E.D. Mytsa, M.A. Pobedinskaya, L. Yu. Kokaeva, S.N. Elansky
Die Spätfäule von Kartoffeln und Tomaten, die durch einen pilzartigen Organismus, den Oomyceten Phytophthora infestans (Mont) de Bary, verursacht wird, ist in fast allen Regionen der Welt verbreitet, in denen diese Pflanzen angebaut werden. Unter epiphytotischen Bedingungen kann der Verlust an Kartoffelertrag durch Spätfäule 10–30% oder mehr und an Tomaten bis zu 100% erreichen (Ivanyuk et al., 2005).
Eine der Hauptquellen des primären Inokulums Ph. Infestane, die zu Pflanzeninfektionen führen, sind dickwandige ruhende Fortpflanzungsstrukturen - Oosporen. Hybride Oosporen, die durch Kreuzung genetisch unterschiedlicher Elternstämme gebildet werden, tragen zu einer Zunahme der genotypischen Vielfalt in der Bevölkerung bei, wodurch der Prozess der Anpassung von Stämmen an neue Sorten und angewandte Fungizide beschleunigt wird. Bildung von Oosporen Ph. Infestane auf diesem Gebiet wurden in vielen Ländern der Welt festgestellt: Russland (Smirnov et al., 2003), Norwegen (Hermansen et al., 2002), Schweden (Strömberg et al., 2001), den Niederlanden (Kessel et al., 2002) und andere Regionen. Es gibt Hinweise darauf, dass Oosporen des Erregers der Spätfäule in einem lebensfähigen Zustand mehr als 2 Jahre im Boden überleben können (Hermansen et al., 2002; Bшdker et al., 2006) und nach Überwinterung eine Pflanzeninfektion verursachen können (Lehtinen et al., 2002; Ulanova et al. al., 2010).
Heutzutage ist die Hauptmethode zur Bekämpfung der Spätfäule der chemische Schutz, der darin besteht, Pflanzungen mit fungiziden Präparaten zu behandeln. Die Bildung von Oosporen wird durch viele Chemikalien, die zum Schutz von Kartoffeln und Tomaten vor Spätfäule verwendet werden, stark gehemmt (Kessel et al., 2002; Kuznetsov, 2013). Andere Medikamente werden jedoch häufig bei Kartoffeln eingesetzt, die den Ph nicht direkt beeinflussen. Infestane und ihre Wirkung auf die Bildung von Oosporen ist unbekannt. Ziel dieser Arbeit war es daher, die Auswirkungen einiger auf Kartoffeln weit verbreiteter, aber nicht gegen Spätbrand registrierter Arzneimittel auf die Bildung von Oosporen zu untersuchen.
Wir haben 9 Ph verwendet. Infestane verschiedener Arten der Paarung, von uns aus infizierten Kartoffelblättern in den Regionen Moskau, Leningrad, Rjasan isoliert. Um die Wirkung auf das Wachstum von Mycel und die Bildung von Oosporen zu untersuchen, wurden die folgenden Arzneimittel verwendet: Fungizide Maxim (Wirkstoff Fludioxonil aus der Klasse der Phenylpyrrole) und Skor (Difenoconazol, Triazole), Insektizide Aktara (Thiamethoxam, Neonicotinoide) und Tanrek (Imidaclopidibonidribot) Triazine). Alle Pestizide sind im "Staatlichen Katalog der Pestizide und Agrochemikalien" für 2014 registriert. Um die Auswirkung der Pestizidkonzentration auf das Wachstum von Oomycetenkolonien zu untersuchen, wurde jeder Stamm mit einem Agarblock in der Mitte einer Petrischale mit einem dichten Hafermedium beimpft. Das Testpestizid wurde dem Medium vorab in Konzentrationen von 0.1, 1.0, 10.0 und 100.0 mg / l (bezogen auf den Wirkstoff - DV) zugesetzt. Als Kontrolle verwendeten wir ein Medium ohne Pestizidzusatz. Die Inokulationen wurden 18-12 Tage bei 15 ° C inkubiert, bis der Koloniedurchmesser der pestizidfreien Kontrolle 70-80% des Petrischalen-Durchmessers betrug, wonach der Durchmesser der Kolonien in den Kontroll- und Versuchsvarianten gemessen wurde.
Die Experimente wurden in 3 Wiederholungen durchgeführt. Die Untersuchung der Bildung von Oosporen wurde auf Agar-Hafer-Medium (30 ml in einer Petrischale) unter Zusatz von Fungizid in Konzentrationen von 0.1, 1.0, 10.0 und 100.0 mg / l und auf einem Medium ohne Fungizid (Kontrolle) durchgeführt. Zu diesem Zweck wurden Agarblöcke mit Paarungsisolaten vom Typ A1 und A2 paarweise in einem Abstand von 5 cm voneinander auf der Oberfläche des Nährmediums platziert. Die Inokulationen wurden bei dem optimalen pH-Wert für das Wachstum inkubiert. Infestans bei einer Temperatur von 18 ° C für 20 Tage. Nach der Kultivierung wurde das Nährmedium mit den Sporen mit einem Mischer in 30 ml destilliertem Wasser resuspendiert und aus der resultierenden Suspension Präparationen für die Mikroskopie hergestellt. In jeder Variante wurden 180 Sichtfelder untersucht (3 Wiederholungen, 60 Sichtfelder). Dann wurde die Konzentration der Oosporen neu berechnet (pcs / μl Medium).
Wirkung von Pestiziden auf das radiale Koloniewachstum. Difenoconazol, Thiamethoxam und Imidacloprid hatten keinen statistisch signifikanten Einfluss auf das radiale Wachstum von Ph. infestans (Tabelle 1). Das Herbizid Metribuzin verursachte in der Anfangsperiode (5-7 Tage Wachstum) eine leichte Wachstumsverzögerung, jedoch wurden die Durchmesser der Kolonien am 10. Tag ähnlich groß. Fludioxonil hemmte statistisch signifikant die Entwicklung von Ph. Infestans in einer Konzentration im Medium von mehr als 10 mg / l.
Tabelle 1
Wirkung von Pestiziden auf das radiale Wachstum von Kolonien Phytophthora infestans
Fungizid-DV (Medikament) | Koloniedurchmesser bei verschiedenen Konzentrationen (mg / l) DW im Medium, mm | ||||
0.0 | 0.1 | 1.0 | 10.0 | 100.0 | |
Thiamethoxam (Aktara-Medikament) | 82 ± 6 | 81 ± 7 (99%) | 82 ± 6 (100%) | 81 ± 6 (99%) | - |
Imidacloprid (Tanrek) | 792 ± 6 | - | 76 ± 9 (96%) | 77 ± 8 (97%) | 76 ± 5 (96%) |
Fludioxonil (Maxim) | 82 ± 6 | - | 74 ± 12 (90%) | 56 ± 10 (68%) | 46 ± 3 (56%) |
Metribuzin (Zenkor) | 88 ± 12 | - | 85 12 ± (97%) | 86 ± 9 (98%) | 80 ± 5 (91%) |
Difenoconazol (Scor) | 82 ± 7 | - | 76 ± 9 (93%) | 84 ± 4 (102%) | 81 ± 6 (99%) |
Hinweis. Auf das Vorzeichen „±“ folgt das Konfidenzintervall für ein Signifikanzniveau von 0.05. Die Werte in Klammern geben das Verhältnis des Durchmessers der Kolonien in der experimentellen Variante zu dem in der Kontrolle ohne Pestizide an. Ein "-" bedeutet, dass keine Forschung durchgeführt wurde.
Tabelle 2
Wirkung von Pestiziden auf die Bildung von Oosporen Phytophthora infestans in Agarmedium
Fungizid-DV (Medikament) | Die Anzahl der Oosporen im Medium bei verschiedenen Konzentrationen (mg / l) DV, pcs / μl | ||||
0.0 | 0.1 | 1.0 | 10.0 | 100.0 | |
Thiamethoxam (Aktara-Medikament) | 79.6 ± 3.6 | 79.8 ± 3.8 (100%) | 79.1 ± 3.9 (100%) | 71.4 ± 3.7 (90%) | - |
Imidacloprid (Tanrek) | 79.6 ± 3.6 | - | 70.0 ± 3.4 (88%) | 66.0 ± 3.1 (83%) | 35.8 ± 2.8 (45%) |
Fludioxonil (Maxim) | 112.7 ± 6.9 | - | 98.4 ± 8.6 (87%) | 73.6 ± 5.4 (65%) | 42.3 ± 3.7 (36%) |
Metribuzin (Zenkor) | 135.0 ± 9.5 | - | 103.0 ± 9.8 (70%) | 118.2 ± 9.3 (88%) | 74.8 ± 8.1 (55%) |
Difenoconazol (Scor) | 79.6 ± 3.6 | 72.5 ± 3.6 (91%) | 82.2 ± 3.7 (103%) | 54.9 ± 2.8 (69%) | 35.8 ± 2.3 (45%) |
Untersuchung der Wirkung von Pestiziden auf die Bildung von Oosporen Ph. Infestane in einem Nährmedium. Es wurde festgestellt, dass eine statistisch signifikante Abnahme der Anzahl von Oosporen bei bestimmten Konzentrationen durch alle untersuchten Arzneimittel verursacht wurde (Tabelle 2). Bei einer Wirkstoffkonzentration von 1.0 mg / l führten alle Pestizide mit Ausnahme der Aktara- und Skor-Präparate zu einer spürbaren Abnahme der Menge der gebildeten Oosporen (um 12-24% gegenüber der Kontrolle). Eine weitere Erhöhung der Wirkstoffkonzentration im Medium führte zu einer Erhöhung der Hemmwirkung. Zubereitungen auf der Basis von Thiamethoxam und Difenoconazol verursachten eine statistisch signifikante Abnahme der Anzahl der Oosporen, wenn die Konzentration des Wirkstoffs im Medium mehr als 10 mg / l betrug.
Diskussion und Schlussfolgerung. Die Untersuchung der Wirkung von Pestiziden, die nicht gegen die späte Kartoffelfäule registriert wurden, auf das radiale Wachstum von Myzel zeigte erwartungsgemäß eine schwache Wachstumshemmung (Fludioxonil) oder keine Wirkung auf das Wachstum (andere untersuchte Pestizide).
Tabelle 3. Wirkstoffkonzentrationen im Arbeitsmedium
Vorbereitung (Fungizid-DV) | Verwendet bei der Arbeit der Konzentration von DV im Nährmedium, mg / l | Konzentration von DW in der Arbeitsflüssigkeit während der Kartoffelverarbeitung, mg / l |
---|---|---|
Aktara (Thiamethoxam) | 0.1, 1, 10 | 37-75 * |
Tanrek (Imidacloprid) | 1, 10, 100 | 50-100 |
Maxim (Fludioxonil) | 1, 10, 100 | 1000 |
Zenkor (Metribuzin) | 1, 10, 100 | 1630-4900 |
Scor (Difenoconazol) | 0.1, 1, 10, 100 | 188-625 |
* Die Werte werden gemäß dem "Staatlichen Katalog für Pestizide und Agrochemikalien" für 2014 angegeben.
Alle untersuchten Pestizide verursachten eine Verringerung der Bildung von Oosporen im Nährmedium. Die getesteten Pestizidkonzentrationen im Medium waren niedriger oder entsprachen (für Imidacloprid) ungefähr den zulässigen Konzentrationen in der Arbeitsflüssigkeit (Tabelle 3). In unseren Experimenten nahm die Unterdrückung der Bildung von Oosporen mit zunehmender Dosis des Arzneimittels zu, was auf eine Zunahme der Wirkung beim Kontakt mit einem konzentrierten Arbeitsfluid hindeutet. Difenoconazol verursachte eine signifikante Abnahme der Konzentration von Oosporen nicht nur in Experimenten mit einem Nährmedium, sondern auch in Tests an abgeschnittenen Kartoffelblättern, die in eine Flüssigkeit gegeben wurden, die ein Fungizid enthielt. So wurden bei der Sorte Vektar Belorussian 32 Oosporen pro 1 mm² Blattfläche in der Kontrolle bei einer Konzentration von Difenoconazol in Wasser von 2 mg / l - 10 und bei 24 mg / l - 100 Oosporen / mm² beobachtet. Der Unterschied in den Konzentrationen von Oosporen bei 12 mg / l des Fungizids und in der Kontrolle ist statistisch signifikant (Elansky, Mytsa, unveröffentlicht).
Pestizide können eine Vielzahl von Prozessen in Pilzzellen beeinflussen. In der Literatur konnten wir keine Informationen finden, die zum Teil die mögliche Wirkung der untersuchten Medikamente auf die Bildung von Oosporen erklären. Lassen Sie uns versuchen, einige Annahmen bezüglich der Wirkung von Difenoconazol zu treffen. Der Mechanismus seiner fungiziden Wirkung ist die Hemmung des C14-Dimethylase-Enzyms, das eine Schlüsselrolle bei der Sterolbiosynthese spielt. Sterole werden von Pilzen, Pflanzen und anderen Organismen synthetisiert und sind Teil ihrer Zellmembranen. Oomyceten der Gattung Phytophthora können in Abwesenheit von Sterolen nur vegetativ wachsen, die Bildung von Oosporen wird vollständig unterdrückt (Elliott et al., 1966).
Oomyceten sind nicht in der Lage, Sterole selbst zu synthetisieren. Sie bauen die von der Wirtspflanze erhaltenen Sterole in ihre Membranen ein und modifizieren sie. In unserem Experiment verwendeten wir Haferagarmedium, das reich an â-Sitosterol und Isofucosterol ist (Knights, 1965), d. H. Substanzen, die die Bildung von Oosporen stimulieren. Es ist möglich, dass Difenoconazol die Arbeit von Enzymen hemmt, die an der Modifikation oder Verwendung von aus Pflanzen gewonnenen Sterolverbindungen beteiligt sind. Dies kann wiederum die Intensität der Oosporenbildung verringern.
In kleinen Konzentrationen hatte Difenoconazol, wie in unserer Arbeit gezeigt, eine schwache stimulierende Wirkung auf das Wachstum von Mycel und die Bildung von Oosporen.
Die Unterdrückung der Bildung von Oosporen im Nährmedium wurde zuvor für Anti-Phytophthora-Fungizide gezeigt. So wurde in der Arbeit von Kessel et al. (2002) untersuchten mehr als 10 kommerzielle Antiphitofluorid-Medikamente. Fluazinam, Dimethomorph und Cymoxanil in nicht letalen Konzentrationen unterdrückten die Bildung von Oosporen in einem Agarmedium vollständig; Metalaxil, Maneb und Propamocarb zeigten eine mäßige Wirksamkeit; Mancozeb und Chlorthalonil hatten praktisch keinen Einfluss auf die Bildung von Oosporen. In der Arbeit von S. A. Kuznetsov (Kuznetsov, 2013) wurde die Hemmung der Bildung von Oosporen auf einem Nährmedium durch nicht letale Konzentrationen von Metalaxyl gezeigt.
Unsere Experimente zeigten, dass Pestizidpräparate für Kartoffeln, die nicht einmal eine direkte Hemmwirkung auf das Wachstum des Erregers der Spätfäule hatten, die Bildung von Oosporen unterdrückten. Ein ordnungsgemäß durchgeführter chemischer Schutz von Kartoffeln mit Fungiziden, Insektiziden und Herbiziden verringert somit die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Oosporen in Pflanzenblättern.
Diese Arbeit wurde von der Russian Science Foundation (Projekt Nr. 14-50-00029) unterstützt.
Der Artikel wurde in der Zeitschrift "Mycology and Phytopathology" (Band 50, Ausgabe 1, 2016) veröffentlicht.