Разбираются вопросы, связанные с популяционной биологией P. infestansи миграционной теорией. Анализируются достоинства и недостатки последней. Также приводится анализ различий междупопуляциями P. infestans на картофеле и томате.
Проанализированы методы защиты картофеля и томата от фитофтороза.
Исследования прорастания зооспорангиев и агрессивности P. infestans из России и Мексики
Бесполое спороношение P. infestans играет основную роль во вторичном инфицировании картофеля и томата (Попкова, 1972). Поэтому изучение прорастания зооспорангиев и агрессивности популяций имеет большое значение в научном и в практическом аспектах.
Материалы и методы. В исследовании использовали 13 изолятов P. infestans с разными типами спаривания, выделенных с картофеля и томата в 2004 на Валдае и в Лаборатории защиты растений РГАУ-МСХА. Также в исследовании использовали 25 штаммов P. infestans из коллекции 1997 г. исследовательского центра Pictipapaпри Минсельхозе Мексики (долина Толука, г. Метепек). Они охарактеризованы по типам спаривания, а также по изоферментным локусам Gpiи Pep‑1. Для определения агрессивности мексиканских изолятов использовали сегменты листьев восприимчивого сорта картофеля Альфа, российских изолятов – диски клубней восприимчивого сорта Сантэ и устойчивого сорта Луговской (Филиппов, 2005). Подробнее методика описана в работах А.Н. Смирнова (Смирнов, 2008). Статистический анализ проводили посредством сравнения распределения рангов в изучаемых выборках на основе определения χ2 (Глотов и др., 1982).
Результаты. Российские изоляты. При 7о С прорастание зооспорангиев было непрямым (зооспорами), при 20 и 25о С – прямым (ростковыми трубками).
При 20о С зооспорангии изолятов P. infestans (особенно А2) прорастали в среднем на 28% эффективнее, чем при 25о С. Различий по прорастанию зооспорангиев изолятов, выделенных с картофеля и томата, не выявили.
Изоляты P. infestansпродемонстрировали довольно разный диапазон показателей агрессивности на клубневых дисках сорта Сантэ. По всем показателям выявили высоко агрессивные, умеренно агрессивные и мало агрессивные изоляты. Клубневые диски сорта Луговской поразились довольно слабо всеми исследуемыми изолятами P. infestans. Исключением были изоляты Д2 (с томата), а также К2.8 и С5.1 (с картофеля). Изолят Д2 поразил клубневые диски сорта Луговской даже лучше, чем Сантэ.
Достоверных различий по агрессивности между изолятами с типами спаривания А1 и А2 не было обнаружено. В целом, изоляты, выделенные с картофеля, были несколько агрессивнее к клубневым дискам сорта Сантэ, чем изоляты, выделенные с томата. На клубневых дисках сорта Луговской показатели агрессивности были на низком уровне для обеих групп изолятов, и различий между ними не обнаружили.
Определяющий вклад в итоговый индекс агрессивности (ИИА) вносят такие компоненты как интенсивность спороношения, размер некрозов и латентный период (табл. 1). Напротив, такие компоненты как частота инфекции и инкубационный период не влияли на ИИА.
Таблица 1. Коэффициенты корреляции между компонентами агрессивности на клубневых дисках сортов Сантэ (слева от диагонали) и Луговской (справа от диагонали)
| ЧИ | РН | ИС | ИП | ЛП | ИИА | |
| ЧИ | - | - | - | - | - | - |
| РН | 0,81±0,10 | - | 0,87±0,07 | 0,03±0,29 | -0,78±0,11 | 0,94±0,03 |
| ИС | 0,67±0,16 | 0,79±0,11 | - | 0,10±0,29 | -0,79±0,11 | 0,96±0,02 |
| ИП | 0,11±29 | -0,13±0,28 | -0,29±0,26 | - | 0,08±0,29 | -0,04±0,29 |
| ЛП | -0,75±0,13 | -0,80±0,10 | -0,87±0,07 | 0,37±0,25 | - | -0,80±0,10 |
| ИИА | 0,57±0,20 | 0,81±0,10 | 0,95±0,03 | -0,27±0,27 | -0,81±0,10 | - |
Примечание: ЧИ – частота инфекции; РН – размер некрозов; ИС – интенсивность спороношения; ИП – инкубационный период; ЛП – латентный период;
ИИА – итоговый индекс агрессивности.
Корреляционный анализ не выявил достоверных взаимосвязей между прорастанием зооспорангиев при разных температурах и компонентами агрессивности. Исключением была лишь довольно хорошая корреляция между прорастанием зооспорангиев при 25о С и интенсивностью спороношения на клубневых дисках сорта Луговской.
Мексиканские штаммы. При 7о С у большинства штаммов было зарегистрировано только непрямое прорастание зооспорангиев с образованием зооспор, с разной интенсивностью. При 20о С наблюдалось прямое прорастание 5 – 10% зооспорангиев штаммов. При 25о С у всех штаммов отмечалось только прямое прорастание до 10% зооспорангиев.
Прорастание зооспорангиев у большинства изученных штаммов при 25о С было в среднем на 19% эффективнее, чем при 20о С.
У штаммов с типами спаривания А1 и А2 не выявлено различий в прорастании зооспорангиев при 7о С. Однако при 20о и 25о С штаммы с наиболее высокой интенсивностью прорастания зооспорангиев относились к типу спаривания А1. Прорастание зооспорангиев у штаммов, собранных в начале и в конце вегетации, было на одинаковом уровне. В прорастании зооспорангиев при исследуемых температурах существенных различий между штаммами с аллелями Gpi 86, штаммами с аллелем Pep‑1 92 и штаммами без этих аллелей выявлено не было. Лишь штаммы с аллелем Pep‑1 92 (генотип 92/100) уступали штаммам без этого аллеля (генотип 100/100) при 7о С.
Из 25 проверенных штаммов 5 были высоко агрессивны, 11 умеренно агрессивны, 9 мало агрессивны, 2 неагрессивны. Штаммы P. infestansА1 и А2 типов спаривания были сходными по большинству компонентов. Лишь по ИС штаммы А1 превосходили штаммы А2 (табл. 2).
Таблица 2. Сравнение средних значений и распределений (рангов с низкими, средними и высокими значениями) по компонентам агрессивности для штаммов P. infestansтипов спаривания А1 и А2, собранных в начале и конце вегетации, по критерию χ2
| Компо-нент агрессив-ности | Средние для штаммов | χ2 | Достоверность различия между группами штаммов | |||
| А1,в начале вегетации | А2,в началевегетации | А1,в концевегетации | А2,в конце вегетации | |||
| ЧИ | 4,1 | 3,7 | 4,7 | 4,8 | 7,5 | - |
| РН | 3,6 | 3,1 | 4,3 | 4,4 | 10,0 | - |
| ИС | 2,6 | 1,7 | 3,5 | 2,3 | 15,8 | + |
| ИП | 3,1 | 3,3 | 3,3 | 3,3 | 10,9 | - |
| ЛП | 3,4 | 3,6 | 3,5 | 3,5 | 8,7 | - |
| ИИА | 4,9 | 3,5 | 6,5 | 4,2 | 7,6 | - |
Примечания: см. табл. 1. При P=0,05 и 6 степенях свободы предельное значение χ2 12,6.
Существенных различий по компонентам агрессивности между штаммами с аллелем Gpi 86, и штаммами без этого аллеля выявлено не было. Напротив, по большинству компонентов агрессивности штаммы, имеющие аллель Pep‑1 92 достоверно уступали штаммам, не имеющим этого аллеля.
Достоверная корреляция (r=0,62±0,13)была выявлена только между прорастанием зооспорангиев при температурах 20о и 25о С. Между прорастанием зооспорангиев при 7оС и других температурах корреляции выявлено не было. Проведенный корреляционный анализ показал, что компоненты РН, ИС и ИИА хорошо коррелировали между собой.
Корреляции выявили только между прорастанием зооспорангиев при 7о С и компонентами агрессивности, исключая инкубационный и латентный периоды. Достоверную корреляцию установили, однако, только для размера некрозов (r=0,64±0,12). Между прорастанием зооспорангиев при температурах 20о С или 25о С и компонентами агрессивности корреляции выявлено не было.
По всем компонентам агрессивность штаммов P. infestansбыла значительно (в 1,5–17 раз) выше при 20о С, чем при 12о С. При 12о С штамм «старого типа» значительно уступал почти по всем компонентам агрессивности самому себе при 20о С. Если при понижении температуры штаммы с эндемичными и рекомбинантными генотипами теряли агрессивность в 6–17 раз, то штамм «старого типа» – в 9 раз.
Обсуждение результатов. У многих мексиканских штаммов P. infestansпрорастание зооспорангиев было выше при 25о С по сравнению с 20о С. Напротив, у большинства российских изолятов P. infestansпрорастание зооспорангиев было выше при 20о С. Это можно объяснить климатическими различиями подмосковного региона и долины Толука.
В целом, не выявлено существенной связи между компонентами агрессивности, измеренной при температуре 20–21о С и прорастанием зооспорангиев. Показано, что агрессивность P. infestans связана с интенсивностью образования зооспор лишь в некоторой степени.
Ни предшествующие, ни наши результаты не свидетельствуют о полном вытеснении штаммов «старого типа» (с типом спаривания А1 и генотипом 86/100 по изоферментному локусу глюкозо‑6 фосфат изомераза или Gpi‑1) другими штаммами (с типом спаривания А1 или А2 без аллеля 86 по Gpi‑1) за счет различий по компонентам агрессивности. Есть основания полагать, что на замещение генотипов по Gpi повлиял внешний фактор – применение против фитофтороза металаксил-содержащих фунгицидов (Gisi, Cohen, 1996; Иванюк и др., 2005; Смирнов, 2007b; 2007c).