Чувствительность возбудителя карликовой ржавчины ячменя (Puccinia hordei G.H. Otth.) к фунгицидам – производным триазолов и стробилуринов

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

Снижение чувствительности возбудителя заболевания к действующему веществу фунгицидов является естественным и непрерывным процессом, позволяющим фитопатогену адаптироваться к агрессивным условиям. Накопление в популяции рас со сниженной чувствительностью приводит к резистентности, что в свою очередь становится серьезной проблемой неэффективной защиты и потери урожая. В мире зарегистрирована резистентность у более чем 250 видов фитопатогенов к 30 фунгицидам из различных химических классов – бензимидазолов, триазолов, ацилаланилов, фенилпирролов и др. [1–3]. Несмотря на сложное положение, влияние токсикантов на структуру популяции фитопатогенов до сих пор мало изучено. Известно, что быстро растущие популяции, имеющие 5–6 и более генераций в год, способны в несколько раз быстрее накапливать слабо чувствительные клоны, что приводит к стремительному развитию устойчивости [4].

Для южного региона страны контроль уровня резистентности возбудителей болезней озимого ячменя к фунгицидам является особенно актуальным. Это связано с тем, что регион является лидером по производству зерна и использованию для защиты химических фунгицидов, а устойчивость фитопатогенов к препаратам может привести к значительным потерям урожая.

Одним из наиболее вредоносных фитопатогенов ячменя является возбудитель карликовой ржавчины [5, 6]. В России болезнь встречается во всех зонах выращивания культуры. Наиболее вредоносна она на Дальнем Востоке, в районах Восточной и Западной Сибири, Северного Кавказа, Поволжья, Центрального– Черноземья [7]. При сильном поражении потери урожая могут составлять от 20 до 80% [8].

Широкое распространение и высокая вредоносность фитопатогена требуют разработки эффективной системы защиты, в том числе и с использованием фунгицидов. В государственном каталоге пестицидов и агрохимикатов, разрешенных для применения на территории РФ, против возбудителя P. hordei зарегистрировано более 80 препаратов на основе действующих веществ, производных триазолов и стробилуринов [9]. Применение фунгицидов на их основе обеспечило фитосанитарную стабильность посевов в 1980–1990 гг. и обеспечивает ее до настоящего времени [10]. Согласно рейтингу FRAC, риск возникновения резистентности патогенов к данным классам оценивают соответственно как средний и высокий [10, 11].

Для ржавчинных грибов, в том числе и возбудителя P. hordei, особенно актуально проведение постоянных исследований в области развития резистентности, поскольку для популяции гриба характерна быстрая смена генераций, что может способствовать накоплению устойчивых генотипов в популяции и снижению контроля над патогеном.

По данным ФГБУ Россельхозцентра, в 2023 г. на территории РФ на озимых зерновых культурах возбудитель карликовой ржавчины был обнаружен на площади 1.01 тыс. га, защитные мероприятия проведены на площади 1.09 тыс. га [12]. Часто используемыми являлись фунгициды из группы азолов (43.6% от общего расхода) и стробилуринов (4.4%). Наиболее востребованными были 2-компонентные фунгициды на основе действующих веществ пропиконазол + тебуконазол, пропиконазол + ципрконазол и др. [13].

Цель работы – определение чувствительности северокавказской популяции возбудителя карликовой ржавчины ячменя (Puccinia hordei G.H. Otth.) к фунгицидам – производным триазолов и стробилуринов (препаратам Амистар Голд, СК; Амистар Экстра, СК; Балий, КМЭ; Деларо, КС).

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводили в тепличном комплексе “Федерального научного центра биологической защиты растений” на восприимчивом к карликовой ржавчине озимом ячмене сорта Виват селекции аграрного научного центра “Донской”. Для проведения опыта в теплице были организованы оптимальные условия как для роста растений ячменя озимого, так и для развития возбудителя карликовой ржавчины: температура – 18–22°C, освещенность – 12–15 тыс. лк со сменой дня и ночи (16/8 часов) [14].

Объектом исследования был биотрофный гриб Puccinia hordei Otth., вызывающий карликовую ржавчину ячменя. Материалами исследования являлись двухкомпонентные фунгициды, содержащие в своем составе различные соотношения действующих веществ из групп триазолов и стробилуринов, разрешенных к применению на территории РФ: Балий, КМЭ (азоксистробин 120 г/л + пропиконазол 180 /л); Деларо, КС (протиоконазол 175 г/л + трифлоксистробин 150 г/л); Амистар Экстра, СК (азоксистробин 200 г/л + ципроконазол 80 г/л); Амистар Голд, СК (азоксистробин 125 г/л + дифеноконазол 125 г/л) [9].

Семена восприимчивого сорта высевали в вазоны объемом 0.5 л и при появлении всходов искусственно инфицировали северокавказской популяцией возбудителя болезни [14]. Обработку фунгицидами проводили при развитии фитопатогена не более 5%.

Для определения чувствительности патогена к токсикантам для каждого препарата использовали несколько норм применения: 50, 100, 150 и 200% (рекомендуемая норма применения принята за 100%), также был предусмотрен контроль без обработки. Биологическую эффективность определяли через 7 сут после обработки по количеству пустул патогена на листе с типом реакции 3 балла, расчет проводили по формуле Аббота [15]. Чувствительность возбудителя карликовой ржавчины к фунгицидам определяли по показателям СК₅₀ (средняя смертельная концентрация, вызывающая гибель 50% пустул) и СК₉₅ (средняя смертельная концентрация, вызывающая гибель 95% пустул) путем построения пробит-регрессии с использованием программного обеспечения Statgraphics 19.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Было установлено, что использование разных норм применения изученных препаратов влияло на количество пустул карликовой ржавчины на листе.

На растениях озимого ячменя, обработанных фунгицидом Балий, КМЭ, с увеличением нормы применения препарата среднее количество пустул на листе с типом реакции 3 балла снижалось от 5.8 шт. (норма применения 50%) до полного их отсутствия (нормы применения 150, 200%). При рекомендованной норме (100%) среднее количество пустул составило 0.8 шт. В контроле (без обработки) величина этого показателя достигала 46.0 шт./лист (рис. 1а).

 

Рис. 1. Изменение среднего количества пустул карликовой ржавчины ячменя на листе под действием фунгицидов: (а) – Балий, КМЭ, (б) – Деларо, КС, (в) – Амистар Экстра, СК, (г) – Амистар Голд, СК.

 

На растениях ячменя, обработанных фунгицидом Деларо, КС, с увеличением нормы применения препарата среднее количество пустул на листе снижалось от 10.4 шт. (норма применения 50%) до полного их отсутствия (нормы применения 150, 200%). При рекомендованной норме (100%) количество пустул на листе составило 1.3 шт. В контроле (без обработки) величина этого показателя достигала 46.1 шт./лист (рис. 1б).

На растениях ячменя озимого, обработанных фунгицидом Амистар Экстра, СК, с увеличением нормы применения препарата среднее количество пустул на листе снижалось от 9.8 шт. (норма применения 50%) до полного их отсутствия (нормы применения 150, 200%). При рекомендованной норме (100%) среднее количество пустул на листе составило 1.5 шт. В контроле (без обработки) величина этого показателя достигала 47.1 шт./лист (рис. 1в).

На растениях ячменя озимого, обработанных фунгицидом Амистар Голд, СК, с увеличением нормы применения препарата среднее количество пустул на листе снижалось от 6.9 шт. (норма применения 50%) до полного их отсутствия (нормы применения 150, 200%). При рекомендованной норме (100%) среднее количество пустул на листе составило 0.8 шт. В контроле (без обработки) величина этого показателя достигала 46,5 шт./лист (рис. 1г).

Таким образом, при опрыскивании растений ячменя изученными фунгицидами с нормами применения, превышающими рекомендуемую (150, 200%), отмечено полное подавление спороношения гриба. В опыте с использованием препаратов Деларо, КС и Амистар Голд, СК были выявлены ярко выраженные некрозы (рис. 2а). На растениях, обработанных фунгицидами Балий, КМЭ и Амистар Экстра, СК, отмечали хлорозы (рис. 2б).

 

Рис. 2. Симптомы подавления спороношения карликовой ржавчины на растениях ячменя озимого, обработанных фунгицидом: (а) – Деларо, КС, (б) – Балий, КМЭ.

 

Биологическая эффективность против карликовой ржавчины у всех фунгицидов была высокой (рис. 3). При обработке растений ячменя озимого пониженной нормой применения (50%) эффективность препарата Деларо, КС составила 78.1, Амистар Экстра, СК – 79.2, Амистар Голд, СК – 85.3, Балий, КМЭ – 87.3%. При обработке рекомендованной нормой применения эффективность фунгицида Амистар Экстра, СК составила 96.9, Деларо, КС – 97.0, Балий, КМЭ – 98.3, Амистар Голд, СК – 98.5%.

 

Рис. 3. Биологическая эффективность фунгицидов против северокавказской популяции возбудителя карликовой ржавчины ячменя при использовании различных норм применения.

 

Повышенные нормы применения (150, 200%) способствовали полному подавлению развития карликовой ржавчины ячменя, биологическая эффективность изученных препаратов составила 100%.

Оценку чувствительности возбудителя карликовой ржавчины ячменя к фунгицидам проводили путем расчета СК₅₀ и СК₉₅. В варианте с использованием препарата Деларо, КС величины этих показателей составили 64.5 и 123.6 мг/мл соответственно, для рекомендованной концентрации в рабочем растворе они были равны 109.5 и 137.7 мг/мл. Например, СК₅₀ в варианте оказалась в 1.7 раза меньше в сравнении с СК₅₀ в рабочем растворе, а СК₉₅ – в 1.1 раза меньше. Полученные результаты доказали высокую чувствительность северокавказской популяции возбудителя карликовой ржавчины ячменя к действующим веществам фунгицида Деларо, КС.

В варианте с использованием препарата Амистар Экстра, СК величины СК₅₀ и СК₉₅ составили 54.9 и 105.7 мг/мл соответственно, для рекомендованной концентрации в рабочем растворе – 94.3 и 118.6 мг/мл. СК₅₀ в этом варианте, как и в варианте с Деларо, КС, оказалась в 1.7 раза меньше в сравнении с СК₅₀ в рабочем растворе, а СК₉₅ – в 1.1 раза меньше.

В варианте с использованием препарата Амистар Голд, СК величины СК₅₀ и СК₉₅ составили 64.2 и 117.5 мг/мл соответственно, для рекомендованной концентрации в рабочем растворе – 121.3 и 152.5 мг/мл. СК₅₀ в варианте оказалась в 1.9 раза меньше в сравнении с СК₅₀ в рабочем растворе, а СК₉₅ – в 1.3 раза меньше.

В варианте с использованием препарата Балий, КМЭ величины СК₅₀ и СК₉₅ составили 62.6 и 116.2 мг/мл соответственно, для рекомендованной концентрации в рабочем растворе – 121.3 и 152.5 мг/мл. СК₅₀ в варианте, как и в варианте с Амистар Голд, СК, оказалась в 1.9 раза меньше в сравнении с СК₅₀ в рабочем растворе, а СК₉₅ – в 1.3 раза меньше.

Полученные результаты доказали высокий уровень чувствительности северокавказской популяции возбудителя карликовой ржавчины ячменя к фунгицидам на основе действующих веществ из триазолового (пропиконазол, протиоконазол, ципроконазол, дифеноконазол) и стробилуринового классов (азоксистробин, трифлоксистробин). В настоящее время риск возникновения резистентности у патогена низкий.

Механизм действия триазолов на фитопатогены заключается в подавлении биосинтеза стеролов, обеспечивающих рост и развитие клеточных стенок и мембран грибных клеток [16, 17]. Различные вещества из производных триазола действуют на разные этапы синтеза стеролов. Поэтому спектр активности веществ данного химического класса отличается. Пропиконазол, входящий в состав препарата Балий, действует как ингибитор синтеза стеролов [18], что в результате приводит к снижению жизнеспособности грибов. Дифеноконазол – действующее вещество препарата Амистар Голд – проникает в ткани растения, ингибируя рост субкутикулярного мицелия и снижая уровень спороношения патогена [19]. Протиоконазол, входящий в состав препарата Деларо, эффективен против широкого спектра заболеваний, обладая росторегулирующим действием [20]. Ципроконазол, являющийся действующим веществом в составе фунгицида Амистар Экстра, обладает специфической активностью против ржавчинных грибов, ингибируя биосинтез стеринов. Азоксистробин ингибирует митохондриальное дыхание, блокируя транспорт электронов в цепи цитохромов b и c1 [21].

Известны данные чувствительности северокавказской популяции возбудителя бурой ржавчины пшеницы к фунгицидам из данных классов. Например, для трехкомпонентного фунгицида (дифеноконазол 30 г/л + пропиконазол 120 г/л + флутриафол 60 г/л) отмечены максимально близкие величины СК₅₀ и СК₉₅ к рекомендованной концентрации в рабочем растворе (76.9 и 210.9 мг/мл соответственно), что подтверждало высокую эффективность препарата против болезни [22]. При этом, для двухкомпонентного фунгицида (пропиконазол 300 г/л + тебуконазол 200 г/л) установлено снижение чувствительности популяции P. triticina, величина СК₉₅ составила 443.9 мг/мл, что в 2.3 раза превышало рекомендованную концентрацию в рабочем растворе [23].

Существует сдвиг чувствительности возбудителя P. triticina к тебуконазолу. Рекомендуемая норма применения препарата уже не обеспечивает эффективной защиты, величина СК₉₅ существенно превышает рекомендованную концентрацию в рабочем растворе [1].

Для комбинированного препарата (пираклостробин 62.5 г/л + эпоксиконазол 62.5 г/л) величины СК₅₀ и СК₉₅ составили 61.7 и 128.4 мг/мл соответственно, что было близко к рекомендованной концентрации в рабочем растворе (65.7 и 125 мг/мл) и доказывало высокую чувствительность популяции возбудителя к токсиканту [23].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, на основе результатов исследования установлена высокая биологическая эффективность изученных фунгицидов (Амистар Голд, СК; Амистар Экстра, СК; Балий, КМЭ; Деларо, КС) против карликовой ржавчины. При обработке растений озимого ячменя рекомендованной нормой применения (100%) эффективность фунгицидов составила >96.9%.

Повышенные нормы применения (150, 200%) способствовали полному подавлению развития карликовой ржавчины ячменя, биологическая эффективность изученных препаратов составила 100%.

Доказана высокая чувствительность северокавказской популяции возбудителя P. hordei к действующим веществам изученных фунгицидов. Величина СК₅₀ препаратов Деларо, КС и Амистар Экстра, СК была в 1.7 раза меньше в сравнении с СК₅₀ в рекомендуе- мом рабочем растворе, СК₉₅ – в 1.1 раза меньше. Для фунгицидов Амистар Голд, СК и Балий, КМЭ показатели СК₅₀ и СК₉₅ были в 1.9 и 1.3 раза меньше соответственно в сравнении с рекомендуемым рабочим раствором.

Полученные результаты дают понимание уровня чувствительности северокавказской популяции P. hordei к токсикантам, что позволяет спрогнозировать развитие резистентности к фунгицидам, имеющим в составе действующие вещества из триазолового и стробилуринового классов, а также научно обосновать стратегию защитных мероприятий.

Об авторах

М. С. Гвоздева

Федеральный научный центр биологической защиты растений

Автор, ответственный за переписку.
Email: maria-v23@mail.ru
Россия, 350039 Краснодар, п/о 39

А. В. Данилова

Федеральный научный центр биологической защиты растений

Email: maria-v23@mail.ru
Россия, 350039 Краснодар, п/о 39

О. А. Кудинова

Федеральный научный центр биологической защиты растений

Email: maria-v23@mail.ru
Россия, 350039 Краснодар, п/о 39

В. Д. Руденко

Федеральный научный центр биологической защиты растений

Email: maria-v23@mail.ru
Россия, 350039 Краснодар, п/о 39

Г. В. Волкова

Федеральный научный центр биологической защиты растений

Email: maria-v23@mail.ru
Россия, 350039 Краснодар, п/о 39

Список литературы

Дополнительные файлы