Оценка сортов красной смородины по показателям эндофитной микробиоты в условиях абиотических и биотических стрессов

УДК 634.722:631.524.85/86 2007
Авторы: Зайцева К.В.
Всероссийский НИИ генетики и селекции плодовых растений им. И.В.Мичурина, 393770 Тамбовская обл., г. Мичуринск, ВНИИГ иСПР им. И.В. Мичурина, cglm@rambler.ru

Красная смородина – перспективная ягодная культура. Стабильный урожай, зимостойкость, малая поражаемость болезнями и вредителями – вот те немногие качества этой ценной культуры. Особая ценность – содержание большого количества кумаринов, способствующих снижению свертываемости крови, желирующих веществ – пектинов, способствующих удалению из организма солей тяжелых металлов, а также радиоактивных изотопов (Барсуков и др., 1986, Черников, 1991). Однако ее незаслуженно обходят вниманием не только промышленники, но и садоводы- любители.

Повторяющиеся в последние годы резкие перепады температур, раннелетние и ранневесенние заморозки и другие неблагоприятные погодные явления, привели ягодные растения к состоянию абиотического стресса. Он характеризуется энерго- и иммунодефицитом, паранекрозом. В связи с этим изменилась биология ягодных растений (нарушение роста, развития, репродукции, появление болезней неясной этиологии). Ослабление иммунитета привело к активизации эндофитной бактериальной и грибной микробиоты. Это привело к состоянию биотического стресса. Бактерия, выделяя вещества, обладающие фунгицидным действием, в значительной степени компенсирует иммунодефицит, вызванный абиотическим стрессом, осуществляя, таким образом, симбиотическую функцию и контролируя протективный иммунитет (Ищенко и др., 1990; 1994).

Находясь внутри растения-хозяина, эндофитная микробиота оказывается в непосредственной зависимости от его физиологического состояния, которое изменяется в соответствии с условиями окружающей среды. Растение – чрезвычайно чувствительный организм и требует индивидуального подхода. Поэтому знание того, как ведет себя каждый сорт в условиях биотических и абиотических стрессов имеет важное производственное значение

Место проведения и методика исследования

Работа выполнялась в лаборатории генетики иммунитета и опытных насаждениях ГНУ ВНИИГиСПР им И.В.Мичурина, в качестве объектов использовались различные сорта смородины красной Вика, Нива, Мармеладница и форма№3

Тестирование плодовых растений на наличие эндофитной микробиоты проводилось путем посева дважды простерилизованных (спирт, обжиг) эксплантов растений на твердые питательные среды: сусловую и картофельную. Оценка общего состояния растений проводилась согласно «Программе и методике сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур» (Орёл,1999).

Результаты

На протяжении 2003-2006 гг. нами проводилось тестирование двулетних побегов смородины красной. При этом было выявлено преобладание бактериальной микробиоты над грибной и смешанной, что свидетельствует о наличии протективного иммунитета у смородины красной.

В 2003 году средний показатель бактериальной микробиоты был равен 80,4%; в 2004- 79,6%; в 2005- 78,2%; в 2006-80,8%.

Тестируемые сорта за 4 года проведенных исследований имели различия в показателях бактериальной микробиоты. Наибольшее её количество отмечено у сортов Вика (86,2%), Нива (83,8%), Мармеладница (81,0%), в то время как у формы №3 оно было равно 77,8%.

Губительное действие бактерии на грибные патогены привело к тому, что за годы исследования показатель грибной микробиоты не превышал 6,0 % и составил: 2003г.-3,8%, 2004г.-5,3%, 2005г.- 1,6%, 2006г.- 0,2%. Наименьший процент тестирования грибов был отмечен у сорта Нива (1,7%), а у сортов Вика, Мармеладница и формы №3 этот показатель был несколько выше (2,7%).

Следует отметить, что выделившиеся грибы имеют ярко выраженные признаки деградации (слабый изросший мицелий, отсутствие спороношения, появление обильного экссудата, который по истечении некоторого времени окрашивается в черный цвет) с утраченными четко выраженными видовыми признаками.

Активизация грибов происходит за счет образования ими ассоциаций, включающих наряду с бактерией преимущественно некротрофные виды грибов. В силу антагонистического взаимодействия между грибами и бактерией усиливается патогенность в отношении растения – хозяина.

Средний показатель смешанной микробиоты у красной смородины за исследовательский период располагался следующим образом: 2003г.-6,5%, 2004г.-7,7%, 2005г.- 14,9%, 2006г.- 8,5%. Минимальным этот показатель был у сорта Вика и составил 7,4%. Более высокий средний показатель смешанной микробиоты был отмечен у формы №3 (12,0%).

Одной из характеристик стресса является паранекроз, состояние близкое к некрозу. Паранекроз и некроз угнетают развитие микробиоты. Показатель отрицательных тестов находится в обратной зависимости от адаптационной способности растения: наименьшее количество отрицательных тестов соответствует более высокой степени адаптации и жизнеспособности.

Количество отрицательных тестов на наличие эндофитной микробиоты в течение исследовательского периода меняется, увеличение этого показателя наблюдается, как правило, в периоды наиболее неблагоприятные для растения.

Средний показатель отрицательных тестов за годы исследования расположился следующим образом: 2003г.-7,8%, 2004г.-8,0%, 2005г.- 5,0%, 2006г.- 1,5%. На протяжении всего периода исследований, среди сортов красной смородины, наиболее стабильным адаптационным потенциалом обладал сорт Вика. Показатель отрицательного теста у этого сорта был наименьшим и составил 3,8%. Форма №3 характеризовалась наименьшей адаптационной способностью, средний показатель отрицательных тестов составил 7,3%.

Установлено, что показатели эндофитной микробиоты отражают физиологическое состояние растений. Наиболее адаптированные к неблагоприятным условиям среды сорта и формы сочетают высокий процент выхода бактерии и низкую частоту тестирования грибов, смешанной микробиоты, а также низкий показатель отрицательных тестов.

В 2003 и 2004 гг. достаточно высокая частота тестирования бактерии привела к тому, что грибы и смешанная микробиота не получили сильного развития. При визуальном осмотре состояние опытных участков было оценено на 3,5 балла. Растения имели нормальный прирост, были достаточно облиствлены, хотя наблюдался краевой некроз на листовых пластинках.

В 2005 году отмечалось небольшое снижение процента выхода бактерии. Хотя частота тестирования грибной микробиоты и отрицательного теста тоже снизилась, показатель смешанной микробиоты имел достаточно высокое значение. Это говорит о том, что состояние биотического стресса усугубилось, поэтому отмечалось ухудшение общего состояния насаждений смородины красной: кусты были несколько ослаблены, имели повреждения различного характера, отмечалась некрозность и хлорозность листьев, а так же их деформация. Состояние оценено на 3 балла.

Условия 2006 года привели к увеличению количества тестов на бактерию при снижении показателей грибной, смешанной микробиоты и отрицательных тестов, что связано с увеличением адаптационной способности растений. Это подтвердилось при визуальной оценке насаждений. Кусты были хорошо облиствлены, листья имели типичную для культуры форму и окраску, хотя был отмечен незначительный краевой некроз листовой пластинки, на отдельных листьях наблюдалась пятнистость.

Выводы

При диагностике состояния растительного организма рекомендуется использовать показатели эндофитной микробиоты, в том числе отрицательных тестов, которые могут быть использованы при подборе сортов не только с высоким уровнем продуктивности, но и с разной реакцией на неблагоприятные агроклиматические условия произрастания, что может гарантировать ежегодные стабильные урожаи.