E. D. Mytsa, M. A. Pobedinskaya, L. Yu. Kokaeva, S. N. Elansky
Sen rødme af kartofler og tomater forårsaget af den svampelignende organisme, oomycete Phytophthora infestans (Mont) de Bary, er almindelig i næsten alle områder af verden, hvor disse afgrøder dyrkes. Under epifytotiske forhold kan tabet af kartoffeludbytte fra sen rødme nå 10-30% eller mere og tomat op til 100% (Ivanyuk et al., 2005).
En af de vigtigste kilder til primær inokulum Ph. infestans, der fører til planteinfektion, er tykvæggede reproduktive strukturer - oosporer. Hybrid oosporer dannet som et resultat af krydsning af genetisk forskellige forældrestammer bidrager til en stigning i genotypisk mangfoldighed i befolkningen, hvilket resulterer i, at processen med tilpasning af stammer til nye sorter og anvendte fungicider accelereres. Oosporedannelse Ph. infestans i marken blev noteret i mange lande i verden: Rusland (Smirnov et al., 2003), Norge (Hermansen et al., 2002), Sverige (Strцmberg et al., 2001), Holland (Kessel et al., 2002) og andre regioner. Der er tegn på, at oosporer af det forårsagende middel til sen rødme kan overleve i mere end 2 år i jorden i en levedygtig tilstand (Hermansen et al., 2002; Bшdker et al., 2006) og forårsage planteinfektion efter overvintring (Lehtinen et al., 2002; Ulanova et. al., 2010).
Den vigtigste metode til bekæmpelse af sen rødme i dag er kemisk beskyttelse, som består i behandling af plantager med fungicidpræparater. Mange kemikalier, der bruges til at beskytte kartofler og tomater mod sen rødme, har en stærk hæmmende virkning på oospordannelse (Kessel et al., 2002; Kuznetsov, 2013). Imidlertid anvendes andre stoffer i vid udstrækning på kartofler, der ikke direkte påvirker Ph. infestans, og deres virkning på oosporedannelse er ukendt. Derfor var formålet med dette arbejde at undersøge effekten på dannelsen af oosporer af nogle lægemidler, der er meget anvendte på kartofler, men ikke registreret mod sen rødme.
Vi brugte 9 Ph. infestans af forskellige typer parring, isoleret af os fra inficerede kartoffelblade i Moskva, Leningrad, Ryazan-regionerne. For at undersøge virkningen på væksten af mycelium og dannelsen af oosporer blev følgende lægemidler anvendt: fungicider Maxim (aktiv ingrediens fludioxonil fra klassen phenylpyrroles) og Scor (difenoconazol, triazoler), Aktara insekticider (thiamethoxam, neonicotinoider) og Tanrek (imidacloprid, neonicotribid) , triaziner). Alle pesticider er registreret i "State Catalogue of Pesticides and Agrochemicals" for 2014. For at undersøge effekten af pesticidkoncentrationen på væksten af oomycete-kolonier blev hver stamme podet med en agarblok i midten af en petriskål med et tæt havregrynmedium. Testpesticidet blev foreløbigt tilsat til mediet i koncentrationer på 0.1, 1.0, 10.0 og 100.0 mg / l (udtrykt i den aktive ingrediens - DV). Som kontrol anvendte vi et medium uden tilsat pesticid. Inokuleringerne blev inkuberet ved 18 ° C i 12-15 dage, indtil kolonidiameteren for den pesticidfrie kontrol var 70-80% af petriskålens diameter, hvorefter kolonienes diameter blev målt i kontrol- og eksperimentelle varianter.
Eksperimenterne blev udført i 3 replikater. Undersøgelsen af oosporedannelse blev udført på et agar havremedium (30 ml i en petriskål) med tilsætning af et fungicid i koncentrationer på 0.1, 1.0, 10.0 og 100.0 mg / l og på et medium uden fungicid (kontrol). Til dette blev agarblokke med parringstype A1 og A2 isolater anbragt parvis på overfladen af næringsmediet i en afstand på 5 cm fra hinanden. Inokuleringerne blev inkuberet ved den optimale Ph. Infestans ved en temperatur på 18 ° C i 20 dage. Efter dyrkning blev næringsmediet med sporer resuspenderet med en blander i 30 ml destilleret vand, og præparater til mikroskopi blev fremstillet ud fra den resulterende suspension. I hver variant blev 180 synsfelter set (3 replikater, 60 synsfelter). Derefter blev koncentrationen af oosporer genberegnet (stk / μL medium).
Virkning af pesticider på radial kolonivækst. Difenoconazol, thiamethoxam og imidacloprid havde ingen statistisk signifikant effekt på den radiale vækst af Ph. infestans (tabel 1). Herbicidet metribuzin forårsagede en lille væksthæmning i den indledende periode (5-7 dage med vækst); men den 10. dag blev koloniernes diametre ens i størrelse. Fludioxonil hæmmede statistisk signifikant udviklingen af Ph. infestans i en koncentration i mediet på mere end 10 mg / l.
Tabel 1
Virkning af pesticider på radial vækst af kolonier Phytophthora infestans
Fungicid-DV (medikament) | Kolondiameter ved forskellige koncentrationer (mg / l) DW i mediet, mm | ||||
0.0 | 0.1 | 1.0 | 10.0 | 100.0 | |
Thiamethoxam (Aktara-lægemiddel) | 82 ± 6 | 81 ± 7 (99%) | 82 ± 6 (100%) | 81 ± 6 (99%) | — |
Imidacloprid (Tanrek) | 792 ± 6 | — | 76 9 ± (96%) | 77 8 ± (97%) | 76 ± 5 (96%) |
Fludioxonil (Maxim) | 82 6 ± | — | 74 12 ± (90%) | 56 10 ± (68%) | 46 ± 3 (56%) |
Metribuzin (Zenkor) | 88 12 ± | — | 85 12 ± (97%) | 86 9 ± (98%) | 80 5 ± (91%) |
Difenoconazol (Scor) | 82 7 ± | — | 76 9 ± (93%) | 84 ± 4 (102%) | 81 6 ± (99%) |
Bemærk. “±” tegnet efterfølges af konfidensintervallet for et signifikansniveau på 0.05. Værdier i parentes udtrykker forholdet mellem kolonienes diameter i den eksperimentelle variant og den i kontrollen uden pesticider. Et “-” tegn betyder, at der ikke blev udført nogen forskning.
Tabel 2
Virkning af pesticider på oosporedannelse Phytophthora infestans i agarmiljø
Fungicid-DV (medikament) | Antallet af oosporer i mediet ved forskellige koncentrationer (mg / l) DV, stk / pi | ||||
0.0 | 0.1 | 1.0 | 10.0 | 100.0 | |
Thiamethoxam (Aktara-lægemiddel) | 79.6 ± 3.6 | 79.8 ± 3.8 (100%) | 79.1 3.9 ± (100%) | 71.4 ± 3.7 (90%) | — |
Imidacloprid (Tanrek) | 79.6 ± 3.6 | — | 70.0 ± 3.4 (88%) | 66.0 ± 3.1 (83%) | 35.8 ± 2.8 (45%) |
Fludioxonil (Maxim) | 112.7 ± 6.9 | — | 98.4 ± 8.6 (87%) | 73.6 ± 5.4 (65%) | 42.3 ± 3.7 (36%) |
Metribuzin (Zenkor) | 135.0 ± 9.5 | — | 103.0 ± 9.8 (70%) | 118.2 9.3 ± (88%) | 74.8 ± 8.1 (55%) |
Difenoconazol (Scor) | 79.6 ± 3.6 | 72.5 ± 3.6 (91%) | 82.2 ± 3.7 (103%) | 54.9 ± 2.8 (69%) | 35.8 ± 2.3 (45%) |
Undersøgelse af pesticidernes virkning på dannelsen af oosporer Ph. infestans i et næringsmedium. Det blev fundet, at et statistisk signifikant fald i antallet af oosporer ved visse koncentrationer var forårsaget af alle undersøgte præparater (tabel 2). Ved et aktivt stofkoncentration på 1.0 mg / l førte alle pesticider med undtagelse af Aktara- og Skor-præparater til et mærkbart fald i mængden af dannede oosporer (med 12-24% sammenlignet med kontrollen). En yderligere stigning i koncentrationen af aktive stoffer i mediet førte til en stigning i den inhiberende virkning. Præparater baseret på thiamethoxam og difenoconazol forårsagede et statistisk signifikant fald i antallet af oosporer, når koncentrationen af det aktive stof i mediet var mere end 10 mg / l.
Diskussion og konklusion. Undersøgelsen af virkningen af pesticider, der ikke er registreret mod sen rødme af kartoffel på den radiale vækst af mycelium, viste som forventet en svag undertrykkelse af væksten (fludioxonil) eller ingen effekt på væksten (andre undersøgte pesticider).
Tabel 3. Koncentrationer af aktive stoffer i arbejdsvæsken
Forberedelse (fungicid-DV) | Anvendes i arbejdet med koncentrationen af DV i næringsmediet, mg / l | Koncentration af DW i arbejdsvæsken under kartoffelforarbejdning, mg / l |
---|---|---|
Aktara (thiamethoxam) | 0.1, 1, 10 | 37-75 * |
Tanrek (imidacloprid) | 1, 10, 100 | 50-100 |
Maxim (fludioxonil) | 1, 10, 100 | 1000 |
Zenkor (metribuzin) | 1, 10, 100 | 1630-4900 |
Scor (difenoconazol) | 0.1, 1, 10, 100 | 188-625 |
* Værdierne er præsenteret i henhold til "Statens katalog over pesticider og landbrugskemikalier" for 2014.
Alle undersøgte pesticider forårsagede et fald i dannelsen af oosporer i næringsmediet. De testede koncentrationer af pesticider i mediet var lavere eller svarede omtrent (for imidacloprid) til de tilladte koncentrationer i arbejdsfluidet (tabel 3). I vores eksperimenter steg undertrykkelsen af dannelsen af oosporer, efterhånden som dosis af lægemidlet steg, hvilket antyder en stigning i effekten ved kontakt med en mere koncentreret arbejdsfluid. Difenoconazol forårsagede et signifikant fald i koncentrationen af oosporer ikke kun i eksperimenter på et næringsmedium, men også i test på afskårne kartoffelblade anbragt i en væske indeholdende et fungicid. I Vectar Hviderussisk sort blev der således observeret 32 oosporer pr. 1 mm2 bladareal i kontrollen ved en koncentration af difenoconazol i vand på 10 mg / l - 24 og ved 100 mg / l - 12 oosporer / mm2. Forskellen i koncentrationer af oosporer ved 100 mg / l af fungicidet og i kontrollen er statistisk signifikant (Elansky, Mytsa, upubliceret).
Pesticider kan påvirke en lang række processer i svampeceller. I litteraturen var vi ikke i stand til at finde information, der til en vis grad forklarer den mulige effekt af de undersøgte lægemidler på dannelsen af oosporer. Lad os prøve at antage nogle antagelser om difenoconazols virkning. Mekanismen ved dets fungicide virkning er at hæmme C14-dimethylase-enzymet, som spiller en nøglerolle i sterolbiosyntese. Steroler syntetiseres af svampe, planter og andre organismer og er en del af deres cellemembraner. Oomycetes af slægten Phytophthora, i fravær af steroler, er kun i stand til vegetativ vækst; dannelsen af oosporer undertrykkes fuldstændigt (Elliott et al., 1966).
Oomycetes er ude af stand til at syntetisere steroler alene; de inkorporerer sterolerne opnået fra værtsplanten i deres membraner og modificerer dem. I vores eksperiment brugte vi havreagarmedium rig på â-sitosterol og isofucosterol (Knights, 1965), dvs. stoffer, der stimulerer dannelsen af oosporer. Det er muligt, at difenoconazol inhiberer arbejdet med enzymer, der er involveret i modifikation eller anvendelse af sterolforbindelser opnået fra planter. Dette kan igen reducere intensiteten af oosporedannelse.
I små koncentrationer, som vist i vores arbejde, havde difenoconazol en svag stimulerende effekt på væksten af mycelium og dannelsen af oosporer.
Undertrykkelsen af dannelsen af oosporer i næringsmediet er tidligere blevet vist for antifytophthora fungicidpræparater. Således i Kessel et al. (2002) undersøgte mere end 10 antifitofluoroider kommercielle lægemidler. Fluazinam, dimethomorph og cymoxanil i ikke-dødelige koncentrationer undertrykte fuldstændigt dannelsen af oosporer i et agarmedium; metalaxil, maneb og propamocarb viste moderat virkning; mancozeb og chlorothalonil havde praktisk talt ingen virkning på dannelsen af oospore. I S.A. Kuznetsovs arbejde (Kuznetsov, 2013) blev hæmning af dannelsen af oosporer på et næringsmedium vist ved ikke-dødelige koncentrationer af metalaxyl.
Vores eksperimenter viste, at pesticidpræparater, der blev anvendt på kartofler, selv uden en direkte hæmmende virkning på væksten af det sene rødme-patogen, undertrykte dannelsen af oosporer. En korrekt udført kemisk beskyttelse af kartofler under anvendelse af fungicider, insekticider og herbicider reducerer således sandsynligheden for dannelse af oosporer i planteblade.
Dette arbejde blev støttet af Russian Science Foundation (projekt nr. 14-50-00029).
Artiklen blev offentliggjort i tidsskriftet "Mycology and Phytopathology" (bind 50, udgave 1, 2016).