterium, Agrobacterium. Среди представителей псевдомонад есть виды-сапрофиты и виды-паразиты. Последние заселяют листья и ткани растений, угнетают рост растений и способствуют их заболеваниям различной этиологии.
Бактерии заражают растения, проникая через различные отверстия (устьицы, чечевички, нектарики, механические повреждения, а также повреждения, наносимые насекомыми или нематодами), а также могут передаваться с семенами. Фитопатогенные бактерии, проникшие в растение, обычно размножаются в межклеточном пространстве и сосудистых пучках. Они вызывают различные гнили, ожоги, пятнистости, увядание, опухолевые разрастания.
Одним из самых распространенных и вредоносных объектов среди вредителей растений являются паразитические нематоды. В настоящее время представители более 20 родов фитонематод зарегестрированы как облигатные паразиты высших растений. Большинство из них принадлежат к отряду Tylenchida.
Нематоды воздействуют на растения не только физическим путем, нанося раны, но и химическим, выделяя различные соединения, которые обеспечивают им проникновение в растение, патогенез и развитие. Среди продуктов метаболизма нематод основное и наиболее сильное влияние на растительный организм оказывают гидролитические и протеолитические ферменты; они то и являются первопричиной изменения метаболизма растений, вызываемых паразитами. Особенно важную роль в патогенезе при различных заболеваниях играют пектиназы, которые воздействуют на полимеры, входящие в состав клеточных стенок и срединной пластинки, способствуя тем самым проникновению нематод в растение.
Установлено, что нематоды способствуют грибной инфекции, нанося раны растению и существенно меняя физиологию растений-хозяев, снижая их устойчивость к возбудителям грибных болезней.
В последнее время отмечено широкое распространение фитовирусов, передаваемых нематодами. Нематоды-переносчики относятся к отряду Dorylaimida и Triplonchida, а переносимые ими вирусы – к типу «почвенных». В условиях вегетационно-полевых опытов показано, что многокомпонентные ассоциации вирусов и нематод-переносчиков приводили к полной деградации культуры картофеля и отсутствию урожая.
Защита растений от болезней осуществляется различными методами. Наибольшее значение имеет выведение и возделывание устойчивых сортов. Однако создание таких сортов требует длительного времени и не всегда поспевает за приспособительной изменчивостью возбудителей заболеваний, обладающих большой пластичностью. Кроме того, в процессе эволюции в природе возникают все новые формы фитопатогенных организмов.
Защита растений от болезней химическим методом тоже не всегда возможна, так как химические вещества эффективны далеко не против всех болезней. В связи с этим значительный интерес представляет разработка биологического метода борьбы с болезнями растений.
В основе биологического метода борьбы с болезнями растений лежат существующие в природе естественные явления сверхпаразитизма и антибиоза, или антагонизма, между микроорганизмами, обитающими на растениях и в почве.
В настоящее время большое внимание уделяется изучению и разработке методов использования антагонистов и продуктов их жизнедеятельности — антибиотиков.
Имеющиеся данные позволяют считать перспективными агентами биологической борьбы и сверхпаразитов, которые обнаружены почти на всех возбудителя грибных заболеваний растений.
Однако, что касается сверхпаразитов, то большинство проведенных исследований касается лишь вопросов, связанных с выяснением видового состава сверхпаразитов различных фитопатогенных грибов, и реже выяснения их роли в ограничении развития отдельных заболеваний. Можно указать лишь на отдельные опыты, давшие обнадеживающие результаты при искусственном внесении сверхпаразитов в очаги инфекции (на растении или в почве). В частности, такие работы проводились со сверхпаразитными грибами Darluca filum и Tuberculina persicina против ржавчинных грибов, Cicinnobolus cesatii — против мучнистой росы яблони и др.
Несомненный интерес представляют также бактерии, вызывающие лизис мицелия фитопатогенных грибов. Некоторые из этих бактерий, названные миколитическими, оказались высокоэффективными при испытаниях в производственных условиях. Неплохие результаты получены при использовании Bacillus brevis для борьбы с гнилями моркови в хранилищах. Положительные результаты получены при обработке жидкой культурой миколитических бактерий, обитающих на поверхности растений, в борьбе с серой гнилью земляники.
Решение задачи практического применения сверхпаразитов станет возможным лишь после детального изучения условий, определяющих эффективность того или иного сверхпаразита, разработки методов массового размножения и т. д.
Несколько лучше обстоит дело с использованием антибиотиков и почвенных антагонистов. Доказана эффективность и проверена в производственных условиях методика использования гриба триходермы — антагониста возбудителей болезней увядаиия (Verticillium, Fusarium и др.). В настоящее время разрешено применение в борьбе с бактериальными болезнями растений антибиотика фитобактериомицина, а против некоторых фйтопатогенных грибов — трихотецина.
Уделяется большое внимание изучению внутривидовой изменчивости и генотипическому разнообразию фитопатогенных грибов, бактерий и вирусов. В результате была установлена возможность использования слабовирулентных штаммов некоторых возбудителей для подавления вирулентных штаммов того же вида патогена. Это новое направление защиты растений от болезней уже нашло практическое применение в борьбе с вирусой табачной мозаики тепличных томатов.
Фитопатогенные микроорганизмы в большинстве случаев в процессе своего развития связаны с почвой. Именно в почве возбудители болезней растений чаще всего подавляются антагонистами.
В первый год возделывания сельскохозяйственной культуры на каком-либо участке болезней почвенного происхождения бывает обычно мало. На растении-хозяине возбудитель сравнительно меньше подвергается воздействию антагонистов. Поэтому при повторном многократном возделывании культуры фитопатогенные бактерии и паразиты накапливаются в таких количествах, что антагонисты не могут достаточно эффективно сдерживать их размножение.
Исследованиями, проведенными в нашей стране, установлено, например, что количество миколитических бактерий, вызывающих лизис грибов фузариум, офиоболюс — возбудителей корневых гнилей пшеницы, существенно изменяется в зависимости от культуры предшест венника. В связи с этим на полях, где внедрены биологически обоснованные севообороты, болезни почвенного происхождения обычно не имеют практического значения.
В процессе специализации сельского хозяйства резко возрастает удельный вес площадей, занятых ведущей культурой, которую нередко возделывают на одних и тех же полях в течение ряда лет. Это приводит к нарушению биологического равновесия между фитопатогенными паразитами и антагонистами. В результате наблюдается сильное развитие болезней. В качестве примера можно сослаться на распространение корневых гнилей пшеницы или развитие вилта хлопчатника в тех районах, где нередко в течение ряда лет высевают на одних и тех же полях пшеницу и хлопчатник.
Непосредственное использование почвенных антагонистов в борьбе с болезнями растений осуществляется либо путем содействия их деятельности в природе, либо способом их выделения в культуру, массового размножения и последующего активного применения.
Содействие деятельности природных антагонистов различными агротехническими приемами (севообороты и чередование культур, внесение органических удобрений и др.) представляет собой биологический метод борьбы с болезнями в широком смысле.
Выделение антагонистов в культуру, их массовое размножение и активное применение для обеззараживания почвы или семян является биологическим методом в более узком смысле. Этим способом наиболее широко испытан в производственных условиях гриб триходерма.
Способы использования антибиотиков мало чем отличаются от способов использования химических препаратов. Главное отличие состоит в том, что активно действующие вещества антибиотиков получают не синтетическим путем, а в результате накопления продуктов жизнедеятельности живых организмов или переработкой целых растений или их отдельных органов (растительные антибиотики). Возможны следующие пути прямого использования антибиотиков:
1) обработка семян для уничтожения внутренней и внешней инфекции;
2) обеззараживание надземных органов растений;
3) дезинфекция почвы;
4) химиотерапия растений (т. е. уничтожение внедрившегося в растение возбудителя).
Механизм действия антибиотиков сводится к непосредственному воздействию на фитопатогенные микроорганизмы, вызывающему гибель или задержку роста и развития последних.
Антибиотик трихотецин — продукт жизнедеятельности плесневого гриба Trichotecium roseum Link., относящегося к классу несовершенных грибов. Технический препарат — кристаллическое вещество белого или желтого цвета, нерастворимое в воде, растворимо в спирте, дихлорэтане, тетралине, ОП-7 и других растворителях. Выпускается промышленностью в виде 10 %-ного с. п. и 1 %-ного дуста.
Трихотецин эффективен в борьбе с болезнями растений, вызываемыми грибами Fusarium, Verticillium, мучнисторосяными и некоторыми другими. В настоящее время смачивающийся порошок трихотецина применяется в норме 2 кг/га для защиты тепличных огурцов от мучнистой росы. Рекомендуются многократные опрыскивания растений с интервалом 7—8 дней. Срок ожидания 3 дня. Дуст трихотецина применяют для защиты пшеницы и ячменя от корневых гнилей способом предпосевного опудривания семян.
Антибиотик фитобактериомицин является продуктом жизнедеятельности актиномицета из группы Actinomyces lavendula (штамм 696). Представляет собой хорошо растворимый в воде порошок кремового или светло-коричневого цвета. Выпускается промышленностью в виде 5 %- и 2 %-ного дустов с активностью 50 000 ед./г и 20 000 ед./г соответственно. В дусты в качестве наполнителя добавляют каолин или тальк. Предназначен для борьбы с бактериальными болезнями растений.
В борьбе с бактериальным ожогом фасоли и сои фитобактериомицин эффективнее химических протравителей. У сахарных сортов фасоли снижение заболеваемости при использовании фитобактериомицина достигает 85 %. В рекомендуемых нормах стимулирует рост и развитие растений. Получены данные, свидетельствующие об эффективности применения фитобактериомицина против бактеризов капусты, шелковицы, а также заболевани свеклы. Разрешено применение фитобактериомицина в виде дустов или растворов для предпосевной обработки семян. Для защиты от бактериозов семена фасоли и сои обрабатывают фитобактериомицином путем опудривания дустом в день посева. На 1 кг семян берут 3 г дуста.
Для защиты от корневых гнилей пшеницы также рекомендуется предпосевное опудривание семян 5 %-ным дустом ФБМ, а для борьбы со слизистым и сосудистым, бактериозами капусты — погружение корней рассады в 1 %-ную суспензию препарата.
Разрешено также использование 5 %-ного дуста ФБМ в лесном хозяйстве для предпосевного опудривания (5—7 г/кг) и замачивания семян ели (0,02 %-ная водная суспензия) и сосны (0,01 %-ная суспензия).