Анотація до роботи:

Крючкова Л.О. Хвороби озимої пшениці, які спричиняються некрот-рофними грибними патогенами, та методи їх діагностики.

Дисертація (рукопис) на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 06.01.11. – фітопатологія. – Національний аграрний університет, Київ, 2007.

Дисертацію присвячено дослідженню хвороб озимої пшениці, які спричиняються некротрофними грибними патогенами. Це хвороби кореневої системи (офіобольоз, звичайна або гельмінтоспоріозна та фузаріозна кореневі гнилі), прикореневої частини стебла (церкоспорельоз, ризоктоніоз і побуріння основи стебла (фузаріоз)), колоса (фузаріоз та септоріоз) та листя (септоріоз).

Ознаки ураження рослин озимої пшениці некротрофними грибними патогенами у різні стадії розвитку рослин часто є причиною неоднозначного тлумачення, що пояснюється тим, що супроводжується воно, як правило, відмиранням тканини (некрозами). Незважаючи на подібність симптомів, хвороби кореневої системи (офіобольоз, звичайна, або гельмінтоспоріозна, та фузаріозна кореневі гнилі) та прикореневої частини стебла (церкоспорельоз, ризоктоніоз та побуріння основи стебла (фузаріоз)) характеризуються різною шкідливістю для рослин.

За специфічністю прояву окремих хвороб коренів та прикореневої частини стебла складено систему візуальних ознак, що стало основою оригінального визначника хвороб у вигляді двох дихотомічних ключів для діагностики хвороб у фазах сходів – трубкування та повної стиглості.

Правильність візуальної діагностики є важливою передумовою подальших діагностичних процедур для завершення тріади Коха з виділенням збудників у чисту культуру, зараження ними здорових рослин і подальшої реізоляції патогенів. У результаті проведених досліджень удосконалено методи ізоляції збудників офіобольозу, церкоспорельозу, ризоктоніозу та створення штучних інфекційних фонів, що є важливою передумовою для дослідження структури популяцій збудників і контролю за зміною їхньої патогенності.

При застосуванні розроблених методів діагностики хвороб, ізоляції збудни-ків та створення штучних інфекційних фонів проведено дослідження по вивченню характеру взаємодії некротрофних грибних патогенів з рослинами озимої пшениці. Встановлено, що збудники окремих хвороб коренів та прикореневої частини стебла характеризуються різним ступенем фізіологічної спеціалізації.

Досліджено фізіологічні реакції, які відбуваються у рослинах озимої пшениці під впливом зараження некротрофними грибними патогенами, а також при обробці регуляторами росту природного походження. Встановлено, що характер цих змін залежить як від виду патогена, так і від природи препарату. Показано, що важливим якісним показником стійкості рослин пшениці проти церкоспорельозу можуть бути механічні бар'єри – папіли.

Доведено, що, застосовуючи регулятори росту у сумішах із фунгіцидами для передпосівного протруювання насіння при правильно підібраному співвідношенні компонентів можна оптимізувати хімічний метод захисту рослин пшениці від хвороб.

1. Основними хворобами кореневої системи озимої пшениці в Україні є офіобольоз, звичайна (гельмінтоспоріозна) та фузаріозна кореневі гнилі; прикореневої частини стебла – церкоспорельоз, ризоктоніоз та побуріння основи стебла (фузаріоз); зерна і колоса – фузаріоз та септоріоз. Збудники даних хвороб у життєвому циклі мають некротрофну фазу, тому основним симптомом у них є некроз, що ускладнює їхню діагностику.

2. Характерні прояви окремих хвороб коренів та прикореневої частини стебла у фазах сходів – трубкування та повної стиглості покладено в основу розробленого нами оригінального визначника хвороб у вигляді двох дихотомічних ключів, який дозволяє з високою точністю діагностувати хворобу у відповідні фази розвитку пшениці. Доказано важливість візуальної діагностики як необхідного етапу встановлення етіології хвороби.

3. Внаслідок ураження кореневої системи та прикореневої частини стебла озимої пшениці хворобами відмічено зниження таких показників продуктивності як продуктивна кущистість, кількість зерен у колосі та маса 1000 зерен. Під впливом офіобольозу продуктивна кущистість зменшувалася на 9,1%, кількість зерен у колосі – на 48,4%, маса 1000 зерен – на 12,5%. Із захворювань прикореневої частини стебла найбільш шкідливим є церкоспорельоз, при ураженні яким зниження маси 1000 зерен досягало 26,9%. Ризоктоніоз призводив до зменшення кількості зерен у колосі (на 13,2%). Побуріння основи стебла (фузаріоз) не спричиняло суттєвого зниження показників продуктивності.

4. У фазі сходів внаслідок ураження офіобольозом, звичайною або гельмінтоспоріозною та фузаріозною кореневими гнилями знижувалися ростові параметри рослин. Під впливом фузаріозної інфекції зменшення маси коренів досягало 36,4%, маси проростка – 20,9%, офіобольоз призводив до зниження цих показників, відповідно, на 19,7 і 23,0%, звичайна (гельмінтоспоріозна) коренева гниль – на 9,2 і 25,5%.

5. Розроблено метод ранньої діагностики хвороб прикореневої частини стебла (церкоспорельозу, ризоктоніозу та фузаріозу). В уражених тканинах колеоптиля та піхв перших справжніх листків методом прямої мікроскопії виявлено характерні особливості розташування міцелію збудників. Зокрема, при ураженні церкоспорельозом (збудники Oculimacula yallundae (Wallwork & Sponer) Crous & W. Gams та O.acuformis (Boerema, R.Pieters & Hamers) Crous & W. Gams) формуються так звані „інфекційні подушечки”, з'єднані поміж собою тонкими гіфами (від 2,5 до 3,5 м); при ураженні ризоктоніозом гіфи збудника (Rhizoctonia cerealis Van der Hoeven) товсті (до 8 м), хаотично обплутують поверхню листкової піхвочки; ураження грибами роду Fusarium Link проявляється у вигляді „лапок”, ширина гіф середня (від 3 до 6 м). Аналогічний метод розроблено для діагностики хвороб кореневої системи (офіобольозу, звичайної (гельмінтоспоріозної) та фузаріозної кореневих гнилей).

6. Вперше в Україні, поряд з виявленим раніше паразитизмом на листках озимої пшениці, відмічено поширення септоріозу колоса (збудник Stagonospora nodorum (Berk.) Castellani & E.G.Germano) на насінні.

7. Удосконалено метод ізоляції збудників церкоспорельозу у чисту культуру та ідентифікації їх видової належності. Аналіз уражених зразків озимої пшениці із різних ґрунтово - кліматичних зон України дозволив встановити, що в Степу і Західному Лісостепу переважає вид O. yallundae, а в Поліссі та Північному Лісостепу - O. acuformis.

8. Розроблено систему діагностики офіобольозу, яка включає, крім візуального виявлення хвороби на рослинах пшениці, ізоляцію збудника Gaeumannomyces graminis (Sacc.) von Arx & Olivier var. tritici Walker в чисту культуру та встановлення його патогенності.

9. Для дослідження патогенності некротрофних грибних патогенів-збудників хвороб озимої пшениці запропоновано спеціальні тести, в основу яких покладено оригінальну методику, яка включає ізоляцію збудників, їхнє вирощування на штучних живильних середовищах, зараження насіння (проростків) пшениці. Визначено терміни, необхідні для зараження та розроблено методи і шкали обліку окремих хвороб. Показано, як використання даної методики дозволяє досліджувати взаємодію рослина – патоген на фізіологічному та генетичному рівнях в усіх патосистемах озима пшениця – некротрофний грибний патоген.

10. Доведено, що кореневу систему пшениці часто заселяють непатогенні штами F. oxysporum Schlecht. emend Snyd. et Hans., F. solani (Mart.) Appel et Wollenw. emend Snyd. et Hans., та F. sporotrichiella Billaj, які поселяються на відмерлих тканинах як вторинні колонізатори. Серед ізолятів F. graminearum Schwabe та F. culmorum (W.G.Smith)Sacc., виділених із кореневої системи, непатогенних не виявлено. Всі ізоляти F. graminearum та F. oxysporum, виділені із зерна, були також патогенними.

11. Лабораторне тестування десяти сортів озимої пшениці на стадії проростків показало, що за стійкістю проти ураження Fusarium spp. їх можна розділити на стійкі, відносно стійкі та сприйнятливі. При зараженні грибом F. graminearum стійких та відносно стійких сортів активація фізіологічних реакцій, спрямованих на підвищення стійкості, проявляється у підвищення вмісту саліцилової кислоти в листках проростків та зниженні вмісту етилену. При зараженні сприйнятливих сортів ці процеси були протилежними.

12. При обробці проростків пшениці регуляторами росту природного походження, зокрема створених на основі продуктів термофільного метанового бродіння (ПТМБ) та 50% екстракту морської водорості Ascophillum nodosum (Kerry Enhancer 50) відмічено підвищення стійкості та толерантності рослин до хвороб кореневої системи та прикореневої частини стебла пшениці, що проявлялося у зниженні розвитку хвороб та інтенсифікації процесів росту рослин, чим нівелювався негативний вплив патогенів на ці процеси.

13. Встановлено, що препарати ПТМБ і Kerry Enhancer 50 активують в рослинах пшениці фізіологічні реакції, спрямовані на підвищення стійкості, дещо відмінного характеру, ніж ті, що відбуваються у стійких сортах під впливом зараження. Характер цих змін залежав як від виду збудника, так і від природи препарату.

14. На фоні зараження проростків озимої пшениці грибом O. yallundae в клітинах колеоптиля та піхв перших справжніх листків відмічено утворення нових середньорухливих ізоформ пероксидази, що стимулює формування захисних механічних структур – папіл. Встановлено, що головну роль у захисті відіграють великі непроникні папіли. При відборі стійких проти церкоспорельозу форм пшениці великі непроникні папіли можна використовувати як маркери стійкості на початкових етапах патогенезу.

15. Обробка проростків пшениці препаратами ПТМБ і Kerry Enhancer 50 посилювала процес утворення папіл, проте ПТМБ стимулював їх утворення більш інтенсивно. Під впливом ПТМБ затримувалася некротизація уражених тканин, що пояснюється високим вмістом в препараті речовин гормональної природи. Обробка ж препаратом Kerry Enhancer 50 сприяла локалізації патогена у вигляді дрібних плям, що свідчить про наявність у складі препарату речовин, які безпосередньо пригнічують збудника.

16. Оптимізація хімічного захисту рослин пшениці проти хвороб кореневої системи, прикореневої частини стебла та зерна озимої пшениці полягає у застосуванні комплексів препаратів, до складу яких входять регулятори росту та фунгіциди. Встановлено, що біологічна ефективність таких комплексів не знижується при правильно підібраному співвідношенні компонентів. У наших дослідженнях застосування регулятора росту ПТМБ (3,18 кг/т) у суміші із протруйником Вітавакс 200ФФ (3 л/т) для передпосівного протруювання насіння пшениці не тільки не призводило до зниження біологічної ефективності останнього, а й супроводжувалося поліпшенням ростових параметрів пшениці на початкових етапах її розвитку (на 18,0- 30,0%).

Публікації автора:

1. Яворська В.К., Драговоз І.В., Крючкова Л.О., Курчій Б.О. та ін. Регулятори росту на основі природної сировини та їх застосування в рослинництві. – К.: Логос, 2006. – 176 с. (особистий внесок здобувача: написання окремих глав (ст. 113-121), підготовка монографії до друку).

2. Манжула Л.О, Кушнірьова С.М. Виявлення грибів збудників кореневих гнилей у ґрунті під посівами озимої пшениці // Захист рослин. – 1994. – Вип. 41. – С. 21 – 23 (особистий внесок здобувача: проведення лабораторних досліджень, узагальнення експериментальних даних, написання статті)

3. Bateman G.L., Dyer P.S., Manzhula L. Development of apothecia of Tapesia yallundae in contrasting populations selected by fungicides // European Journal of Plant Pathology. – 1995. – 101, №6. – P.695 – 699 (особистий внесок здобувача: проведення досліджень, узагальнення даних)

4. Манжула Л.О. Нові протруйники насіння зернових культур та їх вплив на насіннєву інфекцію // Захист і карантин рослин. – 1996. – Вип. 43. – С. 26 –31.

5. Крючкова Л.О. Збудники кореневих гнилей // Захист рослин. – 1998. – № 5. – С. 9 – 10.

6. Крючкова Л.О. Фузаріоз колоса // Захист рослин. – 1998. – № 8. – С. 6 – 7.

7. Крючкова Л.О. Офіобольоз пшениці // Захист рослин. – 1998. – № 10. – С.3.

8. Крючкова Л. О. Діагностика хвороб пшениці // Захист рослин. – 1999. – № 1. – С.6 – 7.

9. Крючкова Л.О. Офіобольоз чи церкоспорельоз. Діагностика кореневих гнилей // Захист рослин. – 1999. – № 7. – С.7 – 8.

10. Крючкова Л.О. Мікофлора насіння пшениці // Захист рослин. – 1999. – № 10. – С.6.

11. Крючкова Л.О., Сторчоус І.М. Збудники кореневих гнилей і гербіциди // Захист рослин. – 1999. – № 11. – С.8 – 9 (особистий внесок здобувача: проведення досліджень, узагальнення експериментальних даних, написання статті).

12. Крючкова Л.О. Збудник церкоспорельозу // Захист рослин. – 2000. – №1. – С. 8 – 9.

13. Крючкова Л.О. Фузарії // Захист рослин. – 2000. – №7. – С.8 – 9.

14. Крючкова Л.О. Гриби роду Fusarium - збудники кореневих гнилей озимої пшениці // Захист і карантин рослин. – 2000. – Вип.46. – С.86 – 91.

15. Крючкова Л.О., Дударєва Г.Ф. Збудник звичайної кореневої гнилі // Захист рослин. – 2000. – №11. – С.10 – 11 (особистий внесок здобувача: проведено лабораторні дослідження, узагальнення експериментальних даних, написання статті).

16. Крючкова Л.О., Райчук Л.В., Михайленко С.В. Збудники фузаріозу колоса // Захист рослин. – 2001. – №3. – С.12 – 13 (особистий внесок здобувача: проведено аналіз результатів експериментальних досліджень, узагальнення даних, написання статті).

17. Крючкова Л.О., Дударєва Г.Ф. Патогенність ізолятів Bipolaris sorokiniana (Sacc) Shoemaker – збудника звичайної кореневої гнилі пшениці та стійкість сортів до хвороби // Захист і карантин рослин. – 2001. – Вип. 47. – С.31 – 39 (особистий внесок здобувача: проведено лабораторні дослідження, узагальнення експериментальних даних, написання статті).

18. Патент України № 35658С2. Композиція та спосіб передпосівної обробки насіння пшениці // І.В.Драговоз, В.К.Яворська, Л.О.Крючкова Бюл. №3 2001. – 3 с.

19. Крючкова Л.О. Церкоспорельоз пшениці. Два збудники чи дві хвороби? // Захист рослин. – 2002. – №1. – С. 6 – 7.

20. Крючкова Л.О., Драговоз І.В., Яворська В.К. Вплив ПТМБ на мікофлору насіння пшениці // Наукові записки Тернопільського педуніверситету. Сер. Біологія. – 2002. – №2(17). – С.59 – 63 (особистий внесок здобувача: проведено лабораторні дослідження, узагальнення даних, написання статті).

21. Довгаль З.М., Крючкова Л.О. Патогенність ізолятів Septoria tritici – збудника септоріозу листя озимої пшениці // Захист і карантин рослин. – 2002. – Вип. 48. – С.36 – 40 (особистий внесок здобувача: проведено лабораторні дослідження, узагальнення даних, написання статті).

22. Kryuchkova L., Dragovoz I., Yavorska V. Raichuk L. Fusarium species in wheat grain in Ukraine // J. Appl. Genet. – 2002. – 43A. – P.177 – 184 (особистий внесок здобувача: проведення польових і лабораторних досліджень, узагальнення експериментальних даних, написання статті).

23. Крючкова Л.О., Довгаль З.М. Особливості діагностики та обліку септоріозів озимої пшениці та їх розповсюдження в західному Лісостепу України // Захист і карантин рослин. – 2003. – Вип.49. – С.44 – 49 (особистий внесок здобувача: проведення лабораторних досліджень, узагальнення експериментальних даних, написання статті).

24. Крючкова Л.О. Гриби-збудники церкоспорельозу озимої пшениці, особливості їх ізоляції та ідентифікації // Захист і карантин рослин. – 2004. – Вип.50. – С.148 – 155.

25. Крючкова Л.О., Яворська В.К., Драговоз І.В., Маковейчук Т.І., Волкогон М.В. Формування папіл при церкоспорельозній інфекції та їх роль у формуванні стійкості проти хвороби // Физиология и биохим. культ. раст. – 2005. – 37, № 2. – С.152 – 159 (особистий внесок здобувача: проведення лабораторних досліджень, узагальнення експериментальних даних, написання статті).

26. Крючкова Л.О., Гладун Г.О., Драговоз І.В., Яворська В.К., Волкогон М.В., Маковейчук Т.І. Вплив регуляторів росту природного походження на індукцію стійкості проти церкоспорельозу у проростків озимої пшениці // Физиология и биохим. культ. раст. – 2005. – 37, № 5. – С.422 – 428 (особистий внесок здобувача: проведення лабораторних досліджень, узагальнення експериментальних даних, написання статті).

27. Крючкова Л.А., Маковейчук Т.И. Курчий Б.А. Синтез этилена листьями проростков озимой пшеницы различной устойчивости к фитопатогенам и полеганию // Физиология и биохим. культ. раст. – 2005. – 37, №3. – С.245 – 259 (особистий внесок здобувача: проведення лабораторних досліджень, узагальнення експериментальних даних, написання статті)

28. Крючкова Л.О. Особливості діагностики та шкідливість офіобольозної кореневої гнилі озимої пшениці // Захист і карантин рослин. – 2005. – Вип.51. – С.132 – 138.

29. Крючкова Л.А., Маковейчук Т.И., Яворская В.К., Курчий Б.А. Содержание салициловой кислоты у проростков озимой пшеницы при различной устойчивости к фитопатогенам // Физиология и биохим. культ. раст. – 2006. – 38, № 1. – С.45 – 52 (особистий внесок здобувача: проведення лабораторних досліджень, узагальнення експериментальних даних, написання статті).

30. Манжула Л.О. Вплив попередників озимої пшениці на заселеність ґрунту патогенними грибами // Тези доп. наук. конф. до 50-річчя відділу захисту рослин „Стан та перспективи використання агротехнічного методу в системах інтегрованого захисту рослин від шкідників і хвороб”. – Ін-т землеробства УААН. Київ, 25 – 28 жовтня 1994 р. – С. 21 – 22.

31. Крючкова Л.О. Діагностика хвороб прикореневої частини стебла зернових культур // Тези доп. наук.-практ. конф. молодих вчених і спеціалістів, присвяченої 50-річчю Інституту захисту рослин „Проблеми захисту рослин від шкідливих організмів в сучасних економічних та екологічних умовах”. – Київ, 13 – 14 березня 1996 р. – С.13.

32. Kryuchkova L. Stem-base diseases of wheat in Ukraine // Proceedings of an international conference held at the Brighton, UK, 13-16 November 2000. Vol.1. – P.113 – 118.

33. Kryuchkova L. Fungi of the genus Fusarium associated with foot and root rot of wheat in the Ukraine // 6^th European Fusarium Seminar & Third COST 835 Workshop of Agriculturally Important Toxigenic Fungi. – Berlin, Germany, 11 – 16 September 2000. – P.74.

34. Kryuchkova L., Dragovoz I., Yavorska V. Fusarium ear blight of wheat in Ukraine // Proc. Of 7^th European Seminar on Fusarium – Mycotoxins, Taxonomy and Pathogenicity. – Poznan, Poland, 4 – 7 September 2002. – P.100.

35. Dragovoz I., Kryuchkova L., Yavorskaya V., Volkogon N. The usage of thermophilic methane fermentation products in the complex of protective-stimulating compositions for presowing winter wheat seed treatment // Международная научно-практическая конференция “Новые технологии получения и применения биологически-активных веществ”. – Алушта, 20 – 25 мая 2002 г. – Сімферополь, 2002. – С.238.

36. Dragovoz I., Kryuchkova L., Yavorska V., Volkogon M. Some components of ethanol yeast industry waste can induce resistance to Tapesia yallundae in winter wheat // Proc. Of 5 th European workshop “Biotechnology of microalgae”. - Germany, 23 – 24 June 2003. – P. 34.

37. Крючкова Л.О., Маковейчук Т.І. Індукція стійкості до хвороб у проростків озимої пшениці під впливом препаратів комплексної дії // Тези II Міжнародної конференції „Онтогенез рослин у природному та трансформованому середовищі. Фізіолого-біохімічні та екологічні аспекти”. – Львів,18 – 21 серпня 2004 р.. – С.247.

38. Kurchii B., Kryuchkova L., Makoveychuk T. The role of ethylene and salicylic acid in the resistance of winter wheat to Fusarium species // V Симпозіум Україна – Австрія. Сільське господарство: наука і практика. – Київ, 9 – 11 вересня 2004 р. – С.89 – 90.

39. Драговоз И.В., Яворская В.К., Крючкова Л.А., Волкогон Н.В. Свойства комплексного препарата, созданного на основе биогумуса и микроэлементов // Тези Міжнар. конф. „Регуляция роста, развития и продуктивности растений”. - Минск, Беларусь, 26 – 28 октября 2005 г. – С.79.

40. Крючкова Л.А., Курчий Б.А., Маковейчук Т.И. Изменение содержания салициловой кислоты и этилена в проростках пшеницы при формировании устойчивости к некротрофным грибным патогенам // Тези Міжнар. конф. „Регуляция роста, развития и продуктивности растений”. - Минск, Беларусь, 26 – 28 октября 2005 г. – С.118.

41. Volkogon N., Dragovoz I., Kryuchkova L. Influence of plant growth regulator obtained on the basis of biocompost on growth parameters and phytopathogen resistance of winter wheat seedlings // XVII Intern. Botanical Congress. – Vienna, Austria, 17 – 23 July 2005. – P. 332.

42. Крючкова Л.О. Особливості виділення та ідентифікації видів роду Oculimacula – патогенів озимої пшениці // Матеріали ХІІ з'їзду Українського ботанічного товариства. – Одеса, 15 – 18 травня 2006 р.). – С. 227.

43. Драговоз І.В., Волкогон М.В., Крючкова Л.О., Яворська В.К. Зміна фітогормонального статусу при патогенезі у різних за стійкістю до фузаріозу сортів озимої пшениці // Матеріали ІХ Українського біохімічного з'їзду. – Харків, 24 – 27 жовтня 2006 р. – С.122.