Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А. Столыпина
аспирант
Калдыркаев А.И. кандидат биологических наук; Золотухин С.Н. доктор биологических наук,профессор ;Васильев Д.А., доктор биологических наук, профессор, Ульяновская ГСХА им.П.А.Столыпина,e-mail:dav_ul@mail.ru
УДК 579
Ralstonia solanacearum является актуальной и распространенной фитопатогенной бактерией, которая вызывает увядание с гибелью многих экономически важных сельскохозяйственных культур и декоративных растений.
R.solanacearum не всегда было названием этого вида. Smith E.F.(1986) был первым, кто выделил возбудителя из картофеля, томатов и баклажанов, опубликовал научное описание и классифицировал его в род Bacillus как Bacillus solanacearum[18]. Впоследствии она была перенесен к роду Pseudomonas с именем P.solanacearum. В 1992 году перемещена в род Burkholderia. Позже на основании филогенетического анализа создан род Ralstonia и бактерия стала называться R.solanacearum[5]. В настоящее классифицируется как вид Ralstonia solanacearum, род Ralstonia, семейство Ralstoniaceae, порядок Burkholderiales, класс Beta Proteobacteria, тип Proteobacteria, царство Bacteria[8].
Бактерия Ralstonia solanacearum-это подвижные аэробные короткие палочковидные клетки размером 0,5–0,7х1,5–2,5 мкм, с одним или несколькими полярными жгутиками, грамотрицательные. Спор и капсул не образуют[8]. Грамотрицательные, имеет окислительный тип обмен веществ(таблица 1).Оптимальная температура для развития возбудителя 35—37°С, максимум—41°, минимум—10°С[18,26].
Таблица 1-Основные фенотипические характеристики Ralstonia solanacearum [3,26]
Фермент Ферментативные свойства
|
Резуль тат |
Ферментативные свойства
|
Резуль тат |
1. Наличие гранул поли-ß-гидроксибутирата 2. Тест на оксидазу 3. Тест на уреазу 4. Гидролиз эскулина 5. Гидролиз крахмала 6. Рост при 40˚С 7. Производство флуоресцирующих пигментов 9. Активность каталазы 10. Рост в 1% NaCl 11. Рост в 2% NaCl 12. Тест на активность аргинин дигидролазы 13. Редуцирование нитрата 14. Тест на липазу 15. Определение подвижности 16. Расжижение желатина 17. Тест на утилизацию натрия цитрата 18.Образование индола 19. Тест на утилизацию фенилаланинацетата 20. Гидролиз твин-80 21. Производство левана
|
+
+ + - - -
- + + - -
+ - + -
+ -
- - -
|
22. Тесты с сахарами: Адонит Салицин Изонит Маннит Сорбит L-Арабиноза Манноза Рамноза Мелибиоза Инулин Трегалоза Мальтоза D-Ксилоза Целлобиоза Глюкоза Лактоза Галактоза Фруктоза 23. Тест на окисление 3% этанола глицерина 24. Выявление фенилаланиндезаниназы 25. Реакция с яичным желтком |
- - - - - - + - - - + + - - + + - +
+ +
- - |
Исторически, штаммы Ralstonia solanacearum были разделены на пять рас в зависимости от круга хозяев[2]. Раса 1: группа имеет широкий круг хозяев(томаты, табак, картофель, сладкий перец[12], антариум, фасоль, арахис[9], подсолнечник, эвкалипт, лилия, гибискус, маниока[15],диплоидные бананы и другие пасленовые), эндемична для Южной части Соединенных Штатов, а также Азии, Африки и Южной Америки. Раса 2: триплоидные бананы[13],подорожник[11], распространена в Центральной Америке и юго-Восточной Азии. Раса 3: поражает картофель,стручковый перец, томаты, герань, баклажан, распространена по всему миру. Раса 4: поражает имбирь на большей части Азии и на Гавайях. Раса 5: поражает шелковицу в Китае[2,5,19].
Ralstonia solanacearum поражает более 200 видов растений, принадлежащих к 53 различным ботаническим семействам, но наиболее чувствительны к патогену представители семейства пасленовых[5,9,19].
Первоначально, Ralstonia solanacearum обнаруживали только в тропических, субтропических и умеренно теплых климатических условиях, но выявилась способность расы 3 биовара 2 (R3b2) выживать при низких температурах, в том числе в Великобритании и Нидерландах[2,17,20]. В Европе R3b2 вызвала несколько вспышек заболевания в течение последних десятилетий. R.solanacearum R3b2 широко распространена в Азии, Африке, Южной и Центральной Америке. R3b2 была завезен в США с черенками герани в 1999, 2000 гг. В феврале 2003 года, бактерия была снова выявленные в герани, импортируемой из Кении[10,19]. Ralstonia solanacearum входит в список А2 карантинных организмов ЕОКЗР (Европейской организации карантина и защиты растений)[7].
В России Ralstonia solanacearum низкотемпературная R2b3 входит в список 1 Перечня вредителей, болезней и сорняков, имеющих карантинное значение (ограничено распространенных карантинных объектов)[22]. Зарегистрированные очаги поражения картофеля . R.solanacearum в Ленинградской и Магаданской областях в 2000—2001 гг. в настоящее время ликвидированы. Бактерия встречалась в Московской, Калининградской областях, Краснодарском крае, Урале, в Сибири и на Дальнем Востоке (рис.1)[23].
По данным Россельхознадзора, в 2013 году в картофеле, поставляемом из Египта, Индии и Китая, обнаружен опасный карантинный для Российской Федерации объект - Ralstonia solanacearum (Smith) Yabuuchi et al (бурая бактериальная гниль)[28].
Проникнув через корни растения- хозяина в сосуды, бактерии накапливаются и заполняют их слизистой массой, что затрудняет передвижение воды. Происходит увядание из-за деградации закупоренных сосудов ксилемы и разрушения окружающих тканей. Из пораженных стеблей Ralstonia проникает в столоны и сосудистую часть клубня, где под действием экзоферментов происходит ее размягчение и побурение.
R solanacearum вызывает более быстрое развитие болезни и с более низкое качество посевного материала, когда она вводится непосредственно в стебель растения-хозяина через разрез черешка , чем когда инфицирование идет через корни в почвы[4].
В патогенезе вызываемого заболевания важное значение имеет латентная форма. Поскольку при хранении клубней, скрыто инфицированных, симптомы болезни могут проявиться только через некоторое время[15].
Основными источниками болезни являются растения и клубни с явными и скрытыми формами болезни, зараженная почва, поливные воды, растительные остатки, сорняки, ризосфера культурных и диких растений.
В почве возбудитель способен накапливаться и сохраняться долгое время. Значительное количество в почве появляется при бессменном выращивании картофеля. Развитию и распространению бурой гнили картофеля способствуют высокая влажность почвы (не менее 75% от ППВ) и среднесуточная температура в диапазоне от 13 до 27°С [29].
Отмечено, что на Филиппинах в условиях высокой влажности,с увеличение глубины посадки картофеля повышался уровень заболеваемости бурой гнилью[15]. После вспышек на картофеле бурой гнили в трех различных областях в Нидерландах Ralstonia solanacearum сохранялась в почве примерно от 10 до 12 месяцев[20].
Заболеваемость почвенным патогенном может сильно изменяться в зависимости от типа почвы[14]. В песчаной, глинистой и песчано-глинистые почве выживаемость составила 6, 52 и 86 недель соответственно. Снижение количества R.solanacearum было пропорционально испарению воды, будучи больше в песчаный почва, чем в глинистых почвах[12].Есть данные выживания Ralstonia solanacearum в зараженной субпесчаной почве, которая находилась под непрерывным потоком воды для орошения риса в течение трех месяцев[16].
Возбудитель показал плохую выживаемость при 4°С в воде или почве в Нидерландах, но лучше R3b2 перезимовывает в резервуарных хозяевах[17]. Выживаемость R. solanacearum в крапиве (Urtíca dióica) и горьком паслене (Solanum Dulcamara) была продемонстрирована в экспериментах[7,21].
Механическому распространению R. solanacearum в поле способствуют насекомые и нематоды. Имеются данные о том, что даже простой контакт человека с больными клубнями в овощехранилище может оказаться причиной заноса инфекции в теплицу на одежде, обуви или руках[27].
Миграции вредного организма в новые регионы может произойти с семенным и продовольственным картофелем, пораженным R. Solanacearum и используемым для посадки, с декоративными растениями. К значительным экономические потерям в Соединенных Штатах привел импорт черенков герани,латентно инфицированных R. Solanacearum[10]. R. solanacearum R3bv2 выжил и в зараженной герани ткани при постоянных отрицательных температурах[17].
Ralstonia solanacearum могут выживать в течение длительного времени в воде (до 40 лет при 20-25оС в чистой воде). Вспышки заболевания могут происходить в результате распространения возбудителя с водоемов, где возбудитель находится в среде с длительным ограничением питательных веществ[1].В водных микрокосмах с температурой 14 °С среда была более благоприятной для выживания этого патогена , чем при 24°С, так как биотические взаимодействия становятся медленнее при более низкой температуре. В большинстве европейских стран количество Ralstonia solanacearum в поверхностных водах увеличивается, особенно при произрастании рядом с водой горького паслена Solanum Dulcamara. Появление симптомов заболевания на восприимчивых растениях в этих странах наблюдали после орошения зараженной водой. Водный путь может стать основным для распространения патогена, который способен выжить в течение длительного времени в стерилизованной водe и ограничением в питательных веществах [1,3].
На картофеле первичным видимым симптомом является лишь увядание листьев на конце побегов во время дневной жары с восстановлением ночью, когда температура снижается. Но вскоре поражения становятся необратимыми и вызывают гибель растения. Увядшие листья приобретают желтовато-бронзовый оттенок[5]. На стеблях появляются темные узкие полосы и буреют, искривляются, а нижняя прикорневая их часть загнивает. В некоторых случаях наблюдается расщепление стебля. На поперечном срезе пораженных стеблей сосудисто-проводящие пучки имеют бурую окраску, при погружении среза стебля в стакан с водой из него самопроизвольно выделяется грязно-белая и буроватая слизь (экссудат бактерий)[24]. На клубнях внешние симптомы могут быть незаметны, это зависит от стадии развития болезни. Часто можно заметить выделение бактериальной слизи из глазков и около остатка стебля. На разрезе пораженного клубня видно потемнение и некротизирование сосудистого кольца, и самопроизвольное появление текучего кремообразного бело-серого экссудата на поверхности среза[19,26].
Увядание томатов может быть стремительным при наличии благоприятных условий для развития возбудителя. Самые молодые листья поражаются первыми и имеют дряблый вид, особенно днем. При менее благоприятных условиях для патогенна растения отстают в росте, образуют большое количество придаточных корней. Сосудистая ткань стебля становится пигментированной, на разрезе вытекают капли желтовато-белой слизи[5]. Болезнь может принести серьезные убытки при возделывании томатов и в защищенном грунте[29].
Герань подвергаются общему увяданию и восстановливается при более низкой температуре или в ночное время. Нижние листья имеют тенденцию слабеть первым. Некротические участки могут развиваться на листьях. Коричневая пигментация сосудистой системы иногда видна. В конце концов растениt гибнет. На листях пятна редко присутствуют[6].
Ralstonia solanacearum причиняет значительный экономический ущерб. Потери урожая могут достигать 30-50% в зависимости от устойчивости сортов картофеля[29]. При хранении потери могут превышать 40 процентов[19,24].Бурая гниль картофеля, вызванная Ralstonia solanacearum R3b2, является одной из самых серьезных болезней картофеля в мире, который оценивается в $950 млн ежегодно. Потери складываются из-за фактического снижения доходности, а также из-за мер, принятых для ликвидации заболевания[19].Экономический ущерб в России от бурой гнили картофеля Ralstonia solanacearum(Smith) Yabuuchi et al.составляет 25,9 млрд. рублей[25].
Глобальное потепление в мире, способность Ralstonia solanacearum выживать в условиях низких температур и условиях ограничения питательных веществ, вызывание заболевание у крупной сельскохозяйственной культуры-картофеля, причиняемые большие экономические убытки обуславливают необходимость изучения этого патогена и мер борьбы с ним. С этой целью мы предлагаем провести выделение и изучение биологических свойств Ralstonia solanacearum из зараженных овощей и почвы, выделить бактериофагов бактерии вида Ralstonia solanacearum и сконструировать на их основе экспериментальный биопрепарат.
Рецензии:
16.07.2014, 22:54 Остапенко Ольга Валериевна
Рецензия: Статья очень интересна, однако носит описательный характер. Как обзорная статья может быть представлена к печати.
Комментарии пользователей:
24.07.2019, 1:09 Мирмович Эдуард Григорьевич Отзыв: Хороший и добротный обзор. Достоин публикации. С уважением к.ф.-м.н., доц. Эдуард Григорьевич Мирмович |