Корзина (0)
В корзине пусто!
Инновационные технологии озонирования патогенов картофеля

Инновационные технологии озонирования патогенов картофеля

110
0
7 Мая, 2019

Цель и методика исследований. Картофель в России — одна из основных продовольственных и технических культур, являясь стратегической культурой, обеспечивает основы продовольственной безопасности государства. Главным показателем качества и ценности картофеля служат его химический состав: до 29 % крахмала, до 4,5 % белка, до 1 % минеральных солей, 1 % клетчатки, до 0,1 % жира, пектиновых веществ — 0,6 %, витаминов (С, В, В2 , РР, К) и каротиноидов.

Картофель ценен тем, что богат солями калия и фосфора и многими микроэлементами в легкоусвояемой форме, которые поддерживают щелочное равновесие в крови. Особенность культуры картофеля — неустойчивость к погодным условиям и высокая степень поражаемости фитопатогенами. Обработка пестицидами посадочного материала и вегетирующего картофеля, проводимая многократно (до 7 обработок) в течение вегетационного периода, повышает себестоимость продукции картофеля. Поэтому площади, занятые картофелем, сокращаются, в 2012 г. в сельскохозяйственных организациях составили 230,7 тыс. га, в фермерских — 168,4 тыс. га, в хозяйствах населения — 1845 тыс. га [11].

Следовательно, снабжение товарным картофелем происходит за счет частных хозяйств, в которых площадь под картофелем ежегодно остается постоянной, без плодосмена. При этом степень зараженности почв патогенами возрастает. Использование пестицидов, особенно фунгицидов, приводит к снижению качества картофеля из-за остаточных компонентов пестицидов, которые в основном представлены соединениями первого класса опасности (мышьяк, ртуть, хлорорганика). Известно, что хлорорганические соединения потенциально мутагенны и канцерогенны.

Потенциальная урожайность сортов картофеля 30–40 т/га и выше, в России этот показатель составляет 15–20 т/га [4]. Основные причины низкой урожайности картофеля в сортовом ассортименте со сниженной устойчивостью к фитопатогенам, несовершенной технологии производства и хранения посадочного картофеля [1]. В процессе хранения картофеля в результате гидролитических процессов, обусловленных зараженностью картофеля патогена- ми. происходит снижение количества крахмала [12]. Объем производства и качество картофеля снижено, в связи с этим Россия вынуждена импортировать картофель из Нидерландов, Египта, Китая, Азербайджана. В 2011 г. объем импорта картофеля в Россию превысил предыдущие среднегодовые показатели в 1,5 раза [10].

Повышение посевных качеств картофеля должно быть обеспечено экологически безопасными метода- ми обеззараживания среды хранения и среды возделывания. Таким методом в настоящее время является метод озонирования. Озонирование используют во всех средах деятельности человека. Анализ литературных источников по озонированию не выявил разработанных методик использования озона для дезинфекции картофелехранилищ. Апробирование сконструированного нами озонатора для дезинфекции среды в картофелехранилище от фитопатогенов картофеля показало не однозначное влияние используемой нами методики озонирования на выявленные фитопатогены картофеля.

Известно, что разрушение клеток организмов под влиянием озона происходит за счет дезорганизации клеточной мембраны вследствие реакции озона с фосфолипидами и протеинами мембран и последующего окисления цитоплазмы клетки. Сохранение некоторых фитопатогенов картофеля после проверенного нами озонирования обусловлено особенностью жизненного цикла этих патогенов: спорообразование служит не только для размножения, но и для сохранения устойчивости при экстремальных факторах среды (споры выдерживают жесткий ультрафиолет, температуру кипения). Споры патогенных микромицетов имеют хитинизированную оболочку, которую может разрушить только специфический фермент — хитиназа [8, 9].

Вероятно, неповрежденные оставшиеся споры фитопатогенов картофеля обусловили развитие мицелия микромицетов в культуральной среде, что мы зафиксировали в эксперименте после озонирования. Для выявления влияния озона на определенные стадии развития устойчивых к нему патогенов картофеля был снова поставлен эксперимент на прорастания спор . Полагая, что вегетативные стадии развития данных фитопатогенов тесно связаны со средой обитания и непосредственно зависят от нее, озон как фактор среды с повышенным окислительным свойством разрушит содержимое вегетативных клеток патогена. Следовало выявить стадию развития патогена, на которую озон действует разрушающе. Анализ литературных источников биологии развития выявленных устойчивых к озону фитопатогенов [9, 8, 5] и способов защиты картофеля от фитопатогенов [3, 4, 7, 6] позволил сделать следующее заключение.

Современная технология защиты картофеля от заражения его патогенами основана на использовании пестицидов без обоснования стадий развития патогена. Пикноспоры данных фитопатогенов имеют двустенную хитинизированную оболочку, вследствие этого споры теряют связь со средой обитания, поэтому не реагирует на экстремальные условия (на яды — компоненты пестицидов). Современная технология возделывания картофеля с 3–7-кратной обработкой пестицидами и стимуляторами роста позволяет получить урожай (17–28 т/га) [4, 3], но не исключает сохранения патогена в стадии спор — источников последующего заражения.

Следовательно, использование пестицидов недостаточно эффективно для защиты картофеля от данных фитопатогенов. Однако негативное влияние пестицидов на почвенные микроорганизмы приводит к снижению плодородия почвы. Известно, что заражение фитопатогенами в процессе возделывания картофеля происходит от привнесенных инфекционных зачатков (гифальных и споровых) с посадочным материалом [2, 13]. Сохранение фитопатогенов в почве, рассматриваемой как экосистемы, маловероятно из-за трофических и антагонистических взаимодействий почвенных микроорганизмов. 64

Овощеводство и садоводство. Аграрный вестник Урала № 3 (121), 2014 г. Аграрный вестник Урала № 3 (121), 2014 г. Из выше изложенного следует, что для предупреждения заражения картофеля в процессе его возделывания нужно в технологию сохранения посадочного материала включить экологически и экономически эффективные способы обеззараживания. Цель настоящего экспериментального моделирования технологии оздоровления посадочного картофеля — выявить уязвимую стадию развития фитопатогена разработанным методом озонирования.

Для установления уязвимых стадий в отногенезе гриба и защитных мероприятий против заражения растений фитопатогенами был поставлен эксперимент с искусственной инокуляцией растения пикноспорами фитопатогенов картофеля в двух вариантах. Вариант 1. Озонирование гриба на гифальный стадии (на стадии прорастания спор). Для получения гифальных стадий патогенов был произведен посев пикноспор исследуемых фитопатогенов в 3 чашках Петри: для каждого вида в 3-слой- ном фильтре оформлены отверстия диаметром 3 см (7-отверстный на площади чашки), в которые налит картофельно-глюкозный агаровый раствор и для стимуляции прорастания спор помещены высечки листа картофеля устьицами вверх. Инокуляция проведена 1 мл водной суспензией пикноспор фитопатогенов — в каждое отверстие (в 1 мл около 3–4 × 10 ^ 3 спор (подсчитано в камере Горяева).

Чашки Петри с приготовленным материалом поместили в аппарат «Климатостат Р-1», с определенными параметрами освещения (25 Вт), температуры (22 °C), влажности (90 %) — оптимальные условия для прорастания спор микромицетов. Известно, что в оптимальных условиях среды для прорастания спор требуется определенный период, например, для видов рода Alternaria на свету и при повышенной влажности — 40 мин. Исследуемые виды фитопатогенов картофеля для прорастания пикноспор требуют повышенной влажности. Увлажненный фильтр в чашках Петри обеспечивал высокую степень влажности среды для прорастания спор.

Учитывая, что временной интервал прорастания спор у разных видов фитопатогенов различен, время прорастания и развития гифальных стадий отслеживали через следующие промежутки времени: через 1, 2, 3 ч после инокуляции методом микроскопирования. Прорастание спор и развитие гиф отмечено в среднем через 2–3 ч. Вариант 2. Озонирование гриба на стадии пикно- спор. Известно, что период полураспада озона составляет 30–40 мин. Поэтому через час после озонирования были открыты вытяжные воздуховоды. Чашки Петри обоих вариантах были перенесены снова в аппарат «Климатостат Р-1» в оптимальные условия для проращивания сохранившихся пикноспор, образования кондиеносцев, конидий, спор.

Результаты исследований. В результате микроскопирования зараженных высечек листа картофеля и анализа стадий развития патогенов на культуральной среде (по 7 высечек в каждой из 3 чашек Петри для каждого исследованного фитопатогена) было выявлено следующее:

1) в первом варианте эксперимента после озонирования гифальных стадий грибов и последующего внесения инокулированных вырезок листа картофеля в оптимальные условия большая часть, около 80 %, гиф грибов имела деструктивное состояние (деградация содержимого, деформированные стенки гифов), однако некоторые пикноспоры имели ростковые трубки до 20 %. Это можно объяснить следующим образом: существует разновременное прорастание спор как способ сохранения вида. Споры, не проросшие до озонирования, сохранились, а после озонирования при оптимальных условиях прорастали, образуя гифы гриба;

2) во втором варианте после озонирования не отмечено прорастания пикноспор, только после внесения чашек Петри снова в климатостат в оптимальные условия, наблюдали обильное прорастание спор и формирование мицелия фитопатогенов. Отмечена индивидуальная реакция на озонирование не проросших спор до озонирования.

Литература

1. Анисимов Б. В. Европейские технологии — российским картофелеводам // Картофель и овощи. 2013. № 6. С. 31.

2. Бурдакова М. В. Больные фитофторной клубни являются передатчиками болезни // Вестник овощеводства и картофеля. 1941. № 2. С. 87–93.

3. Бутов А. В., Боева О. Ю. Экологически безопасный картофель // Картофель и овощи. 2013. № 5. С. 25–26.

4. Вакуленко В. В. Высокий урожай здоровых клубней с регуляторами роста от. «НЭСТМ» // Картофель и овощи. 2013. № 4. С. 27–28.

5. Горленко М. В. Мир растений. М. : Просвещение, 1991. Т. 2. 479 с.

6. Дубинин С. В. Как получить высокий урожай картофеля // Картофель и овощи. 2013. № 2. С. 21–22.

7. Молчанова Е. Я. Сорт, технология и комплексная защита — основа высоких урожаев // Картофель и овощи. 2013. № 2. С. 21–22.

8. Новотельнова Н. С., Пыстина К. А., Голубева О. Г. Переноспоровые грибы — патогены культуральных растений в СССР. Л. : Наука, 1979. 151 с.

9. Ростовцев С. Н. Фитопатология. Болезни и повреждения растений. М. : Типография императорского Московского Университета, 1908. 403 с.

10. Симаков Е. А., Анисимов Б. В., Чугунов В. С., Шашилова О. Н. Картофель России : ресурсы и ситуация на рынке // Картофель и овощи. 2013. № 3. С. 24–25. 65 Овощеводство и садоводство. Аграрный вестник Урала № 3 (121), 2014 г. Аграрный вестник Урала № 3 (121), 2014 г.

11. Симаков Е. В. Хозяева родной земли // Картофель и овощи. 2013. № 6. С. 31.

12. Чепуштанова О. В. Интенсификация биоресурсного потенциала свиней при введении пробиотических кормовых добавок в рационы питания : дис. … канд. биол. наук. Екатеринбург, 2010. 185 с.

13. Черемисинов Н. А. Общая патология растений. М. : Высшая школа, 1973. 350 с. 2013.

110
0
7 Мая, 2019
Ваш комментарий будет первым