close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

819

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На правах рукописи
ПАПКО Ирина Олеговна
РОЛЬ ПОЧВЫ КАК ИСТОЧНИКА ВИРУСНОЙ
ИНФЕКЦИИ РАСТЕНИЙ ИНТРОДУЦЕНТОВ
Специальность 06.01.11 —защита растений
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Москва 2003
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа выполнен» з отделе тащить» р гстеннй i Разного ботанического (.ад„
имени Н В Цицина РАН
Научный руководитель
Кандидат биологических НЗУК, старили научный сотр\днлк
VI А Кегзыш
Официальные оппоненты
Доктор биологических Havsc, профессор В К Шильникова
Кандидат биологических наук А А Кучьмичен
Ведущая организация ВНИИ фитопатотогии
Защита состоится
~&
2003 i
^СцЯсё-
часов на tact ланий чжхертационрого совета Д 220 04"% 04 при
Московской сел_>-кохозяйственной академии им К А 1имиря*ева по
адресу
127550 Москва, Тимирязевская • т 49
С диссертацией можно очнакомитьоя н . 1Ь МСХА им К А Тимирял-ва
Авторе
оат разослан
* * ^ СЪ** 4*-**-**^
Ученый секретарь диссертации
профессор
а
2003 г
с
у ^\sf ^.
t/oJ
В В Исаичев
^~>
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследований. Почва служит источником вирусной
инфекции. Вирусы попадают в почву, как с растительными остатками, так и
при выделении через корни. Существует группа вирусов, которая находится
в почве в свободном состоянии (Kegler, 1995). Изучение почвы как источника
вирусной инфекции растений-интродуцентов
время
большое
значение,
поскольку
приобретает в настоящее
обеспечивается
возможность
распространения вирусов.
Через почву осуществляется транспорт многих вредоносных вирусов,
из различных таксономических групп, передаваемых грибами, нематодами,
тлями, трипсами и грызущими насекомыми.
Выявлена достаточно высокая степень контаминации почвы такими
опасными патогенами как вирусы табачной мозаики, бронзовости томата,
огуречной мозаики, мозаики резухи и другими. К настоящему времени
известно более 20 вирусов, которые частью жизненного цикла связаны с
почвенным микробоценозом. Переносчики наиболее вредоносных вирусов —
представители
грибов
родов
Olpidium
и
Polymyxa
(порядки
Plasmodiophorales и Chytridiales) (Teakle, 1983).
Грибы-переносчики вирусов многих видов растений из различных
ботанических семейств широко распространены в природе и связаны с
такими патогенами как некроз табака, некротическое пожелтение жилок
свеклы, желтая мозаика ячменя, мозаика петунии, карликовость табака,
мозаика пшеницы и др., которые поражают (Brunt Shikata, 1986; Fujisawa,
Sugimoto 1977; Dorde, 1994; Rushetae, 1995).
Сведений о грибах-переносчиках, их распространении и ассоциациях с
вирусами, механизмах контаминации последних в почвах недостаточно.
Вместе с тем высокая вредоносность и реальная опасность их широкого
распространения в различных экосистемах обуславливают необходимость
выявления роли вирусов, m редаваемьшцещ^рочву в
инфекций растений.
огенезе смешанных
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4
Цель
и
задачи
исследований
Целью
являлось
изучение
распространения ассоциаций вирусов, грибов-векторов и определение
влияния
химических
и
биологических
характеристик
почвы
на
инфекционный потенциал
Для выполнения данной цели были поставлены следующие задачи
• Выявить
видовой состав
вирусов, передающихся
через
почву
в
контрастных фитоценозах,
• Изучить особенности проявления инфекции при внесении вирусов в
ризосферу растений,
• Определить уровень частоты встречаемости грибов-векторов и их
сопряженность с вирусами;
• Изучить состав микроорганизмов и выявить доминирующие виды в
ризосферно-ризопланной зоне,
• Установить
влияние
агрохимических
характеристик
почвы
на
распространение вирусов и грибов-векторов,
• Определить роль тяжелых металлов в накоплении и распространении
инфекции в почвенных биоценозах и фитоценозах
Научная новизна работы В почвенных биоценозах ГБС нами было
выявлено
19
вирусов
(Potyvirus,
Tobamovirus,
различной
таксономической
Closterovirus,
Carlavirus,
принадлежности
Nepo\irus,
Harvirus,
Cucumovirus, Nobravirus и другие) Впервые в почве были обнаружены
Prunus necrotic rmgspot virus (PNRSV, вирус некротической кольцевой
пятнистости косточковых), Stem grooving virus (SGV, вирус бороздчатости
древесины). Prune dwarf virus (PDV eupvc карликовости сливы) Chlorotic leaf
spot virus (CLSV, хлоротической листовой пятнистости). Plum pox virus
(PPV, вирус шарки сливы) Установлено, что качественный и количественный
состав вирусов меняется в зависимости от времени года Наиболее высокий
уровень частоты встречаемости зарегистрирован для TAV, PDV, PPV, AMV,
PAMV.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5
Впервые изучен характер корреляции содержания вирусов в почве и
растениях. Сопряженность выявлена для двух вирусов из одиннадцати на
коллекциях Sorbus, Primus и Armeniaca.
Определена
схема
взаимодействия
вирусов
с
компонентами
почвенного ценоза. Показано, что основными регуляторными факторами
являются влажность почвы, величина рН и уровень содержания гумуса.
Выявлено,
что при инфицировании растений
вирусами
снижается
накопление азота, фосфора и калия. Тяжелые металлы аккумулируются в
больных растениях в большей степени, чем в здоровых. Максимальное число
вирусов выявлено на фоне повышенного содержания Pb, Zn и Си.
Исследование микроорганизмов выявило преобладание грибов в
почвенных микробоценозах ГБС. Почти все из обнаруженных родов
оказались патогенами, в их числе переносчики вирусов -
Olpidium и
Polymyxa. Установлено, что грибам-векторам сопутствуют неспецифические
вирусы, видовой состав которых различается в зависимости от фитоценоза.
Ассоциации грибов-переносчиков со специфическими вирусами установлены .
в шести биоценозах.
Практическое значение работы. Получены данные для обоснования
разработки
комплекса
мероприятий
по
повышению
устойчивости
фитоценозов. Определен видовой состав вирусов и особенности их
распространения и сохранения в почве. Установлено влияние величины рН,
влажности, содержания гумуса, основных биогенных элементов и тяжелых
металлов на распространение и сохранение вирусов в почве.
Апробация работы. Основные положения работы обсуждались на
заседаниях отдела Защиты растений при годовых отчетах, на научной
конференции аграрного факультета
РУДН "Аграрный
сектор и его
современное состояние" и на XXVI International Horticultural Congress and
Exhibition в Торонто (Канада) в 2002 г.
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 3
печатных работах.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6
Объём и содержание работы. Диссертация состоит из введения, 15
глав, выводов, списка литературы и приложения Работа изложена на 140
страницах машинописного текста и включает 25 таблиц (из них 7 в
приложении),
иллюстрирована
9
рисунками
Список
использованной
литературы включает 246 наименований, в том числе 160
зарубежных
авторов
СОДЕРЖАЫИЕ РАБОТЫ
Обзор литературы
состояния
изученности
факторов,
влияющих
по теме
передачи
на
этот
В обзоре литературы
вирусных
процесс
дан анализ
инфекций через
Рассматриваются
почву
и
методы
исследования вирусов и микроорганизмов, а также химии почв
Условия, материалы и методы исследований Работа проводилась в
отделе защиты растений Главного ботанического сада им Н В Цицина РАН в
течение 1999-2002гг
Выделение почвенных патобиоценозов проводили на основе состава
фитоценозов и выращиваемой
культуры
Объектами
исследований
были
коллекционные посадки лилий, тюльпанов, флоксов, георгинов, пионов (отдел
цветоводства), луков, слив (отдел культурных растений), абрикосов, рябун (отдел
природной флоры), питомник (отдел внедрения) и дубрава (отдел дендрологии)
Образцы почвы отбирали в два срока на глубине 0-10 см Для выявления
вирусных заболеваний в данных биоценозах проводили обследования коллекций
ГБС
Для диагностики
вирусов
пользовались
индикаторным методом
и
иммуноферментным анализом (ELISA) (Бобкова, Чирков, 1983) При проведении
ИФА использовали микроплаты Cooke M29, АР C'Dynatech", Швейцария)
Вирусы в растительных и почвенных экстрактах определяли в соответствии с
"сэндвич"-вариантом
ИФА
Для
постановки
серологических
реакций
использовались выворотки, полученные из учреждений Германии, Голландии,
США
Кроме того, применялись отечественные сыворотки из института
Микробиологии РАН, НИИ Картофельного хозяйства
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7
Оптическую плотность продукта окисления оценивали на вертикальном
адсорбциометре
фирмы
"Dynatech"
модель
HR-700
"Microplate
Reader*"
(Швейцария). Серологическому анализу методом ИФА подвергали растительные
экстракты, полученные
исследуемых
из свежих
фитоценозов,
а
или замороженных образцов листьев
также
почвенные
вытяжки.
Листья
гомогенизировали на холоде в присутствии экстрагирующего 0,01М калийфосфатного буфера рН 7,4. Почвенные образцы готовили к ИФА следующим
образом: к навеске почвы 8 г добавляли 14 мл О.ОЗМ фосфатного буфера рН 7,5.
Смесь взбалтывали
на качалке 60 минут. После отстаивания суспензию
центрифугировали 20 минут при 8000g. Надосадочную жидкость использовали
для иммуноферментного анализа.
Чувствительность
Уровнем
фона
ИФА-теста определяли по калибровочной кривой.
считали
усредненное
значение
оптической
плотности
ферментативной реакции нескольких отрицательных контрольных проб. При
анализе больных растений методом ИФА больными считались те, у которых
оптическая плотность в образцах превышала фон более чем в 2 раза (Одинец,
1986).
Биологическое тестирование выполнялось по типовым для изучаемых
групп вирусов методикам (Шмыгая, 1978). Для выявления грибов-векторов
применяли метод растений-приманок (Вагг, 1978).
Дня учета и идентификации микроорганизмов почв использовали методы
"микробного пейзажа" (Аристовская, 1965) и посева на плотные питательные
среды (Литвинов, 1969; Звягинцев, 1991).
В почве были определены гигроскопическая влажность, содержание
фосфора и калия в вытяжке по Кирсанову, азот — дисульфофеноловым методом,
гумус по Тюрину (Аринушкина, 1961). Определение содержания тяжелых
металлов в почве и в растениях проводили по стандартным методикам; в почве
подвижные формы определяли в ацетатно-аммонийном буфере, потенциальные
запасы ТМ - в 1 н HCl-вытяжке (Аринушкина, 1961).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Влияние химических и биологических характеристик почвы на
инфекционный потенциал биоценозов ГБС РАН
Вирусы в почвенных биоценозах ГБС РАН
Количественный и качественный состав вирусов в почве может
меняться в зависимости от времени года (табл 1) Это связано с тем, что
осенью влажность почвы уаетичивается и происходит миграция вирусов
вместе с внутрипочвенным стоком
Во всех исследованных нами почвенных биоценозах была обнаружена
смешанная вирусная инфекция, но набор вирусов не одинаков В среднем
число
обнаруживаемых
вирусов
составляет
4-5
видов
Наибольшим
инфекционным фоном отличаются почвы розария (отдеа декоративных
растений) и коллекции луков (отдел культурных растении) В обоих случаях
было обнаружено 7 и 8 вирусов соответственно Наименьший инфекционный
фон был зарегистрирован в питомнике - здесь обнаружено точько 3 вируса в
летнее время
Распространение вирусов в почве и растениях неоднородно Так, в
почве коллекции рябин зафиксирован вирус некроза табака, а в растениях
этого же биоценоза данный патоген не выявлен Такие вирусы как bMoV,
SGV, CLSV, CLRV, ApMV, AMV зарегистрированы на разтичных видах и
сортах спив, но не обнаружены в почве
Необходимо заметить, что видовой состав вирусов тстом и осенью
неодинаковы
Нами установлена корреляция между
числом вирусов и
содержанием питатечьньгх элементов и гумуса Почвенные биоценозы ГБС
отличаются друг от друга по содержанию органического вещества и
основных питатепьных элементов, o6vuioBnHBafl различные условия роста
растений и степень их поражения патогенами
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 1
v+
-/-/-/-/-/+/+
+/+!-
-/-/-/+
NMV
CMV
PDV
PPV
PNRSV
CLRV
(H)
CLRV
(Bi)
SGV
ApMV
ArMV
CLSV
EMoV
PAMV
TMV
TNV
-1+/-/-/+/-/+
-/-/-/-
.-/-
-/-/+/+
+/-/+/-
-A
+/-
-/.
-/-/-/+
-/-/-/+
-/+
-/-
-/-/-/+/-/-/-/-/-
-1-
+
-
-/-/-/-/./+/+
+/-/-/-
-/-/-/-/-/-/+
+/+
-/-/-
-/+
-/-/+
+/+
-/-/-
-
+ / +
-/+/-/-/+/-
+ / +
+/+•
-/+/+
-/-(+/+/+
А
+/+
+/+
-/-
v+
•/-/-
-
-
-
-
-
+/+
+/+
+/+
-/-
-
-
-
+/+
-/-
+/+
-/-
-/-
-/-
-
-/-/-/-/-/+/+
-/+/+
-/+/+
+/+
-/-/+/+
-/-/-
-/-/-/-/-/+/+
-/+/-
-/-/+/+
-/-/-/-/-/-
-/-/+/+
-/-У-/+
+/-/-
-/-/-/-/-/-
•
-
+
-
+/+
+/+
+/+
-/-
-/-/-
"
-/+
-/-/-
Дубрава
*****
-!-/-/-/+
-/-
Слива ••**
-/-
Луки****
+/+
Абрикос
***
+/+
Розарий**
-
-
4-
-1+/+
-/-/-/+
-/-/-
Флоксы**
Пионы **
-
Рябина***
TRV
CarMV
TBV
Лилии **
-/4
Колл. Роз
**
TAV
Тюльпаны
Питомник
Биоценоз
SIM
Вирусы, обнаруженные в некоторых почвенных биоценозах ГБС
-/-/-/+
-/-/+-/+
+/+/-/-/+/
•/-/-/-
V-/+/+
+/-/-
* в числителе лето, в знаменателе осень
•* - отдел декоративных растений;
*** — отдел природной флоры;
**** — отдел культурных растений;
Содержание нитратного азота в почве колебалось от 1,4 мг/100 г почвы
в дендрарии и на коллекционных посадках сливы до 4,6 мг/100 г почвы на
коллекции тюльпанов. По содержанию фосфора почвы также неоднородны.
Минимум наблюдается на коллекции роз — 2,5 мг/100 г, а максимум в
питомнике — 77,5 мг/100 г. Содержание калия изменялось в почве от 7,0
мг/100 г на коллекции луков до 36,8 мг/100 г в питомнике.
"
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10
1
N нитрат
мг/ЮОг почвы
Гифоскопичес
кая Втажность,
Ч
Таочица 2
Химическая характеристика почвы биоценозов ГБС РАН (2000г)
Биоценоз
3
2
?
о
с
с
"Е.
ё
<S
5,6
Питомник
34,1*/41 4
15,5/4 5
Тюльпаны
6,3
27,1/42,9
4,6/1,05
Лилии
15,7/28,4
6,3
2,3/1,3
Колпекция роз 23,1/34,6
5.0
45
Розарий
6,0
2,6
32,6
Луки
5,2
1,5/2,0
18,3/13 4
4,3
Слива
20.2/24 2
1,4/1,8
6,6
Рябина
24,1
20
6,0
Абрикос
43.2
33
Дубрава
1,4/1,5
19.8/27,9 3.8/5,2
*в числителе iero, в знаменатете осень
Si
77,5/58,0
33,0/69,0
37,5/53,5
2,5
4,0
60,5/3,4
56 0/36
27,0
24,0
4, VI,5
о
SS
36,8/21,6
20,3/9,9
15.3/13.8
21,5
22,0
7,0/6,6
12,4/15 0
Р
Z&
11,8
5,5
5,8
7,2
3.0
87
6,0
3,7
62
11,0
9 1/8,4
LJLL_
40
Как говорилось выше, наиболее высокий инфекционный фон был
зарегистрирован в розарии и на коалекции луков При этом почве розария
наблюдался дисбаланс по фосфору, а на коллекции туков — по калию
(табл 2) Подобный агрохимический минимум, возможно, являлся одной из
павных
причин большей восприимчивости растений к патогенам и
обусловливал наибольшее число обнар¥живаемых вирусов
В осенний период для всех биоценозов 5арегистрироваао уменьшение
концентрации основных питательных цементов что возможно связано с
увеличением влажности и их вымыванием из верхних слоев почвы в нижние
В результате почвенный биоценоз становился более восприимчивым к
вирусной инфекции По сравнению с 1етом осенью влажность уве шчивалась
в среднем в 1,5-2 раза, что связано с бочьшим количеством выпадающих
осадков (табл 2) Так, на коллекции тточьпанов В1ажность почвы осенью
была максимальной и превышала 42% С тгим связано снижение числа
выявленных вирусов в этих ДВУХ случаях, так как, по-вняимому, возможна их
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
и
миграция с потоком влаги. Таким образом, влажность оказывает влияние на
распространение инфекции.
•
Содержание гумуса — одна из наиболее важных характеристик почвы.
Максимум наблюдается в питомнике — 11,8%, минимум в розарии и на
коллекции сливы — 3 и 3,7% соответственно. При этом питомник имел и
наименьший инфекционный фон по сравнению с дендрарием (содержание
гумуса 4%), где в летнее время регистрировалось 6 вирусов или розарием
(содержание гумуса 3%), где было обнаружено 8 различных вирусов. Почва
богатая
органическим
веществом, обладает
большей
биологической
активностью.
Величина рН также влияет на видовой состав патогенов. Например,
такие вирусы как TAV, PDV, PAMV, ArMV встречаются в диапазоне рН 4.3
- 6.6; CarMV и CMV имеют верхнюю границу рН 6.0; а такой патоген как
TAV был зарегистрирован только при значении рН 6.3.
При инфицировании вирусами растений снижается накопление в них
азота, фосфора и калия. Так, например, в здоровых растениях сливы
содержание азота было в 1,7 раза выше, чем в больных. На коллекции пионов
это соотношение составило 1,1 раза. Максимальная разница содержания
калия в больных и здоровых растениях была зарегистрирована на коллекции
луков - 2,3 раза, а минимальная — на коллекции георгинов -1,1 раза.
Некоторые особенности транспорта н проявление вирусной
инфекции на модельных объектах
При внесении в почву вирусов некроза табака и табачной мозаики,
которые эффективно передаются через почву, нами было установлено, что
наиболее быстрый транспорт вирусной инфекции, наблюдался при 35°С 96 часов, затем при 25°С - 144 часа, а в случае 3-х дневной экспозиции
почвенного образца с вирусом при 4°С - 192 часа. Проявление инфекции,
вызванной вирусом некроза табака происходило в среднем на 24 ч позже,
чем при инфекционном процессе, инициированном вирусом табачной
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
12
мозаики Внесение избытка азотных, фосфорных и калийных удобрений не
повлияло на скорость транспорта
инфекции
и проявление симптомов
Изменение величины рН в сторону
вирусной
кислой реакции среды
увеличило инкубационный период во всех вариантах опыта как в С1учае
вируса некроза табака, так и табачной мозаики
Использование метода
биологического
титрования
показало, что
лучше всего механической инокутяцией соком передавался вирус табачной
мозаики (TMV)
Как при интродукции вирусов в ризосферу растений, так и при
механической
инокуляции
соком
растений-индикаторов
нами
были
зарегистрированы аналогичные симптомы проявления инфекции Наиболее
распространенными признаками "iMV были системная мозаика, деформация
листово1 пластинки, а для T 4 V - локальная некротическая пятнистость и
кольца
Микробный состав почв ГБС
Нами быта
изучена динамика развития грибной и бактерихаьног
микрофлоры ризосферной даны в ряде фитоиенозов ГБС
Численность
грибов
во
всех
почвенных
биоценозах
превышала
численность бактерий Максимум грибной микрофлоры (в данном случае)
приурочен к коллекции литий (92%), ~ бактериальной — к коллекции мяты
(66%)
Процентное соотношение грибов и бактерий почвы может меняться,
как от сезона к сезону, так и от года к году Количес гвенный учет показал,
что
грибы
являются
доминантами
в микробоценозах
почв
ГБС
tlx
численность в почве в среднем па 2 1 % превышала содержание бактерии
Однако
необходимо
отметить,
что
среди
грибной
и
бактериальной
микрофлоры встречались не только патогены, но и, например представители
рода Trichoderma (грибы) и рода Pseudomonas (бактерии)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Л
Рис 2 Соотношение бактериальной и грибной микрофлоры в почвенных
биоценозах ГБС РАН (лето 2001)
Наиболее часто вместе с Olpidium sp встречаются следующие вирусы
TAV, TNV. CarMV, CMV, CLRV и PAxMV Подобный состав почвенного
патобиоценоза был зарегистрирован в питомнике, розарии, дендрарии, на
коллекциях рябины, абрикосов, туков, сливы Представители рода Polymyxa
наиболее часто встречались в сочетании с PDV, PPV, PAMV
Грибам-
векторам сопутствовали вирусы, видовой состав которых различался в
зависимости от фитоценоза
Величина рН не существенно влияла на встречаемость родов Oipidium
и Polymyxa Интервал значений рН для Olpidium sp составил 5,2-6,6, а для
Polymyxa sp - 5,0-6,4
Почти все из обнаруженных грибов являются патогенами и в той или
иной
мере
оказывают свое
негативное
вчияние на исследованные
фитоценозы В комплексе с вирусами они представляют большую опасность
для растительного сообщества (табл 3)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
14
Таблица 3
Состав вирусов и микроорганизмов в биоценозах ГБС
Грибы/ в
Биоценоз
Питомник
(сирень, смородина)
Декоративные
растения
(лилии, тюльпаны,
розы, георгины)
Культурные
растения
(луки, слива)
Природная флора
(рябина, абрикос)
Дендрарий
(дубрава)
Бактерии
Вирусы,
Вирусы,
том числе
обнаруж.
обнаруж. в
переносчики
в почве
растениях
4/0
3
б
4
9/2
" "4 "
11
7
8/0
3
8
12
6/1
3
7
8
5/2
3
6
3
При высоком содержании фосфора в питомнике (77,8 мг/100г почвы),
на коллекциях луков (60,5 мг/100г почвы) и сливы (56,0 мг/ЮОг почвы)
постоянно присутствовали представители родов Trichoderma, Penicillium и
Fusarium, a Olpidium и Polymyxa не обнаруживались. При минимальных
концентрациях нитратного азота 2,0 мг/ЮОг почвы на коллекции рябин и 2,6
мг/100г почвы в розарии обнаруживались роды Sclerotinium и грибывекторы.
-
На высоком фоне содержания калия в почве питомника (36,8 мг/ЮОг
почвы), на коллекциях роз (21,5 мг/ЮОг почвы), абрикосов (22,0 мг/ЮОг
почвы), тюльпанов (20,3 мг/ЮОг почвы) наблюдалось сочетания родов
Trichoderma sp., Fusarium sp., Peniciliium sp., Mucor sp., a Olpidium sp.
регистрировался
только на коллекции абрикосов. В
биоценозах,
где
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
15
присутствовали грибы рода Trichoderma виды Altemana, Rhisoctoma и
Botrytis не обнаруживались
Четкой
корреляции
между
видовым
составом
микофлоры
и
количественным и качественным составом вирусов, исключение составили
грибы-векторы, для которых были зарегистрированы ассоциации со
специфическими вирусами в 6 биоценозах
В
ценозе
представитепей
декоративных
грибной
растений
микрофлоры, 2
было
из
зарегистрировано Ч
которых
относятся к
переносчикам вирусов (табл 3) При этом в почве нами было зафиксировано
б вирусов, а в растениях А В ценозе кучьтурных растений было обнаружено
8 родов грибов однако среди них не было грибов-переносчиков вирусов, при
этом в почве присутствовали 8, а в растениях 12 вирусов
Роль тяжелых металлов в распространении вирусов
Степень
проявления вирусной
инфекции зависит также
и от
антропогенного воздействия на биоценоз Почва может сорбировать тяжечые
металлы, которые в своем большинстве оказывают негативное воздействие
не только на почвенный биоценоз, но и на растения С повышением
концентрации ТМ в почве возрастает их содержание в растениях
Избыточное поступление и накопление ТМ в растениях подавляет ход
метаболических процессов, тормозит развитие и снижает их продуктивность
При этом растения становятся более восприимчивыми к инфекции
Почвенные биоценозы неоднородны по содержанию ТМ Марганец
характеризовался наибольшим содержанием в почве, на втором месте по
котичеству регистрировались цинк и жетезо, а на третьем — свинец и медь
Эта тенденция характерна "пя всеч биоценозов ГБС
Дпя всех Т\1 основными факторами, влияющими на их содержание и
подвижность в почве, являются величина рН и содержание органического
овидсства, а для ^винца, хрома и медл влажность
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
16
В цепом, в почвенных биоценозах значение рН изменялось от 3,8 до
6,6, а содержание органического вещества от 3,0 до 11,8%.
Так, на
коллекции рябин со средним инфекционным фоном (число вирусов 4) при
рК 6,6 обнаруживалось наименьшее количество подвижного свинца (0,28
мг/кг). Возможно, минимальное накопление свинца можно объяснить в
данном случае слабокислой реакцией. Более всего подвижных форм этого
элемента содержали дендрарий (1,70 мг/кг) и коллекция роз (1,30 мг/кг), в
которых нами было зарегистрировано 6 и 5 вирусов соответственно, т.е.
выявлен значительный инфекционный фон. Из приведенных данных видно,
что больше всего свинца накапливается в биоценозах со значительным
инфекционным фоном.
В питомнике (содержание гумуса 11,8%), например, ни один из ТМ в
форме
подвижных
содержится
в
соединений
максимальной
(наиболее
доступных
растениям)
концентрации по отношению
не
к другим
биоценозам и как отмечалось выше питомник отличается наименьшим
инфекционным
фоном в летний
период.
Наиболее
высокий
уровень
распространения вирусной инфекции был обнаружен в дендрарии и розарии.
В дендрарии наблюдается максимум в содержании свинца, никеля, железа и
марганца, а в розарии — цинка и меди. Так как в розарии обнаружено 8
различных
вирусов,, а в дендрарии
достаточно
высокие концентрации цинка и меди в большей
6, то можно предположить,
что
степени
способствуют накоплению и проявлению вирусных инфекций, чем свинец
или никель.
Наблюдения
.•
в
течение
двух
лет
выявили
динамику
в
концентрировании подвижных форм ТМ и их потенциальных запасов. Так,
например, наблюдается увеличение содержания свинца во всех биоценозах,
кроме питомника и коллекций лилий, сливы и мяты; а также хрома везде,
кроме коллекций роз и мяты. Содержание подвижного кадмия и кобальта в
почве
практически
не
изменилось.
Во
всех
почвенных
наблюдалось снижение содержания подвижных форм никеля.
биоценозах
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
17
С повышением концентрации ТМ в почве возрастает их содержание в
растениях Нами было проведено определение содержания ТМ в больных и
здоровых (контрольных) растениях (таблица 4) У инфицированных растений
коэффициент биологического накопления таких элементов как Mn, Zn, Co,
№, Pb, Cd и особенно Си значительно выше, чем у здоровых Возможно,
увеличение скорости поглощения этечентов свидетельствует о нарушении
метаболических процессов
Таблица 4
Степень биологического накопления ТМ в растениях
I
Больные рас-'-енияЛморовые растения
тоиено |
Коэффициент биологического накопления
|
Ph
j
Ld
О
I
Mi
|
Тюльпаны] 22.S2O.O2 j О,2'Д).О2 j 1.68/0,31 ' 0,60/7,64
Чилии
0,08/09,•»•. ' 1,03 0^80 ' 4,85С,26 I 1.26/.28
~^ ^
0,36 О.О1; Г з,21Я,13 ; 2.00/1.84
0,^6/1,46
',i)4o,:: j ',64/6,37
0,74/1 OVI I <,62"i,62 I %67^,s;
0,13 0,08
0.86 0,21 | 1.-4/.22086/11.76 , 34.1-/Ч.14
°яб ша
li,46 0,j4 i 1
17.20 S.S3"~! 1,36/1,21
Дубрава | 2,03/1,08
Со
.
L
j 0,56/0,44 I
' 1,00/0,08 I
40,00/1.0
| 4,00/1,0
I 1,00 0,07
3,89/2,6? |
I 1.140.07
T~l,31/0,08 j
_ _ _
Zn
Си
\ Mn
t
1,40/1,40 ' Г,ПЛ>,33
2.9Т 0,4ь
1,44/1^26 | 13,47 11,10 j 0,51 0,25
0.99/0^6
3,83/2.16 [ 1.71/0,<'
18.02Л3.87 j 0,37 0J\
i 20 67/12,81 i 1.91/K23"
1,10/0,50
10.S2/4.4S
0 610,16
8,4^ 4,6' j 61,17/51,00
1,08/0,80
3,22/2,91 j r,lO/13,29Tl,49/o|91
КБН - Концентрация Э1емента в растении (мг/кг^
копцентрацич в почве
Особо обращают на себя внимание растения рябины и тюльпанов. У
бочьных экземпляров во много роз уветачивается поглощение Mn, Zn, Co,
Ni, Pb Токси"еское действие на растения высоких концентрации ТМ
проявлялось также в нарушении поступления необходимых для роста и
развития питательных з гементов
Число вирусов, обнаруженных в этих
биоценозах было 4 и 5 соответственно
Заключение
Между вирусами и растениями существует прямая и обратная связь
Патоген, поступая извне, инфицирует их и может вновь возвращаться во
внешнюю среду с растите пьными остатками или при выделении через корни
Определена
почвенного ценоза
схема
взаимоотношения
Показано
вирусов
с компонентами
что физико-химические характеристики
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
18
почвы, присутствие грибов-векторов и состав фитоценозов могут оказывать
влияние на накопление и распространение инфекции.
ПОЧВА
(рН, влажность, NPK, гумус, тяжелые металлы, микробиота)
РАСТЕНИЯ
ПЕРЕНОСЧИКИ
(состав фитсшеноза)
(видовой состав)
ВИРУСЫ
(тип инфекции)
Рис.2. Схема взаимоотношения компонентов почвенного биоценоза.
На
распространение
вирусной
инфекции через
почву
как
уже
отмечалось выше оказывают влияние влажность и значение рН почвы,
содержание гумуса и основных питательных элементов, в свою очередь
плодородие почвы зависит от поступления в нее растительных остатков.
Почва, наиболее обогащенная гумусом и биогенными элементами, обладала
повышенной
устойчивостью
к
инфекции, примером
может
служить
питомник, где был зарегистрирован наименьший инфекционный фон по
сравнению с дендрарием и розарием.
Величина рН оказывает
влияние на видовой
состав
патогенов.
Например, такие вирусы как TAV, PDV, PAMV, AMV, встречались в
диапазоне рН 4,3-6,6; CarMV и CMV имели верхнюю границу рН 6,0; а такой
патоген как TAV был зарегистрирован только при значении рН 6,3.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
19
Почвенные микроорганизмы не оказали существенного влияния на
распространение вирусной инфекции, исключение составили грибы-векторы
родов Olpidium и Polymyxa, которые были выявлены в 12 почвенных
биоценозах. Ассоциации со специфическими вирусами установлены в 6
биоценозах
Тяжелые металлы также могут оказывать влияние на распространение
И проявление вирусной инфекции Так, например, в питомнике ни один из
ТМ в форме подвижных соединений не присутствовал в максимальной
концентрации в сравнении с другими биоценозами, и, как отмечалось выше,
этот ценоз отличался наименьшим инфекционным фоном в летний период
Наиболее высокий уровень распространения вирусной инфекции был
обнаружен в розарии (8 вирусов) и дендрарии (б вирусов) В первом случае
наблюдался максимум в содержании цинка и меди, во втором — свинца,
никеля, железа и марганца
Накопление ТМ в почве способствовало
увеличению их концентрации в растениях Больные растения накапливали
ТМ в большем количестве, чем здоровые Таким образом, тяжелые металлы,
накапливаясь в растениях, приводят к оставлению
физиологических
процессов и тем самым способствуют повышению восприимчивости к
патогенам
ВЫВОДЫ:
1
В почвенных экосистемах зарегистрировано 19 вирусов, из них
впервые были обнаружены Prunus necrotic rmqspot virus (PNRSV, вирус
некротической кольцевой пятнистости косточковых). Stem grooving virus
(SGV, вирус бороздчатости древесины), Prune dwarf virus (PDV, вирус
карликовости сливы), Chlorotic leaf spot virus (CLSV, хлоротической листовой
пятнистости), Plum pox virus (PPV, вирус шарки сливы)
2 Во всех почвенных биоценозах выявлена комплексная инфекция
вирусов
в различных
компонентов
4-5
комбинациях
видов
Среднее чисто
Максимальный
обнаруживаемых
инфекционный
потенциал
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
20
зарегистрирован в почвах розария и коллекции луков - 8 и 7 вирусов
соответственно; минимальный - в питомнике (3 вируса).
3.
Определена схема взаимоотношения вирусов с компонентами
почвенного ценоза. Показано, что на накопление и распространение
инфекции оказывают влияние физико-химические характеристики почвы,
присутствие
грибов-векторов
и
состав
фитоценозов.
Основными
регуляторными факторами являются уровень содержания гумуса, величина
рН и влажность.
4.
Установлено, что TAV, PDV, PAMV и AMV обнаруживаются в
диапазоне рН от 4,3 до 6,6; CarMV и CMV имеют верхнюю границу рН 6,0;
TBV зарегистрирован только при значении рН 6,3. Оптимальным для
большинства выявленных возбудителей является уровень рН 4,5-4,7.
5. Выявлено, что при инфицировании растений вирусами снижается
накопление в них азота, фосфора и калия.
6. В 12 почвенных биоценозах выявлены грибы-переносчики вирусов
p. Olpidium и Polymyxa. Ассоциация со специфическими вирусами в почве
установлена в шести ценозах.
7. Показано, что состав вирусов, которым сопутствуют грибы родов
Olpidium и Polymyxa варьирует в зависимости от фитоценоза. Наиболее
высокий уровень частоты встречаемости зарегистрирован соответственно для
PDV, PPV, PAMV, CMV и для PDV, CLRV, PAMV, CMV.
8. Установлено, что наиболее быстрый транспорт TNV и TMV из почвы
в растения наблюдался при 35°С - 96 час, при 25°С - 144 час. и последнюю
при 4°С - 192 час.
9. Изменение концентрации основных биогенных элементов не влияло
на скорость транспорта и тип симптомов вирусной инфекции. Изменение
величины рН в сторону кислой реакции среды увеличило инкубационный
период в среднем на 24 час. во всех вариантах опыта как в случае вируса
некроза табака, так и вируса табачной мозаики.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
21
10
Установлена
корреляция между
влажностью,
величиной рН,
содержание гумуса и аккумуляцией тяжелых металлов в почвенных
биоценозах
Выявлено, что
почвенные
биоценозы
неоднородны
по
накоплению тяжелых металлов На фоне повышенного содержания цинка,
свинца и меди в розарии отмечен наибольший инфекционный потенциал
11 На примере больных и здоровых растений рассчитан коэффициент
биологического накопления тяжелых металлов Установлено, что больные
растения аккумулируют ТМ в большей степени, чем здоровые
Публикации
1
Папко И О
О вирусах, обнаруженных в некоторых почвенных
биоценозах ГБС РАН // Материалы научной конференции «Аграрный сектор
и его современное состояние» РУДН - 2002 - с 104-107,
2
Папко И О,
Келдыш
М А,
Возна Л И,
Червякова
ОН
О
распространении вирусов в почвенных экосистемах ГБС РАН // Бюллетень
Главного ботанического сада - Вып 183 - 2002.
3
Keldish М А , Chervjakova О N , Pomazkov Y I , Papko I О Pathogenic
organisms as the stressful Factor for Fruit and small Fruit Crops // The XXVI
International Horticultural Congress and Exhibition, Toronto, Canada - 2002. - P
394
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Усл.псч.л. 1,16
Зак. 169
AIIO «Издательство МСХА»
127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44
Тир. 100 экз.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
799 Кб
Теги
819
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа