Ученые советуют задуматься уже сейчас над созданием сортов кукурузы с устойчивостью к голове и разработке фунгицидов для контроля инфекции. Ни того, ни другого на сегодняшний день нет.
Возбудитель обыкновенной головни кукурузы (Ustilago maydis [DC.] Corda) — широко распространенный в мире патоген, поражающий как гибриды кормовой, так и сладкой кукурузы, с большей значимостью для сладкой кукурузы.
Инфекции Ustilago maydis, вызывающие головню кукурузы, встречаются во всех основных регионах выращивания. Это сопровождается потерей биомассы, урожайности и качества. При сильном заражении кукурузной головней урожайность зерна может настолько сильно снизиться, что наиболее жизнеспособной экономической альтернативой может быть сбор и силосование урожая.
Ustilago maydis - фитопатогенный гриб базидиомицет, вызывающий крупные растительные галлы (опухоли) на всех надземных частях растения-хозяина кукурузы. Формирование этих заметных симптомов связано с комплексным перепрограммированием физиологии хозяина, морфологии клеток и развития органов. Гриб имеет диморфный жизненный цикл с дрожжеподобной сапрофитной фазой, переключающейся на нитевидный патогенный рост при слиянии гиф. Гриб растет как гаплоидные дрожжи в сапрофитном образе жизни. На подходящей поверхности хозяина восприятие совместимого феромонного сигнала вызывает образование нитей, что приводит к слиянию двух совместимых клеток. Полученный дикарион представляет собой фактическую патогенную стадию и растет строго нитевидно.
На распространение головни на кукурузе влияют неблагоприятные погодные условия, такие как высокие температуры и засухи в период рассеивания пыльцы и распространения нитей.
Основными симптомами заболевания являются хлороз, некроз, образование опухолей и рост галлов. У кукурузы обыкновенная головня в основном обнаруживается в початках в виде грибных структур, называемых галлами, которые заполнены черными телиоспорами.
Головневые галлы состоят из тканей гриба и хозяина. Молодые галлы белые, твердые и покрыты полуглянцевой перидермой. По мере созревания галлов внутренние ткани становятся полумясистыми, и появляются полосы черных тканей, поскольку начинают формироваться телиоспоры. В процессе дальнейшего созревания галлы превращаются в массу черных порошкообразных телиоспор, а перидерма разрывается, высвобождая споры.
Прямой защиты от патогена нет, поскольку использование фунгицидов не защищает от заражения головней кукурузы, а методы борьбы с ним ограничиваются в основном протравливанием семян.
Защита кукурузы от обыкновенной головни в основном основана на профилактике. Было рекомендовано много методов борьбы с головней кукурузы, таких как сбалансированное плодородие почвы, которое может быть получено на основе почвенных тестов. Избыточное количество азота в почве, иногда сопровождаемое низким уровнем фосфора, увеличивает вероятность заражения головней. Очень сухие погодные условия, как правило, еще больше усугубляют ситуацию. Кроме того, важно избегать механических повреждений растений. Орудия могут вызывать небольшие порезы и раны на листьях и стеблях, которые затем становятся точками входа для гриба. Защита от насекомых также имеет важное значение. Этого можно достичь на ранней стадии развития урожая, используя обработку семян инсектицидами.
Однако скоро профилактических мер будет недостаточно, предупреждают исследователи из Регенсбургского университета и Баварского агентства по охране окружающей среды: «По мере усиления глобального потепления анализ моделирования предсказывает увеличение заражения этим патогеном. Тем не менее, не существует линий кукурузы, устойчивых к U. maydis, и отсутствуют эффективные фунгициды. На основе оценки климатических данных для федеральной земли Бавария (Германия) были проведены испытания заражения кукурузы U. maydis и анализ РНК-секвенирования на различных сортах кукурузы в разных температурных условиях, что позволило получить большой набор фенотипических и транскриптомных данных для определения влияния изменений температуры и различий в восприимчивости растений. Даже минимальное повышение температуры приводило к усилению симптомов и значительным отклонениям в экспрессии. Анализ ассоциации между экспрессией генов инфекции и последующими тестами in vivo выявил GIBBERELLIC ACID STIMULATED TRANSCRIPT-LIKE4 (GSL4) и γ- аминомасляную кислоту в качестве важных факторов инфекции», отметили ученые по результатам исследования.
Источник: University of Regensburg.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.