Эколого-морфологические и биологические особенности заразих Астраханской области и источники устойчивости томата к цветковым паразитам

ВВЕДЩНИБ Актуальность исследования.

Заразиха — вредоносный, цветковый паразит, наносящий огромный ущерб сельскохозяйственному производству. В Астраханской области, где заразиха особенно вредоносна на культуре томата, снижение урожайности от поражения заразихой овощных и бахчевых культур составляет 2 0−60%. Потери овощной продукции исчисляются десятками тысяч тонн в год. Заразиховые — высокоспециализированные паразитные цветковые растения, перешедшие к гетеротрофному способу питания и метаболизма и утратившие в связи с этим собственный аппарат фотосинтеза. Особенность их биологии состоит в том, что в ходе эволюции они утратили также и корневую систему, её заменили специализированные органыгаустории, служащие для извлечения воды и питательных веществ из корней растений-хозяев.

Несмотря на наличие публикаций, и обстоятельно выполненных исследований по заразиховым (Терёхин, 1981; Щербинин, 1 98 7 — Авдеев, 1 9 9 8), многие вопросы биологии цветковых паразитов семейства Orobanchaceae Vent остаются недостаточно раскрытыми.

Изучение распространения, биологии, экологоморфологических особенностей цветковых паразитов имеет не только научную направленность, но может послужить серьёзной базой для разработки агротехнических мер борьбы с заразихами. Поиск и обнаружение устойчивых образцов овощных культур к наиболее вредоносным заразихам позволяют создавать резистентные сорта и повьшхать их урожайность.

Работа выполнена в соответствии с заданием № 6 государственного межведомственного координационного плана фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по растениеводству.

Цели и задачи исследовашш.

Целью настоящей работы является:

— получение данных о распространённости ценопопуляций цветковых паразитов семейства ОгоЬапсЬасеае, выявление морфологических и биологических особенностей его представителей, распространённых на территории Астраханской области, а также выявление и изучение источников устойчивости к цветковым паразитам у томатов.

В соответствии с поставленной целью решались следующее задачиисследовать ареалы обитания и распространение представителей семейства ОгоЬапсЬасеае на территории Астраханской области выявить и исследовать морфологические и биологические особенности хозяйственно значимых представителей семейства ОгоЬапсЬасеае, особенно.

ОгоЬапсЬе ситапа На11г. и РЬеНрапсЬе аедурЪ1аса (Роте!) Sojak, в связи с поражением томатов. выявить и исследовать источники устойчивости у томатов к наиболее вредоносным видам — О. ситапа и РЬ. аедур^аса .

— разработать рекомендации по усилению эффективности интегрированной защиты томата от заразиховых.

Научная новизна.

Впервые применён комплексный подход с использованием статистических методов анализа при изучении биологии и морфологии представителей семейства ОгоЬапсЬасеае, распространённых на территории Астраханской области.

Выявлены локальные зпифитотии, вызванные представителями семейства ОгоЬапсЬасеае, и составлена карта распространения на территории Астраханской области хозяйственно значимых представителей семейства.

ОгоЬапскасеае.

Проведён сравнительный анализ варьирования морфологических и биологических признаков наиболее вредоносных представителей родов ОгоЬапсЬе — О. ситапа и РЬеНрапсЬе — РЬ. aegyptiaca паразитирующих на томате и дикорастущем виде — дурнишнике обыкновенном (XanthiuIn strumarium Ъ.).

Исследована связь биологических признаков паразита и растения-хозяина при поражении О. ситапа и РЬ,. aegyptiaca. Изучена вредоносность ОгоЬапсЬе ситапа на томатах при искусственном инфицировании. Выявлена связь отдельных признаков растений-хозяев (высота стеблей и количество плодов) с поражением ОгоЬапсЬе ситапа.

Проведён двухлетний скрининг селекционных образцов томатов с усилением инфекционной нагрузки и выявлены доноры устойчивости к ОгоЬапсЬе ситапа Wallr.

Практическс1Я значимость Выявленные локальные эпифитотии и составленная карта распространения заразих на территории Астраханской области, являются основой для проведения дальнейших мониторинговых исследований агроценозов, инфицированных цветковыми паразитами, и для разработки долгосрочных программ по борьбе с паразитными сорняками.

Определена семенная продуктивность наиболее вредоносных заразих.

Диссертационные материалы наряду с результатами исследований биологических особенностей взаимодействия паразита и растений томата использованы для разработки изданных методических рекомендаций «Борьба с заразихой на посевах овощных и бахчевых культур» (2 002) .

Выявлен полукультурный образец — Lykopersicum pruniforme — источник устойчивости томата к заразихе подсолнечной и проведена двухлетняя селекция на повьш1ение его резистентности. Лучшие из отборов включены в селекционный процесс по созданию более высокоурожайных сортов.

Материалы исследования используются при чтении курсов экологии, ботаники и селекции в Астраханском государственном педагогическом университете.

Апробация работы.

Материалы исследования докладывались на ежегодных научных конференциях преподавателей Астраханского государственного педагогического университета (Астрахань, 2000, 2001) — на III Всероссийской научной конференции '''АЭколого-биологические проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия" (Астрахань, 2 0 0 0) — на седьмой молодёжной конференции ботаников, проводившейся 15 — 20 мая 2000 г. в г. Санкт — Петербурге.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.

Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четьфёх глав, выводов, практических.

ВЫВОДЫ.

1. Снижение урожайности и качества овощных и бахчевых культур вследствие поражения растений цветковыми паразитами является серьёзной проблемой сельскохозяйственного производства на юге РФ. Для её рещения необходимы исследования распространённости и видового состава заразих, их биологии, развитие работ по селекции устойчивых сортов и разработка мер борьбы с цветковыми паразитами.

2. Исследованиями показано, что в Астраханской области значительные площади посадок овоще-бахчевых культур ежегодно поражены представителями семейства Orobanchaceae. Наиболее распространены заразиха египетская — Phelipanche aegyptiaca и заразиха подсолнечная — Orobanche cumana. В меньшей степенизаразиха ветвистая Phelipanche ramosa и заразиха Мутеля — Phelipanche Mutelii. Составлена первая ориентировочная карта распространения очагов заражения земель Астраханской области различными видами заразих.

3. Овощные и бахчевые культуры, преимущественно томаты, арбузы, огурцы и д.р., занимающие до 3 0 — 4 0 тыс. гектаров орошаемых земель Астраханской области, а также сорняки, их сопровождающие — гибискус, канатник, дурнишник и д.р., являются основными хозяевами и источниками расселения цветковых паразитов. Высокая семенная продуктивность заразих на поражённых площадях, возделываемых под томаты и арбузы, в Лиманском, Приволжском, Наримановском и Володарском районах приводит к ежегодному воспроизводству до 2,4 кг семян паразита на гектар. Большие очаги зараженных земель семенами заразихи отмечены в 8 из 11 районов Астраханской области.

4. Изучены морфо-биологические признаки наиболее вредоносных заразих — Phelipanche aegyptiaca и Orobanche cumana на дикорастущем сорном виде дурнишнике обыкновенном и некоторых сортах томата. Высота цветоносов Phelipanche aegyptiaca на дикорастущем виде Xanthium strumarium в среднем составила 21,6 см. Средняя глубина прорастания 12,4 см. Количество плодов на цветоносах в среднем 19,8 шт. На томатах сорта Новичок средняя высота цветоносов 25,6 см. Глубина прорастания 10 см. Количество плодов 21,6 шт. Высота цветоносов Orobanche cumana на дикорастущем виде Xanthium strumarium, от места прикрепления к корням растения-хозяина до верхней апикальной зоны нарастания цветоноса, в среднем составила 20,5 см. Средняя глубина прорастания от точки прикрепления проростков к корням растения-хозяина до поверхности почвы 13,4 см. Количество плодов на цветоносах в среднем 22,7 шт. На томатах сорта Ранний-83 средняя высота цветоносов 23,5 см. Глубина прорастания в среднем 9,8 см. Среднее количество коробочек 25,5 шт. Данные по биологии паразита используются для разработки агротехнических мер борьбы с цветковыми паразитами.

5. Обследование посадок томата сортов Астраханский, Шедевр и Транс-Новинка селекции ВНИИОБ на площадях более 5 гектар в хозяйствах 4-х районов области показало, что эти сорта не поражаются заразихой египетской, либо проявляется незначительная степень поражения в конце вегетации. Однако на почвах, где присутствовала заразиха подсолнечная, растения перечисленных сортов поражались на ровне с сортами Волгоградский 5/95 и Новичок.

6. На искусственном инфекционном фоне заразихи подсолнечной бьши изучены сорта и коллекционные образцы томата. В опытах с инфицированием растений сорта Ранний-83, с нагрузкой 0,5 г семян паразита на 1 растение было выявлено, что параллельно с увеличением числа цветоносов на 1 растение злм: еньшается высота стебля и количество плодов. Коэффициенты корреляции соответственно составили — 0,73 и 0,83. Выявленная обратная тесная корреляционная связь числа образующихся плодов и интенсивности поражения может быть использована для прогноза снижения урожая на товарных посадках томата.

7. В результате экспериментов показано, что между надземным поражением заразихой подсолнечной (количество стеблей) и подземным поражением (присоски заразих) существует тесная прямая связь (коэф. корреляции 0,85). Это позволяет на инфекционном фоне проводить обоснованную оценку устойчивости образцов томатов по показателю надземного поражения.

8. Впервые применён скрининг образцов томата на устойчивость к заразихе подсолнечной с двухкратным нарастанием нагрузки паразита с 0,5 до 1,0 грамма семян на растение. В результате первого цикла отбора бьши выявлены устойчивые образцы. Повторная их оценка с удвоенной нагрузкой показала, что устойчивость лучших из образцов превьш1ает стандарт в 3 — 5 раз. Отобранны наиболее ценные, абсолютно непоражаемые растения. На искусственном инфекционном фоне ОгоЬапсЬе ситапа в популяции сорта Ранний-83 бьшо выявлено до 5% непоражаемых растений. Наряду с продолжением оценки селекционных линий лучшие из отобранных образцов вовлечены в селекционный процесс.

ПРгЖТИЧЕСЖИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Провести дальнейшее уточнение картирования мест накопления семенного заражения Астраханской области различными видами заразих с целью проведения мониторинговых исследований и контроля' распространения эпифитотий культурных растений, вызываемых цветковыми паразитами.

2. Провести разработку долговременных методических программ по борьбе с паразитами семейства ОгоЬапсЬасеае, распространёнными на территории Астраханской области. Для уменьшения потерь от цветковых паразитов семейства ОгоЬапс]1асеае использовать изданные рекомендации по борьбе с заразихой, разработанные с учётом данных диссертационного исследования.

3. На участках засорённых РЬеНрапсЬе аедур^аса сажать сорта Астраханский, Бахтемир, Транс — Новинка и ШедеврСледует учитывать, что эти сорта могут поражаться другим видом паразитов — ОгоЬапсЬ. е ситапа.

4. В селекции томатов на устойчивость к ОгоЬапсЬе ситапа использовать селекционные линии из образцов Ь. ргип1? огте — № 616- № 617.