Корневая гниль сои, заболевание, ограничивающее урожайность, вызывается комплексом видов Fusarium. В частности, штамм Fusarium proliferatum поражает как сою, так и кукурузу, являясь крайне агрессивным. Как защищать поля?
Американские фитопатологи давно изучают генетику сои в поисках генов устойчивости к видам грибов рода Fusarium. В рамках многолетнего проекта, охватывающего несколько штатов, ведущий исследователь Фебина Мэтью изучает несколько патогенов, поражающих всходы сои. Исследование финансируется за счет средств программы Soy Checkoff через Объединенный совет по соевым бобам.
«Фузариум имеет широкий круг хозяев. Он поражает все культуры, а F. proliferatum является еще и известным патогеном кукурузы. Мы хотели изучить этот патоген после того, как он был впервые обнаружен в сое в США в 2011 году. Исследования F. proliferatum, вызывающего корневую гниль сои, были ограничены», — рассказывает Фебина Мэтью, фитопатолог из Университета штата Северная Дакота. Она работает над этим проектом с несколькими исследователями, в том числе с Крисом Литтлом, фитопатологом из Университета штата Канзас.
«Хотя патогенные микроорганизмы рода Fusarium присутствуют в почве, их передача через семена имеет важное значение. В отличие от Rhizoctonia и Pythium, Fusarium распространяется вместе с семенами и может стать патогеном семян в полевых условиях. Важно понимать, что мы заносим патоген вместе с семенами. Тогда возникает вопрос: как это контролировать», — комментирует Литтл.
Мэтью и ее команда сосредоточились на генетике сои как метода борьбы с этим заболеванием. Они оценили 268 образцов сои из коллекции генетического материала Министерства сельского хозяйства США и обнаружили, что у 16% наблюдалась гибель сеянцев, а у 42% — слабо развитые или недостаточно развитые вторичные корни.
На начальном этапе исследования команда проверила линии сои ранних спелостей на устойчивость к F. proliferatum, но не смогла выявить какие-либо потенциальные гены-кандидаты. Они расширили диапазон спелостей в поисках до полного диапазона — от 000 до 9 — и обнаружили основной локус количественного признака (QTL) и ген-кандидат, способный обеспечить устойчивость к этому конкретному грибу.
Выявление этих генов как источника устойчивости к Fusarium proliferatum может помочь селекционерам в разработке сортов сои с улучшенной защитой от фузариоза . Мэтью и аспирантка Нита Рафи опубликовали статью в рецензируемом журнале, в которой обсуждаются их генетические открытия, касающиеся F. proliferatum.
Эффективность фунгицидов
В настоящее время несколько фунгицидных обработок семян с активными веществами широкого спектра действия могут быть эффективны против видов грибов рода Fusarium, однако эффективность фунгицидов против F. proliferatum не изучалась. Крис Литтл тестирует активные компоненты фунгицидов, чтобы определить их эффективность против этого конкретного вида.
«До сих пор мы сосредоточились на фунгицидах Qol и протестировали ряд изолятов F. proliferatum. Большинство из них обладают некоторой устойчивостью к азоксистробину, и наиболее эффективными активными ингредиентами, по-видимому, являются пираклостробин или трифлоксистробин, но наблюдается высокая вариабельность устойчивости или чувствительности к этим ингредиентам», говорит он
Фунгициды QoI (Quinone outside Inhibitors — ингибиторы внешнего хинонового участка) — это группа современных препаратов, которые блокируют дыхание патогенных грибов на клеточном уровне. Группа QoI включает несколько химических семейств, самым известным из которых являются стробилурины.
Эти активные ингредиенты давно используются в фунгицидах, говорит Литтл, и, возможно, именно поэтому он наблюдает разную степень устойчивости. Он сравнивает это с устойчивостью к антибиотикам у людей, где при достаточно длительном воздействии их эффективность снижается.
Литтл также изучает возможность использования покровных культур для снижения воздействия фузариоза, в частности, Brassica juncea, широко известной как индийская горчица. Было показано, что покровная культура из горчицы снижает количество Macrophomina phaseolina, патогена, вызывающего угольную гниль сои. Литтл хотел проверить, может ли она оказать аналогичное воздействие на фузариоз.
«Крестоцветные культуры демонстрируют многообещающие результаты в подавлении фузариоза. Это связано со здоровьем почвы. Крестоцветные культуры вырабатывают соединения, которые улучшают естественное микробное сообщество в почве. Здоровая почва с разнообразным микробиомом содержит микроорганизмы, способные подавлять патогены. Разнообразный микробиом неразрывно связан с почвой, подавляющей болезни», отмечает ученый.
По словам Литтла, покровные культуры имеют долгосрочные преимущества. При регулярном использовании наблюдается улучшение микробного разнообразия, а также других характеристик здоровья почвы. Это преимущество обычно не упоминается при перечислении всех положительных свойств использования покровных культур, таких как улучшенная инфильтрация воды и снижение эрозии.
«Когда обсуждаются преимущества покровных культур, обычно речь идет об абиотических факторах. Я считаю, что крайне важно учитывать их влияние на почвенный микробиом», — отмечает Литтл.
«Для долгосрочных решений генетика имеет решающее значение. Поскольку F. proliferatum также является патогеном кукурузы, количество гриба может накапливаться со временем в севообороте кукуруза-соя. Именно поэтому мы ищем генетические варианты в дополнение к обработке семян», — говорит Мэтью.
Литтл соглашается и заключает: «Fusarium proliferatum — это патоген-универсал, поражающий два важные культуры. Мы хотим расширить возможности использования фунгицидов, генетических методов и даже природных средств подавления».
Группа исследователей опубликовала рецензируемое руководство: «Диагностическое руководство по фузариозной корневой гнили сои». Руководство находится в открытом доступе и представляет собой подробный ресурс для фитопатологов, селекционеров и агрономов, позволяющий узнать больше о семействе Fusarium, географическом распространении, симптомах поражения растений и структуре патогена.
Источник: SRIN. Автор: Кэрол Браун.
На заглавном фото: покровная культура Brassica juncea цветет на поле в Канзасе. Со временем она может улучшить почвенный микробиом, который является естественным средством подавления болезней, что дополняет список преимуществ покровных культур при включении в севооборот. Автор фото: Крис Литтл, Университет штата Канзас.