Sergey Elansky
Eine der gefährlichsten Krankheiten bei Kartoffeln und Tomaten ist die durch Oomyceten verursachte Spätfäule Phytophthora infestans (Mont.) De Bary. Dieses Phytopathogen ist sehr schädlich, weil Unter geeigneten Wetterbedingungen ist es in der Lage, sich massiv zu entwickeln und große Ernteverluste sowie eine starke Variabilität zu verursachen, wodurch die Resistenz von Sorten und die toxische Wirkung von fungiziden Präparaten schnell überwunden werden können. Bisher wurden keine Kartoffel- und Tomatensorten entwickelt, die gegen diese Krankheitserreger vollständig resistent sind.
Die einzige Möglichkeit zum Schutz vor Spätbrand ist die Verwendung von Pflanzenschutzmitteln. Die Epiphytose der Spätfäule wird durch das primäre Inokulum ausgelöst. In Europa wird das primäre Inokulum als eine Infektion angesehen, die mit erkrankten Samenknollen, Oosporen (dickwandigen Fortpflanzungsstrukturen) in den Boden gelangt ist P. befallen) sowie Zoosporangien, die vom Wind aus Pflanzen stammen, die aus überwinternden Knollen auf den Feldern des letzten Jahres ("freiwillige" Pflanzen) oder auf Haufen von Knollen gewachsen sind, die bei der Lagerung zur Lagerung weggeworfen wurden. Von diesen gelten Pflanzen, die auf Haufen weggeworfener Knollen wachsen, als die gefährlichste Infektionsquelle. Dort ist die Anzahl der gekeimten Knollen oft signifikant, und Zoosporangien können über große Entfernungen von ihnen getragen werden. Der Rest der Quellen (Oosporen, "freiwillige" Pflanzen) ist nicht so gefährlich, weil Es ist nicht üblich, Pflanzen alle 3-4 Jahre öfter als einmal auf denselben Feldern zu züchten. Die Infektion durch erkrankte Samenknollen ist aufgrund des guten Samenkontrollsystems ebenfalls minimal.
Im Allgemeinen ist die Menge an primärem Inokulum in europäischen Populationen begrenzt, und daher ist der Anstieg der Epidemie eher langsam und kann mit chemischen fungiziden Präparaten erfolgreich kontrolliert werden.
In Russland ist die Situation radikal anders. Der größte Teil der Kartoffel- und Tomatenernte wird in kleinen privaten Gärten angebaut. Schutzmaßnahmen werden entweder überhaupt nicht durchgeführt, oder es werden fungizide Behandlungen in unzureichender Anzahl durchgeführt und beginnen nach dem Auftreten einer späten Knollenfäule auf den Oberseiten. Infolgedessen sind private Gemüsegärten die Hauptinfektionsquelle, von der Zoosporangien vom Wind zu kommerziellen Pflanzungen transportiert werden. Dies wird durch unsere direkten Beobachtungen in den Regionen Moskau, Brjansk, Kostroma und Rjasan bestätigt: Schäden an Pflanzen in privaten Gärten wurden vor Beginn der Fungizidbehandlung von kommerziellen Pflanzungen beobachtet. In der Folge wird die Epidemie auf großen Feldern durch die Verwendung von fungiziden Präparaten gebremst, während in privaten Gärten eine rasche Entwicklung der Spätfäule auftritt.
Bei unsachgemäßen oder "Low-Budget" -Behandlungen von kommerziellen Pflanzungen treten auf den Feldern Herde der Spätfäule auf; In Zukunft entwickeln sie sich aktiv weiter und erfassen immer größere Gebiete.
Infektionen in privaten Gärten haben erhebliche Auswirkungen auf Epidemien in kommerziellen Bereichen. In allen Kartoffelanbaugebieten Russlands ist die Fläche, die Kartoffeln in privaten Gärten einnehmen, um ein Vielfaches größer als die Gesamtfläche der Felder großer Erzeugerorganisationen. In einem solchen Umfeld können private Gemüsegärten als globale Inokulumressource für gewerbliche Bereiche angesehen werden.
Versuchen wir, die Eigenschaften zu identifizieren, die für die Populationen von P. infestans in privaten Gärten charakteristisch sind. Das Anpflanzen von Saatgut und die Quarantänekontrolle von Warenkartoffeln, Tomatensamen von zweifelhaften ausländischen Produzenten, der langfristige Anbau von Kartoffeln und Tomaten in denselben Gebieten, unsachgemäße Fungizidbehandlungen oder deren völlige Abwesenheit führen zu schweren Epiphytotien im privaten Sektor, deren Ergebnis kostenlos ist Kreuzung, Hybridisierung und Oosporenbildung in privaten Gärten. Infolgedessen wird eine sehr hohe genotypische Vielfalt beobachtet, wenn fast jeder Stamm in seinem Genotyp einzigartig ist (Elansky et al., 2001) und die Verteilung der Genotypen in Populationen das Hardy-Weinberg-Verhältnis (Amatkhanova et al., 2004) erfüllt, was für eine freie Kreuzung spricht in Populationen. Oosporen werden in den betroffenen Pflanzenorganen aktiv gebildet (Smirnov, Elansky 1999). Das Pflanzen von Pflanzkartoffeln verschiedener genetischer Herkunft macht es unwahrscheinlich, dass klonale Linien entstehen, die darauf spezialisiert sind, eine bestimmte Sorte anzugreifen. Die in einem solchen Fall ausgewählten Stämme zeichnen sich durch ihre Vielseitigkeit in Bezug auf die betroffenen Sorten aus, wobei die meisten von ihnen eine nahezu maximale Anzahl von Virulenzgenen aufweisen (Amatkhanova et al., 2004; Shein et al., 2009). Dies unterscheidet sich stark von dem System der "klonalen Linien", das für große Felder landwirtschaftlicher Betriebe mit einem ordnungsgemäß installierten System zum Schutz vor Spätbrand typisch ist. "Klonale Linien" (wenn alle Stämme von Spätbrandpathogenen auf dem Feld durch einen oder mehrere Genotypen dargestellt werden) sind in Ländern allgegenwärtig, in denen der Kartoffelanbau ausschließlich von großen Farmen betrieben wird: den USA, den Niederlanden, Dänemark usw. (Goodwin et al., 1994, Dyakov, Elansky, 2007, Cooke et al., 2006). Ende des 20. Jahrhunderts waren im asiatischen und fernöstlichen Teil Russlands „klonale Linien“ weit verbreitet (Elansky et al., 2001), was offenbar auf die Verwendung derselben Sorten für den Anbau ausschließlich von Kartoffeln unserer eigenen Produktion zurückzuführen ist. In jüngster Zeit hat sich auch die Situation in diesen Regionen dahingehend geändert, dass die genotypische Vielfalt der Populationen zunimmt (S. N. Elansky, unveröffentlichte Daten).
Das Fehlen intensiver Behandlungen mit fungiziden Präparaten hat ein weiteres direktes Ergebnis - es gibt keine Ansammlung resistenter Stämme in den Gärten. In der Tat zeigen unsere Ergebnisse, dass Metalaxyl-resistente Stämme in privaten Gärten weniger wahrscheinlich nachgewiesen werden als in kommerziellen Pflanzungen (Elansky et al., 2007).
Das nahegelegene Anpflanzen von Kartoffeln und Tomaten in den Gärten erleichtert die Migration von Stämmen zwischen diesen Kulturen, wodurch in den letzten zehn Jahren unter den aus Kartoffeln isolierten Stämmen der Anteil derjenigen, die das Gen für die Resistenz gegen Sorten von Kirschtomaten T1 tragen, das bisher nur für "Tomaten" -Stämme charakteristisch war, gestiegen ist. Stämme mit dem T1-Gen sind in den meisten Fällen sowohl gegenüber Kartoffeln als auch gegenüber Tomaten sehr aggressiv.
In den letzten Jahren trat die Spätfäule bei Tomaten in vielen Fällen früher auf als bei Kartoffeln. Tomatensämlinge können mit Oosporen im Boden oder Oosporen befallen sein, die in Tomatensamen vorhanden sind oder an diesen haften (Rubin et al., 2001). Seit dem Ende des 20. Jahrhunderts ist eine große Anzahl von preisgünstig verpacktem Saatgut, das hauptsächlich importiert wurde, in den Läden erschienen, zu deren Verwendung die meisten kleinen Produzenten gewechselt haben. Die Samen können Stämme mit Genotypen enthalten, die für die Regionen ihrer Kultivierung typisch sind. In Zukunft werden diese Genotypen in den privaten Prozess in privaten Gärten einbezogen, was zur Entstehung völlig neuer Genotypen führt.
Private Gärten sind somit ein globaler "Schmelztiegel", in dem durch den Austausch von genetischem Material vorhandene Genotypen verarbeitet werden und völlig neue entstehen. Darüber hinaus erfolgt ihre Selektion unter Bedingungen, die sich stark von denen unterscheiden, die für Kartoffeln in großen Betrieben geschaffen wurden: das Fehlen einer fungiziden Presse, die Sortengleichmäßigkeit der Pflanzungen, das Überwiegen von Pflanzen, die von verschiedenen Formen viraler und bakterieller Infektionen betroffen sind, die Nähe zu Tomaten und wilden Nachtschatten, aktive Kreuzung und Oosporenbildung, die Möglichkeit für Oosporen, um im nächsten Jahr einen Rückfall der Krankheit zu induzieren. All dies führt zu einer sehr hohen genotypischen Vielfalt der Hinterhofpopulationen. Unter epiphytotischen Bedingungen breitet sich die Spätfäule in Gemüsegärten sehr schnell aus und es werden große Mengen an Sporen freigesetzt, die zu nahe gelegenen kommerziellen Pflanzungen fliegen. Nachdem sie jedoch mit dem richtigen System der Agrartechnologie und des Schutzes auf kommerzielle Felder gelangt sind, haben die eingeflogenen Sporen praktisch keine Gelegenheit, eine schwere Epidemie auf dem Feld auszulösen, die auf das Fehlen klonaler Linien zurückzuführen ist, die gegen 10 Fungizide resistent und auf die kultivierte Sorte spezialisiert sind.
Eine weitere Quelle für das primäre Inokulum können erkrankte Knollen sein, die in kommerziellen Sämlingen gefangen sind. Diese Knollen wurden in der Regel auf Feldern mit guter Agrartechnologie und intensivem Chemikalienschutz angebaut. Die Genotypen der Isolate, die die Knollen beeinflussten, sind an die Entwicklung ihrer eigenen Sorte angepasst. Diese Stämme sind für die kommerzielle Bepflanzung im Vergleich zu Inokulum aus privaten Gärten wesentlich gefährlicher. Die Ergebnisse unserer Studien stützen diese Annahme ebenfalls. Populationen, die von großen Feldern mit ordnungsgemäß durchgeführtem Chemikalienschutz und guter Agrartechnologie isoliert wurden, unterscheiden sich nicht in ihrer hohen genotypischen Vielfalt. Oft sind dies mehrere klonale Linien, die durch eine hohe Aggressivität und das Überwiegen von Stämmen, die gegen Fungizide resistent sind, gekennzeichnet sind.
Stämme aus kommerziellem Saatgut können in Gemüsegärten in Populationen gelangen und an den darin ablaufenden Prozessen beteiligt sein. In einem Gemüsegarten wird ihre Wettbewerbsfähigkeit jedoch viel geringer sein als in einem kommerziellen Bereich, und bald werden sie nicht mehr in Form einer klonalen Linie existieren, aber ihre Gene können in der „Garten“ -Population verwendet werden.
Die Infektion, die sich während der Ernte an "freiwilligen" Pflanzen und auf Haufen von Keulknollen entwickelt, ist für Russland nicht so relevant, weil In den wichtigsten Kartoffelanbaugebieten Russlands wird ein tiefes Einfrieren des Winterbodens beobachtet, und Pflanzen aus Knollen, die im Boden überwintern, entwickeln sich selten.
Darüber hinaus überlebt der Erreger der Spätfäule, wie unsere Experimente zeigen, bei negativen Temperaturen normalerweise nicht, selbst bei Knollen, die ihre Lebensfähigkeit beibehalten haben. In der trockenen Zone, in der der Anbau von Frühkartoffeln praktiziert wird, ist die Spätfäule aufgrund der trockenen und heißen Vegetationsperiode eher selten.
Daher beobachten wir derzeit die Aufteilung der Populationen von P. infestans in "Feld" - und "Garten" -Populationen. In den letzten Jahren wurden jedoch Prozesse beobachtet, die zur Konvergenz und gegenseitigen Durchdringung von Genotypen aus diesen Populationen führten.
Unter ihnen ist eine allgemeine Zunahme der Alphabetisierung kleiner Erzeuger, das Auftreten erschwinglicher kleiner Packungen Pflanzkartoffeln, die Verbreitung fungizider Präparate in kleinen Packungen und der Verlust der Angst vor "Chemie" durch die Bevölkerung festzustellen.
Situationen entstehen, in denen dank der intensiven Tätigkeit eines Lieferanten ganze Dörfer mit Samenknollen der gleichen Sorte bepflanzt und mit kleinen Paketen der gleichen Pestizide versehen werden. Es ist davon auszugehen, dass Kartoffeln der gleichen Sorte auf kommerziellen Anpflanzungen in der Nähe zu finden sind.
Auf der anderen Seite fördern einige Pestizidhandelsunternehmen „Budget“ -chemische Behandlungsprogramme. In diesem Fall wird die Anzahl der Behandlungen reduziert und die billigsten Fungizide angeboten, und der Schwerpunkt liegt nicht auf der Verhinderung der Entwicklung einer Spätfäule bis zum Mähen der Spitzen, sondern auf einer gewissen Verzögerung der Epiphytotika, um die Ausbeute zu erhöhen. Solche Regelungen sind wirtschaftlich gerechtfertigt, wenn Warenkartoffeln aus minderwertigem Saatgut angebaut werden, wenn grundsätzlich keine Frage eines hohen Ertrags besteht. In diesem Fall ermöglicht der ausgeglichene genetische Hintergrund der Kartoffel im Gegensatz zu den Gartenpopulationen jedoch die Auswahl spezifischer physiologischer Rassen von Phytopathogenen, die für diese Sorte sehr gefährlich sind.
Die Tendenzen zur Konvergenz von "Garten" - und "Feld" -Methoden der Kartoffelproduktion erscheinen uns ziemlich gefährlich. Um ihre negativen Folgen sowohl im privaten als auch im gewerblichen Bereich zu vermeiden, müssen sowohl das Sortiment an Pflanzkartoffeln als auch das Angebot an Fungiziden, die privaten Eigentümern in kleinen Verpackungen angeboten werden, sowie die Verfolgung von Kartoffelschutzsystemen und die Verwendung von fungiziden Präparaten im gewerblichen Bereich kontrolliert werden.
Aufgrund der schwachen Entwicklung der Saatgutproduktion in Russland werden große Mengen Pflanzkartoffeln aus dem Ausland importiert. Zusammen damit werden neue, möglicherweise hoch pathogene und fungizidresistente Krankheitserregerstämme importiert, inkl. späte Fäule.
In Russland wird ihr Genpool an dem natürlichen Prozess der Züchtung neuer Genotypen beteiligt sein, die an unsere Bedingungen angepasst sind, und an der Niederlage der in Russland angebauten Sorten.
In den Bereichen des Privatsektors gibt es eine intensive Entwicklung nicht nur der Spätfäule, sondern auch von Alternaria. Die meisten Eigentümer privater Haushaltsgrundstücke ergreifen keine besonderen Maßnahmen zum Schutz vor Alternaria und verwechseln die Entwicklung von Alternaria mit dem natürlichen Welken der Spitzen oder der Entwicklung der Spätfäule. Mit der massiven Entwicklung von Alternaria bei anfälligen Sorten können Haushaltsgrundstücke daher als Inokulumquelle für kommerzielle Pflanzungen dienen.
Diese Arbeit wurde mit teilweiser Unterstützung der Russian Science Foundation (Projekt N 14-50-00029) durchgeführt.
Der Artikel wurde in der Zeitschrift "Potato Protection" (Nr. 1, 2015) veröffentlicht.