Спосіб індукування хворобостійкості рослин томатів

Спосіб підвищення стійкості рослин томатів до хвороб з використанням препаратів, дія яких спрямована на індукування хворобостійкості у рослин, зниження їх ураження фітопатогенними мікроорганізмами та зменшення рівня пестицидного навантаження, який відрізняється тим, що рослини обробляють вуглеводною фракцією клітинних стінок фітопатогенного гриба Botrytis cinerea у концентрації 0,01% - 0,04%. (19) (21) a200601995 (22) 24.02.2006 (24) 25.12.2008 (46) 25.12.2008, Бюл.№ 24, 2008 р. (72) ПЕРКОВСЬКА ГАЛИНА ЮРІЇВН А, U A, СЕРГІЄНКО ВАЛЕНТИНА ГРИГОРІВНА, U A, ДМИТРІЄВ ОЛЕКСАНДР ПЕТРОВИЧ, U A, ГРОДЗИНСЬКИЙ ДМИТРО МИХАЙЛОВИЧ, UA (73) ІНСТИТУТ КЛІТИННОЇ БІОЛОГІЇ ТА ГЕНЕТИЧНОЇ ІНЖЕНЕРІЇ Н АЦІОН АЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ Н АУК УКРАЇНИ, U A 3 37987 Відомий також, обраний як прототип, спосіб підвищення стійкості рослин томатів до хвороб [6]. У способі використаний екстракт міцелію гриба В. сіпегеа у концентрації 0,03-0,08% від сирої маси міцелію. Препарат призначений для стимулювання природного імунітету рослин по відношенню до патогенних грибів, а також для регулювання росту та розвитку рослин. Однак, відомий препарат має недоліки. Так, препарат включає складну_композицію із вуглеводів, білків і ліпідів (в тому чіслі ненасичених жирних кислот), в якої два останніх компонента нестійкі в використанні, що ускладнює його виробництво. З літератури відомо, що вуглеводи (оліго- та полісахариди), як основний компонент клітинних стінок фітопатогенів, хімічно стабільні та високо активні як індуктори захисних реакцій та хворобостійкостійкості різних рослин. Нами було показано, що вуглеводна фракція клітинних стінок (ВФКС) отримана з В. сіпегеа, є активним біотичним еліситором різних захисних реакцій у цибулі. Так у клітинах суспензійної культури Allium сера ВФКС індукувала „окиснювальний вибух" та синтез антимікробних речовин фітоалексинів ІД і 2Д [7]. Важливою є здатність біотичних еліситорів індукувати не тільки локальну стійкість, але і системну довготривалу стійкість рослин протягом всієї вегетації. В основу корисної моделі поставлено завдання розробити ефективний, екологічно безпечний спосіб індукування стійкості томатів до хвороб з використанням хімічно стійкого біотичного еліситора, який стимулював би природний імунітет по відношенню до патогенних грибів. Поставлене завдання вирішується тим, що у способі, який заявляється, індукування стійкості томатів до хвороб здійснюється вперше за допомогою біотичного еліситора, яким є ВФКС з фітопатогенного гриба В. сіпегеа (штам 2307 з колекції Інституту мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України), у концентрації 0,01-0,04% або 100-400мкг/мл екв. глюкози і який здатний індукувати системну довготривалу хворобостійкість рослин. Двотижневий міцелій гриба, вирощений на рідкому середовищі Чапека, руйнували за допомогою ультразвука та рідкого азоту. Гриб В. сіпегеа відрізняється швидким ростом і накопиченням культуральної маси, тому отримання необхідної кількості клітинних стінок не викликає значних труднощів. Клітинні стінки були очищені з міцелію гриба від білків, ліпідів, нуклеїнових кислот [7]. З них за допомогою кислотного гідролізу була отримана ВФКС. Кислотний гідроліз клітинних стінок (1 мг клітинних стінок + 1мл 2 N соляної кислоти) проводили 4 год при температурі 100°С. ВФКС використовували для індукції хворобостійкості в процесі вегетації рослин. Спосіб, що заявляється, здійснюється таким чином. ВФКС з В. сіпегеа у концентраціях 100 400мкг/мл була проаналізована на здатність індукувати хворобостійкість рослин томатів (сорт Флора, сприйнятливий до специфічних фітопатогенів Phytophthora infestans та Altemaria spp.) в умовах 4 лабораторно-вегетаційного та польового проведення дослідів. Ефективність дії ВФКС оцінювали порівняно з дією відомих препаратів для захисту рослин від хвороб: фунгіцид Ридоміл Голд МЦ, 68 з.п. (діюча речовина - металаксил + манкоцеб) (еталон), норма витрати 2,5кг/га; 68%, робоча концентрація 0,5% та Імуноцитофіт (діюча речовина - етиловий ефір арахідонової кислоти) (еталон), робоча концентрація 0,02%. Оцінку захисної дії ВФКС та зазначених препаратів визначали за методом Крайцбурга-Еггерта [8]. Приклад 1. В лабораторно-вегетаційних дослідах рослини томатів у фазі 5-6 справжніх листків обробляли (обприскували) розчином ВФКС у концентраціях 200 і 400мкг-екв. глюкози/мл (0,020,04%) для виявлення імуностимулюючої дії проти збудника фітофторозу. Через 3 дні проводили штучне інфікування рослин суспензією зооспорангіїв збудника фітофторозу, концентрація 105спор/мл. Після інфікування рослини накривали вологими ізоляторами для створення сприятливих умов для зараження. Обліки ураження рослин фітофторою проводили на 7 и 11-й день після інокуляції за 7 бальною шкалою і визначали ступінь розвитку хвороби. Повторність досліду 4-кратна. Результати дослідів наведені в таблиці 1. ВФКС проявляв значний захисний ефект проти збудника фіто фторозу. На 7-й день після обприскування розвиток хвороби у вариантах, оброблених еліситором, було значно нижчим - 2,1 і 8,8% порівняно з контролем 16,4%. При цьому ефективність дії ВФКС при високих концентраціях була в 2,1 раза вища, ніж при менших концентраціях. На 11-й день після обробки рослин біотичним еліситором розвиток хвороби в вариантах, оброблених еліситорами, досягав 68,0 і 96,0%, в контролі - 100% і ефективність дії при нижчій концентрації становила 32,0%, а при вищий - лише 4%. Одержані результати свідчать, що більш високі концентрації еліситорів індукують короткотривалу локальну стійкість, а низькі концентрації довготривалу, системну хворобостійкість рослин. Концентрація 0,01% була обрана як сенсибілізуюча для польових дослідів. Приклад 2. У 2003 році було відмічено індукцію системної стійкості рослин томатів за допомогою ВФКС на природному інфікційному фоні у польових дослідах. Обприскування рослин препаратами проводили двічі за сезон по основних фазах розвитку: бутонізації - початку цвітіння та початку плодоутворення (18 та 25 липня). За період спостережень обробка рослин томатів розчином ВФКС знижувала розповсюдження альтернаріозу (особливо в початковий період розвитку хвороби у 1,7 рази порівняно з контролем) і забезпечувала біологічну ефективність з 39,3% до 10,9% (табл. 2). За даними таблиці 3, урожайність томатів при обприскуванні ВФКС (500,9ц/га) була на рівні варіанта з Ридомілом Голд (515,5ц/га) проти 490ц/га в контролі. На плодах було зафіксовано розвиток як альтернаріозу, так і фітофторозу. ВФКС при концентрації 0,01% мав ефективність 31,6% і 55,7% проти альтернаріозу і фітофторозу відповідно. 5 37987 Ефективність дії еталона - Ридоміла Голд при концентрації 0,4% була, відповідно, 52,6% і 46,0%. Це свідчить про те, що біотичний еліситор може забезпечити захисний ефект не нижче фунгіциду Ридоміл Голд. Приклад 3. У 2005 році рослини томатів сорту Флора обприскували розчином ВФКС в концентрації 0,01% тричі за сезон по основних фазах розвитку: бутонізації - початку цвітіння, початку плодоутворення (4, 14 та 26 липня) (Київський НДЦ УААН). Домінуючими хворобами на томатах були фіто фтороз (збудник Ph. infestans) та суха плямистість - альтернаріоз (збудники Altemaria solani та Alternaria alternata). На природному інфікційному фоні вегетаційного сезону 2005 p. також спостерігали зниження розвитку хвороб на рослинах томатів при обробці ВФКС (таблиця 4). Обприскування рослин томатів розчином ВФКС ефективно гальмувало розповсюдження фіто фторозу та альтернаріозу, особливо в початковий період розвитку хвороб. В період спостережень за розвитком хвороб у варіанті з обробкою ВФКС цей показник був значно нижчим - з 6,2 до 79% (з 26.07 по 17.08) порівняно з контролем - з 19,8 до 94%. Еталони -Імуноцитофіт і Ридоміл Голд МЦ також виявляли високу ефективність захисту рослин проти фітофторозу та альтернаріозу, але при більш високих нормах витрат - Імуноцитофіт (0,02%) і Ридоміл Голд МЦ (0,5%). Одержані результати свідчать, що біотичний еліситор ВФКС, виділений нами з гриба В. сіпегеа, 6 забезпечує високий ступінь захисту рослин в польових умовах протягом вегетації. В дослідах встановлено, що ВФКС є ефективним індуктором стійкості проти хвороб томатів, які викликаються фітопатогенними грибами Ph. infestans, A. solani та А. alternata. Таким чином, застосування екологічно безпечного біотичного еліситора, виділеного з клітинних стінок фітопатогенного гриба В. сіпегеа, шляхом обприскування рослин дозволяє підвищити стійкість томатів до інфекційних хвороб, знизити ураженість рослин під час вегетації та розвитку рослин. Імуностимулююча дія ВФКС пояснюється тим, що він містить біологічно активні речовини (олігота полісахаріди), які активізують захисні процеси рослинного організму. Ме ханизм дії цього еліситора є системна сенсибілізація рослинних тканин, завдяки чому підвищується іх здатність вмикати захисні реакції (синтез фітоалексинів, накопичення патоген-залежних білків, механічне зміцнення клітинних стінок) при наступній зустрічі з шкідливими організмами. Оскільки індуктори захисних реакцій діють за тим же принципом, за яким рослини захищаються в природних умовах, можна вважати, що їх використання для підвищення хворобостійкості рослин не буде порушувати екологічної рівноваги та дозволить суттєво обмежити застосування пестицидів у рослинництві. Таблиця 1 Вплив вуглеводів клітинних стінок Botrytis cinerea на ураженість рослин томатів фіто фторозом (лабораторно-вегетаційний дослід, сорт Флора) № п/п 1 2 3 Варіант досліду Контроль (вода) Вуглеводи клітинних стінок В. cinerea Вуглеводи клітинних стінок В. cinerea НІР05 Концентрація, Розвиток хвороби після інфікування рослин,% % 7-й день 11-й день 16,4 100 Гальмування розвитку хвороби (ефективність дії), % 7-й день 11-й день 0,04 2,1 96,0 97,2 4,0 0,02 8,8 68,0 46,3 32,0 4,2 3,8 7 37987 8 Таблиця 2 Захисний ефект вуглеводів клітинних стінок Botrytis cinerea проти альтернаріозу рослин томатів (Київський НДЦ, сорт Флора, 2003p.) № п/п 1 2 3 0,01 Розвиток альтернаріозу, Ефективність дії, % % 25.07 31.07 7.08 15.08 25.0731.077.08 15.08 26,7 46,7 51,1 61,7 16,2 41,7 44,9 55,0 39,3 10,7 12,1 10,9 0,4 14,4 Концентрація, % Варіант досліду Контроль Вуглеводи клітинних стінок В. cinerea Ридоміл Голд МЦ, 2,0кг/га, з.п., (е талон) НІР05 3,1 30,0 35,5 47,5 4,8 3,7 5,0 46,1 35,8 30,5 23,0 Таблиця 3 Вплив вуглеводів клітинних стінок Botrytis cinerea на урожайність томатів та захист плодів проти альтернаріозу та фітофторозу (Київський НДЦ, сорт Флора, 2003p.) № Варіант досліду 1 Контроль Вуглеводи клітинних стінок В. cinerea Ридоміл Голд МЦ, 2,0кг/га, з.п., (еталон) HIP05 2 3 Зниження Концентрація, Урожайність плодів Ураження плодів, % ураження плодів, % % % до контц/га альтернаріозфіто фторозальтернаріозфіто фтороз ролю 490,0 9,5 11,3 0,01 500,9 102,2 6,5 5,0 31,6 55,8 0,4 515,5 105,2 4,5 6,1 52,6 46,0 12,8 3,4 3,7 Джерела інформації 1. Озерецковская О. Л. и др. Известия АН СССР.серия биол. 1986, №1, с. 23-32. 2. Клыков С. А., Воловик А. С. Биологически активные вещества в борьбе с основными болезнями картофеля. //Защита растений. 1987, №10, с. 20-21. 3. Дмитриев А. П., Перковская Г. Ю. Альтернативные экологически безопасные методы защиты растений. В кн.: Аграрна освіта на початку III тисячоліття. Матеріали міжнародної науковопрактичної конференції. - Львів, 2001. - с. 39-47. 4. А. С. № 1311043, A01F25/00, 1985. / Дмитриев А. П., Тверской Л. А., Гродзинский Д. М. Способ хранения лука репчатого. 5. Кульнев А. И., Соколова Е. А.. Многоцелевые стимуляторы защитных реакций, роста и раз Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко вития растений (на примере препарата иммуноцитофита). - П ущине, 1997. - 100 с. 6. А. С. № UA 68663A, A01N63/00, 2004, бюл. № 8. / Перковська Г. Ю., Сергієнко В. Г., Охрімчук В.М., Дяченко A. I., Дмитрієв О. П. Спосіб підвищення стійкості рослин томатів до хвороб. 7. Г. Ю. Перковская, Ж. Н. Кравчук, Д. М. Гродзинский, А. П. Дмитриев Индукция активных форм кислорода и фитоалексинов в культуре клеток лука (Allium сера) биогенными элиситорами из гриба Botrytis cinerea. Физиология растений. 2004.51.- 5.- с. 680-685. 8. Крайцбург-Еггерт Д. Новый метод определения эффективности фунгицидов против фитофтороза картофеля. // Сельское хозяйство за рубежом. - 1973, № 5. - с. 54-56. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601