Kazakh National Agrarian University

УДК: 635.63.632.4.631.234
На правах рукописи
Гамаль Ашур Ахмад Мохамед
Индуцирование устойчивости огуречных растений (Cucumis sativus L.) к
фузариозному увяданию в условиях защищенного грунта
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени доктора философии (Ph.D.)
по специальности 6D081100 – защита и карантин растений
Республика Казахстан
Алматы 2011
Работа выполнена в Казахском национальном аграрном университете
Научные консультанты: доктор биологических наук, профессор, академик
НАН РК Сагитов Абай Оразович
профессор патологии растений, университет Бинха,
факультет сельского хозяйства, АРЕ
Абду Махди Мохамед Махди
Рецензенты:
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Сарбаев Амангельды Таскалиевич
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Байракимов Сагидолла Избасарович
Защита диссертации состоится «03» августа 2011 г. в 1000 часов на
заседании диссертационного совета при Казахском национальном аграрном
университете по адресу: 050010, г. Алматы, пр. Абая 8. 1-ый корпус, ауд. 82.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке КазНАУ.
Ученый секретарь
д. с.-х. н., доцент
Тлеукулов А.Т.
2
ВВЕДЕНИЕ
Общее содержание работы: В диссертационной работе отражены данные
научных исследований по использованию биотических и абиотических агентов
для индуцирования устойчивости огурцов к фузариозному увяданию в
тепличных условиях. Применение наиболее эффективных биотических агентов
и тестирование их эффективности позволяет сократить использование
фунгицидов против фузариозного увядания огурцов в открытом и защищенном
грунте.
Актуальность темы. Огурцы (Cucumis sativus L.) являются одними из
наиболее важных овощных культур, которые относятся к семейству тыквенных.
Экономическое значение этой культуры проявляется, как и в местном
потреблении, так и с целью экспорта. Огурцы выращивают и в открытом, и в
защищенном грунте. Выращивание овощных культур в защищенном грунте
позволяет продлить их вегетационный период и защитить от неблагоприятных
условий, а также болезней и вредителей.
Огурцы являются одними из важных овощных культур в Египте, а также
Казахстане. Египет занимает восьмое место в мире по производству огурцов, в
2008 г. здесь было собрано 595732 тонн огурцов. Казахстан занимает 17 место в
мире по производству данных овощей, в 2008 г. в республике было собрано
268010 тонн огурцов. Мировое производство огурцов в 2008 г. составило
40млн. тонн (http://www.FAO.org).
Огурцы поражаются многими грибными патогенами и Fusarium oxysporum
Schlechtend. Fr. является одним из наиболее важных из них. По данным
Казахстанских ученых [Кулбыбаев 1974, Илюхин 1982, Карбозова 1993], гриб
Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum вызывает значительные потери урожая
огурцов в теплицах республики. Использование химических средств защиты от
этого заболевания оказывает отрицательное влияние на качественные
показатели урожая огурцов, поэтому разработка альтернативных подходов в
решении данной проблемы является актуальной.
В настоящее время перспективным направлением является использование
методов индуцирования устойчивости растений к болезням. Применение
которых активизирует физиологические и биохимические процессы и повысит
сопротивляемость растений к болезням. В качестве индукторов используют
биотические и абиотические агенты. Положительное действие их доказано на
многих культурах [Misaghi 1982, Lyon и Newton 1991]. В Казахстане
анологичные исследования до настоящего времени не проводились.
Диссертационная работа выполнена в 2008-2011 в Казахском
национальном аграрном университете, Казахском научно-исследовательском
институте защиты и карантина растений и Университете Бинха, Факультете
сельского хозяйства, Арабская Республика Египет.
Цель и задачи исследований. Цель работы - использование биотических
и абиотических агентов для индуцирования устойчивости огурцов к
фузариозному увяданию и изучение механизма их действия на биохимические
и анатомические показатели огуречного растения.
3
В соотвествии с указанной целью на исследования поставлены следующие
задачи:
1.Изоляция и идентификация гриба возбудителя фузариозного увядания
огурцов и тестирование его патогенности.
2. Изучение антагонистических свойств грибов и бактерий, а также
химических индукторов на рост мицелия и проростания спор гриба - Fusarium
oxysporum.
3. Изучение влияния антагонистических грибов и бактерий на поражение
огуречных растений фузариозным увяданием в вегетационных опытах в
теплице.
4. Изучение влияния химических индукторов на поражение огуречных
растений фузариозным увяданием в вегетационных опытах в теплице.
5. Оценка эффективности антагонистических грибов и бактерий, а также
химических индукторов против фузариозного увядания в производственных
условиях в защищенном грунте.
6. Изучение влияния обработки огуречных растений биотическими и
абиотическими агентами на биохимические показатели и анатомические
свойства корня огуречного растения.
7. Оценка эффективности биотичеких агентов в коммерческих продуктах
против фузариозного увядания в защищенном грунте.
Научная новизна: Впервые в Казахстане изучена возможность
использования биотических и абиотических агентов для индуцирования
устойчивости огуречных растений к фузариозному увяданию. Исследован
механизм их действия на биохимические и анатомические показатели
огуречного растения.
Теоретическая и практическая значимость результатов исследования:
Результаты настоящей диссертационной работы могут быть использованы как
лекционный материал для общих и специальных курсов, таких как: «Патология
растений», «Биологический контроль болезней растений», «Новые тенденции в
управлении патологиями растений» и «Динамика устойчивости растений к
болезням» в высших учебных заведениях по патологии растений,
- а также как материал для производства биологических средств борьбы в
коммерческих продуктах.
- В результатах диссертации представлена базовая информация,
необходимая для объяснения механизма индуцирования устойчивости огурцов
против фузариозного увядания.
- Результаты диссертации обеспечивают информационную базу, которая
необходима для проведения дальнейших исследований, связанных с
индукционной устойчивостью в патологии растений.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Отбор наиболее эффективных биотических и абиотических индукторов
против фузариозного увядания в лабораторных условиях.
2. Оценка эффективности отобранных биотических и абиотических
индукторов в теплице и в производственных условиях защищенного грунта.
4
3.Изучения механизма действия отобранных биотических и абиотических
агентов на биохимические и анатомические показатели огуречного растения.
4. Оценка эффективности биотических агентов при внесении их в
коммерческие продукты.
Апробация практических результатов работы. Основные полученные
данные и результаты диссертации докладывались и обсуждались на следующих
международных конференциях:
- Республиканская научно-теоретическая конференция «Сейфуллинские
чтения 5» Астана, Республика Казахстан, 2009.
- Международная научно-практическая конференция «Биологическое
разнообразие и устойчивое развитие природы и общества» Алматы, Республика
Казахстан, 2009.
-XIII. Чешская и Словацкая конференция по защите растений, Брно
Чешская Республика, 2009.
-Инновационное развитие аграрной науки в исследованиях молодых
ученых. Конференция КазНАУ, Алматы, Республика Казахстан, 2009.
- Республиканская научно-теоретическая конференция «Сейфуллинские
чтения 6» Астана, Республика Казахстан, 2010.
- Международная научно-практическая конференция «Интродукция,
сохранение биоразнообразия и использования растений» Бишкек, Республика
Кыргызстан, 2010.
- Международная научно-практическая конференция «Индустриальноинновационного развития агропромышленного комплекса: Современное
состояние и перспективы» Алматы, Республики Казахстан, 2010.
- Республиканская научно-теоретическая конференция «Сейфуллинские
чтения 7» Астана, Республика Казахстан, 2011.
Публикации по теме диссертации. Опубликованы 18 статей, тезисов и
докладов в журналах и трудах, международных и государственных
конференциях. Из них 7 статей были опубликованы в зарубежных журналах.
Один из них опубликован в международном журнале "Журнал биологической
науки", который имеет импакт-фактор (3.30) в США, и оценивается как
высокий уровень научной работы.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 154
страницах компьютерного тескта и состоит из введения, обзора литературы,
материалов и методов исследования, результаты исследований и обсуждение,
заключение, резюме на английском, казахском, русском и арабском языках,
список литературы включают 308 наименований. Работа содержит 37 рисунков
и 43 таблицы.
Автор выражает благодарность своим научным руководителям д.б.н.,
профессору, академику НАН РК А.О. Сагитову и профессору А.М.М. Махди и
научному консультанту к.б.н., доценту А.А. Джаймурзиной за ценные советы и
помощь при проведении исследований, и также всем сотрудникам «Казахского
научно-исследовательского института защиты и карантина растений».
Я выражаю благодарность всем коллегам факультета сельского хозяйства
университета Бинха, Египет
5
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
В обзоре литературы приводится анализ по актуальности фузариозного
увядания огурцов, восприимчивости огурцов-гибридов к фузариозному
увяданию. Перспективность использования биотических и абиотических
агентов в индуцировании устойчивости. Роль физиологобиохимических
аспектов в защитной реакции растений, таких как: фенолы, литических энзимы,
окислительных энзимы, изоэнзимы, лигнификация в обработанных корнях
растений и анатомические изменения в них.
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Исследования проводились в лабораторных условиях, в вегетационных
сосудах в условиях теплицы, а также в производственных условиях
защищенного грунта. Объектами исследования являлись – фузариоз огурца, его
возбудитель гриб Fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum (FOC), гибриды огурца
Сена1.
Изоляция и тестирование патогенности гриба, возбудителя фузариозного
увядания, проводились согласно триаде Коха, путем изоляции, проверки
патогенности и переизоляции, идентификации на основании культуральных и
морфологических признаков гриба (Билай, 1977). Вредоносность изучалась по
методике Liu et al., (1995).
Антагоностические свойства грибов и бактерий против возбудителя
фузариозного увядания изучались в лабораторных условиях по методике AbdEl-Moity (1985) и Bindu & Padma(2009).
Изучение действия 3-х концентрации химических индукторов на
устойчивость к фузариозному увяданию проводилось по методике (Bindu и
Padma(2009)].
1- Салициловая кислота, щавелевая кислота, лимонная кислота,
аскорбиновая кислота в концентрациях 2.5, 5.0 и 10.0 мM (семение обработки).
2- К2НРО4 в концентрациях 50, 100 и 200 мМ (семение обработки).
3- CoSO4 в концентрациях 1, 5 и 10 частей на миллион (семение
обработки).
4- KMnO4 и CaSO4) в концентрациях 1000, 2500 и 5000 частей на миллион
(почва обработки).
Оценка эффективности индуцирования устойчивости отобранными
биотическими и абиотическими агентами против фузариозного увядания
огурцов в вегетационных и производственных опытах проводилась согласно
методическим указаниям Maurhofer et al., (1995) и Park et al., (1991).
Исследования влияния биотических и абиотических агентов на
биохимические показатели, такие как: фенолы, литические энзимы,
окислительные энзимы определяли при помощи
ультрафиолетового
спектроника (SPECTRONIC 20-D)–спектрофотометра согласно методике Matta
& Dimond 1963, Monreal & Reese 1969, Ried & Ogryd-Ziak 1981 и Thomas &
Dutcher 1924.
6
Были определены Изоэнзимы, а также использовался гель
многоакриламида electrophoresis, была выполнена исключительно в
горизонтальной аппаратной системе 13 мм за минигель плиты (3100 series)
согласно методу, описанному Stegemann et al., 1985. Лигнификация в
обработанных корнях растений согласно Bjorkman 1956.
Для исследования анатомических показателей применялись общепринятые
методики по приготовлению тонких срезов на микротоме. Срезы исследовали и
фотографировали с помощью микроскопа [Johanson 1940]. Эффективность
антагонистических штаммов грибов и бактерий на различных материалахносителях (тальк, крахмал, масло парафин и альгинат натрия) и тестирование
их эффективности против фузариозного увядания в защищенном грунте
проводилось согласно методикам Fukui et al., [1994] и Pierson & Weller [1994].
При статистических исследованиях использовали методику Snedecor и Cochran
[1989].
7
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Изоляция и идентификация гриба, возбудителя фузариозного увядания
огурцов и тестирование их патогенности.
Для изоляции гриба, возбудителя фузариозного увядания были собраны
больные образцы растений с признаками увядания в теплицах Египта, городах
Калюбиа, Исмаилии, Бихера, а также в теплице в районе Алматы.
Изолированные грибы из каждого региона были обозначены как одна
популяция. На основании исследования их морфологических и культуральных
особенностей они были идентифицированы как гриб Fusarium oxysporum.
Тестирование патогенности изолятов из 5-х популяций гриба проводили в
условиях теплицы. Инокулировали здоровые семена огурца гибрида Сена 1, в
концентрациях 1×103, 1×104, 1×105, 1×106 и 1×107 конидий/мл. Все испытанные
изоляты Fusarium oxysporum проявили патогенность и вызывали симптомы
увядания. При увеличении плотности концентрации инокулюма увеличивалось
количество увядших растений. Наибольшую вирулентность изоляты проявили
при концентрации инокулята 1×10 7. Лучшие показатели по вирулентности
проявил изолят F.oxysporum №1, при концентрации 1×10 7 конидий/мл.,
который вызывал 100% увядание растений, в то время как изолят F.oxysporum
№4 при той же концентрации был менее вирулентным и вызывал 62.5%
увядания.
Изучался круг растений – хозяев F.oxysporum путем инокуляции грибом
F.oxysporum 6 культур из семейства тыквенных – огурцы, арбузы, дыня,
кабачки, люфа и канталупа. Ни на одной из этих культур, кроме огурцов, не
наблюдались симптомы увядания. В соответствии с этим повторно
изолированный из огурцов гриб был идентифицирован как F. oxysporum f.sp.
cucumerinum (FOC). Оценены на устойчивость к фузариозному увяданию 6
гибридов огурцов. В результате экперимента они были разделены на четыре
группы по устойчивости. Гибрид Сена 1, был отнесен к сильно
восприимчивому, количество зараженных растений на нем составило 95.83%.
Гибриды Аль-Заим и Хишам, были менее восприимчивыми, количество
больных растений 83.3 - 75.0% соответственно. К средне устойчивым отнесены
гибриды Dб 162 и Китайский, количество пораженных растений составило 50 и
29.33% соответственно. Высокую устойчивость проявил гибрид Dб164,
поражение увяданием составило 16.67%.
3.2 Влияние антогонистических грибов и бактерий на рост мицелия и
проростание спор гриба FOC в лабораторных условиях
3.2.1 Антогонистические свойства грибов
Из 50 грибов для экспериментов были отобраны 10 антагонистических
грибов. Как показали исследования (таблица 1, рисунок 1), все они проявили
неодинаковую антогонистическую активность. Лучшие антогонистические
действия по снижению роста мицелия FOC проявили грибы Т. harzianum3,
Trichoderma spp. и Т. viride1 опыт 1 (57.14, 55.33 и 54.79%) слабыми по
8
эффективности были грибы антагонисты Cheatomium globosum и Cheatomium
spp., котрые снижали рост мицелия всего на 27.67% и 29.48% соответственно.
Таблица – 1 Действие антагонистических грибов на рост мицелия FOC.
Обработка
T.harzianum 1
T. harzianum 2
T.harzianum 3
T. viride 1
T. viride 2
Trichoderma spp.
Ch. Bostrycoides
Ch. Globosum
Cheatomium spp.
Penicillium spp.
контроль
Рост (mm) Эффективность%
L.S.D. at 5%
26.3
52.44%
25.3
54.24%
23.7
57.14%
25.0
54.79%
27.7
49.91%
24.7
55.33%
35.0
36.71%
40.0
27.67%
39.0
29.48%
31.7
55.3
Обработка
5.99
42.68%
00.00
Рисунок 1 - Действие антагонистических грибов на рост мицелия FOC.
T.H.= Trichoderma harzianum, T.V = Trichoderma viride (1,2,3) номер изоляций, T.sp.= Trichoderma spp.,
C b.= Cheatomium bostrycoides, C sp. = Cheatomium spp. и C = контроль.
Изучались антагонистичекие свойства фильтратов этих 10 грибов при
концентрации от 10% до 50%. Результаты эксперимента показали, что
фильтраты всех протестированных изолятов грибов снижали рост мицелия и
проростания спор FOC. Все испытанные изоляты Trichoderma и Ch. bostrycoides
при 50%-ной концентрации эффективно подавляли рост мицелия FOC.
Trichoderma spp., Т. harzianum3 и Trichoderma viride1 при 50%-ной
концентрации были более эффективными и подавляли рост мицелия FOC на
91.50, 84.81 и 82.59% соответственно. В целом, рост мицелия и прорастание
9
спор FOC были снижены за счет увеличения концентрации фильтратов с 10%
до 50%.
3.2.2. Антагонистические свойства бактерий.
Из 75 видов бактерий для экспериментов было отобрано 14
антагонистических изолятов бактерий. Результаты исследований показали, что
более эффективными были изоляты P. fluorescens2, B. subtilis2, P. fluorescens3 и
Bacillus spp.2. Они показали высокую зону подавления роста мицелия FOC
(37.33, 35.67, 35.00 и 34.00 мм) соответственно. Положительные результаты
были и в вариантах S. marcensens2 и P. fluorescens1 (31.33 и 30.67 mm). Слабую
эффективность проявил Bacillus spp.3, он показал низкую зону подавления
роста мицелия (25.33 мм).
Изучены
антогонистические
свойства
фильтратов,
отобранных
бактериальных изолятов. Полученные результаты показали (рисунок 2 и 3), что
все они при 50% концентрации подавляли проростания спор FOC. Наиболее
эффективными были фильтраты P.putida, S. marcensens2, B. subtilis2 и Bacillus
spp.2, которые подавляли рост мицелия на 80.74, 80.37, 79.63 и 79.26 %
соответственно.
Хорошие результаты показали изоляты Pseudomonas fluorescens2 и Bacillus
spp.1, которые проявили одинаковую эффективность 77.41%. Отмечено, что
рост мицелия и проростания спор снижались за счет увеличения концентрации
фильтрата.
Рисунок 2 - Действие антагонистических бактерий фильтратов на рост на рост мицелия FOC.
B.Sut. = Bacillus subtilis, B.M. = Bacillus megtela, B. spp. = Bacillus spp. и (1, 2, 3) номер изоляций.
10
Рисунок 3 - Действие антагонистических бактерий фильтратов на рост мицелия FOC.
PF.= Pseudomonas fluorescens, S. = S.erratia marcensens, PP= Pseudomonas putida и (1, 2,3) номер изоляций.
3.2.3 Изучение действия химических индукторов на рост мицелия и
проростания спор FOC
Для эксперимента было отобрано 8 химических веществ (салициловая
кислота, щавелевая кислота, лимонная кислота, аскорбиновая кислота, К2НРО4,
CoSO4, CaSO4 и KMnO4) каждый из них испытывался в 3-х концентрациях.
Полученные результаты (рисунок 4) показали, что все испытанные химические
индукторы снижали рост мицелия и проростания спор FOC в различной
степени. Положительные результаты показали, что щавелевая кислота при
концентрации 5 мМ и 10 мМ. При этом полное подавление роста мицелия
отмечено при концентрации 10 мМ. Салициловая и аскорбинная кислоты при
концентрации 10 мм снизили рост мицелия на 75.9 и 62.59% соответственно.
Все испытанные химические вещества подавляли проростания спор.
11
Рисунок 4 - Эффективность различных химических индукторов на рост мицелия FOC.
Cit= лимонная кислота, As= аскорибиная кислота, Sa = Салициловая кислота, Ox= щавелевая кислота, C=
Контроль, 2= 5.0 мM и 3= 10 мM.
3.3 Влияние обработки семян огурцов антогонистическими грибами и
бактериями а также химическими индукторами на поражение
фузариозным увяданием в вегетационных опытах в условиях теплицы
3.3.1 Обработка семян антогонистическими грибами
Опыты проводились на искусственном инфекционном фоне на
восприимчивом к фузариозному увяданию гибрида огурца Сена1. В
экспериментах использовали 10 антагонистических
грибов. Полученные
результаты (таблица 2 и рисунок 5) показали, что все протестированные
антогонистические
грибы снижали степень развития заболевания по
сравнению с контролем. Лучшими изолятами были Т. harzianum3, Trichoderma
spp. и Ch.bostrycoides, которые показали снижение степени заболевания на
93.00, 92.33 и 90.00% соответственно.
Таблица - 2 влияние обработки семян огурцов с антагонистическими
грибами против болезни фузариозного увядания
Обработка
T.harzianum 1
T. harzianum 2
T. harzianum 3
T. viride 1
T. viride 2
Trichoderma spp.
Ch. bostrycoides
Ch. globosum
Cheatomium spp.
Penicillium spp.
контроль
L.S.D. at 5%
3.77
Степень болезни, %
23.67
18.33
7.00
14.33
33.33
7.67
10.00
30.00
26.67
16.67
100.00
12
Эффективность, %
76.33 %
81.67 %
93.00 %
85.67 %
66.67 %
92.33 %
90.00 %
70.00 %
73.33 %
83.33 %
00.00
Рисунок 5- влияние обработки семян огурцов с антагонистическими грибами против
фузариозного увядания
T.V = Trichoderma viride1, T.H.= Trichoderma harzianum3, T. ssp. = Trichoderma spp., C.B.= Cheatomium
bostrycoides, C. spp. = Cheatomium spp., P. Spp. = Penicillium spp. и (1,2,3) номер изоляций
3.3.2 Обработка семян огурцов антогонистическими бактериями
Эксперименты также проводились на искусственном инфекционом фоне на
гибриде огурца Сена 1. Для опыта было отобрано 14 антагонистических
бактериальных
изолятов. Результаты
опытов
показали,
что
все
протестированные изоляты бактерий снижали степень поражения огуречных
растений фузариозным увяданиям при сравнении с контролем (рисунок 6).
Лучшими изолятами были B. megtla, Pseudomonas fluorescens3 и S. marcensene2,
которые полностью предотвратили развитие заболевания. Высокую
эффективность показали изолят Serratia marcensens1, B. Subtilis 2 и
Pseudomonas fluorescens2, которые показали снижение степени заболевания на
96.67, 93.33 и 93.13%.
13
Рисунок 6 - влияние обработки семян огурцов с антогонистическими бактериями против
фузариозного увядания
B.S. = B. subtilis, B. Spp. = Bacillus spp., B.M. = B. megtela, P. F. = P. fluorescens, S. M. =
S.marcensens и (1, 2, 3) номер изоляций
14
3.3.3 Влияние обработки семян и обработки почвы химическими
индукторами на поражаемость фузариозным увяданием
В этом эксперименте использовались ранее отобранные нами 8 химических
индукторов, которые снижали рост мицелия и подавляли проростание спор.
Каждый из них использовался в 3-х концентрациях. Полученные результаты
(рисунок 7) показали что, чем выше концентрация препарата, тем больше
снижение степени заболевания. Во всех вариантах салициловая кислота и СаSo4
в 2500 и 5000 мг полностью предотвратили болезнь, затем следует KMnO4 на
5000 промилле и CaSO4 на 1000 промилле которые снизили степень поражения
заболевания на 97.00 и 96.67% соответственно.
Рисунок 7 - Влияние обработки семян и обработки почвы химическими индукторами на
поражаемость фузариозным увяданием
Sa = салициловая кислота, Ox= щавелевая кислота и CO = CoSO4.
15
3.4 Влияние обработки семян огурцов антогонистическими грибами и
бактериями а также химическими индукторами в производственных
условиях
3.4.1 Обработка семян антогонистическими грибами
В эксперименте изучалась эффективность 10 антагонистических грибных
изолятов против фузариозного увядания в двух оборотах (весенний и осенний).
Опыты также проводились на искусственном инфекционном фоне. Результаты
опытов показали, что как и вегетационных опытах, испытываемые грибы
антогонисты в производственных условиях значительно снизили степень
развития заболевания, а также способствовали увеличению урожая плодов
(таблица 3). Лучшие изоляты, Т. harzianum3, Trichoderma spp. и Т. viride1
снизили степень развития заболевания на 90.27, 89.83 и 87.73% соответственно.
Наибольшее увеличение урожая отмечено в
вариантах Т. harzianum3,
Trichoderma spp. и Т. viride1, на 3.58, 3.5 и 3.33 кг/растение соответственно.
Таблице 3 - Влияние обработки семян огурцов с некоторыми
антагонистическими грибами против фузариозного увядания в
защищенном грунте.
13.21
14.14
15.25
13.91
83.33
3.63
3.78
4.30
4.10
3.65
4.20
3.36
2.31
2.10
3.15
0.75
4.25
4.41
4.94
4.63
4.20
4.88
4.15
3.78
3.18
4.09
1.32
12.03
13.92
14.76
13.18
80.76
11.12
10.29
7.98
10.07
11.94
8.34
12.62
14.03
15.00
13.55
82.04
3.94
4.10
4.62
4.37
3.93
4.54
3.76
3.05
2.64
3.62
1.04
-86.45
-87.46
-90.27
-87.73
-85.45
-89.83
-84.62
-82.90
-81.72
-83.48
00.00
плода
Кг/растение
% степень
болезнь
плода
Эффективность
Кг/растение
Средняя
% степень
болезнь
плода
11.00
10.90
8.10
9.92
11.71
8.31
Кг/растение
Эксп 2
(Осенью 2009)
% степень
болезнь
11.24
10.95
7.86
10 .21
12.17
8.40
плода
T.harzianum 1
T.harzianum 2
T.harzianum 3
T.viride 1
T. viride 2
Trichoderma spp.
Ch. bostrycoides
Ch. globosum
Cheatomium spp.
Penicillium spp.
контроль
Кг/растение
Обработка
% степень
болезнь
Эксп 1
(Весной 2009)
2.9
3.06
3.58
3.33
2.89
3.5
2.72
2.01
1.6
2.58
00.00
3.4.2 Обработки семян антогонистическими бактериями
В данном эксперименте изучалась эффективность 14 ранее исследуемых
антагонистических бактериальных изолятов. Опыты закладывались в двух
последовательных оборотах (весенний и осенний) на искусственном
инфекционном фоне. Результаты опыта (таблица 4) показывают, что все
протестированные бактериальные изоляты, как и в предыдущем опыте
значительно снизили степень поражение фузариозным увяданием в
производственных условиях. В результате эксперимента выявлены лучшие
изоляты. Наиболее эффективным был изолят В. megtla, который полностью
предотвратил поражение FОС в двух оборотах. Высокую эффективность
16
проявили изоляты S. marcensens2 и P. fluorescen3, которые снизили степень
поражения болезнью на 91.37 и 90.67%, немного ниже показатели у изолятов S.
marcensens1, P. fluorescens 2 и B. subtilis2 – 89.79, 89.44 и 88.77%. Все
испытанные бактериальные изоляты увеличили и урожай плодов по сравнению
с контролем. Наибольшее увеличение урожая отмечено в вариантах B.megtla, S.
marcensens2 и P. fluorescen3, на 3.64, 3.56 и 3.47 кг/растение соответственно.
Таблице 4 - Влияние обработки семян огурцов с некоторыми
антагонистическими бактериальными изолятами против фузариозного
увядания в защищенном грунте.
-86.68
-88.77
-84.79
100
-87.08
-88.44
-83.68
-87.36
-87.86
-89.44
90.96
-85.79
-89.79
-91.37
00.00
плода
3.55
4.21
3.20
4.68
3.70
4.08
3.00
3.85
3.93
4.30
4.51
3.36
4.38
4.60
1.04
Кг/растение
10.93
9.21
12.48
00.00
10.60
9.48
13.39
10.37
9.96
8.66
7.42
11.66
8.38
7.08
82.04
% степень
болезнь
плода
3.72
4.42
3.40
4.90
3.85
4.25
3.15
4.00
4.10
4.50
4.73
3.55
4.60
4.85
1.32
Эффективность
Кг/растение
10.72
9.16
12.19
00.00
10.32
9.33
13.2
10.15
9.81
8.41
7.34
11.56
8.20
7.00
80.76
Средняя
% степень
болезнь
3.37
4.00
3.00
4.46
3.54
3.90
2.84
3.70
3.75
4.1
4.29
3.16
4.15
4.35
0.75
плода
11.13
9.52
12.76
00.00
10.87
9.63
13.57
10.59
10.10
8.90
7.50
11.76
8.56
7.15
83.33
Кг/растение
плода
B.subtilis 1
B. subtilis 2
B. subtilis 3
B. megtela
Bacillus spp. 1
Bacillus spp. 2
Bacillus spp. 3
Bacillus spp. 4
P. fluorescens 1
P. fluorescens 2
P. fluorescens 3
P. putida
S.marcensens 1
S. marcensens 2
контроль
Эксп 2
(Осенью 2009)
% степень
болезнь
Обработка
% степень
болезнь
Кг/растение
Эксп 1
(Весной 2009)
2.51
3.17
2.16
3.64
2.66
3.04
1.96
2.81
2.89
3.26
3.47
2.32
3.34
3.56
00.00
3.4.3 Влияние обработки семян и почвы химическими индукторами на
поражение фузариозным увяданием в производственных условиях
Опыты проводились с использованием искусственного инфекционного
фона двух последовательных оборотах – весенний и осенний. Изучалась
эффективность 8 химических веществ (салициловая кислота, щавелевая
кислота, лимонная кислота, аскорбиновая кислота, К2НРО4, CoSO4, CaSO4 и
KMnO4). Было установлено, что степень развития заболевания снижается за
счет увеличения концентрации тестируемых веществ. Как показали результаты
исследований (таблица 5), салициловая кислота полностью предотвратила
развитие FОС. Положительные результаты показали CaSO4 и KMnO4, которые
снизили степень поражения болезни на 93.24 и 92.41% соответственно. Все
испытанные химические индукторы способствовали увеличению урожая
плодов огурца. Наибольшее увеличение урожая было в вариантах с
салициловой кислотой, CaSO4 и KMnO4, которое составило 3.57, 3.44 и 3.24
кг/растение соответственно.
17
Таблице 5 - Влияние обработки семян огурцов или обработки почвы с
некоторыми химическими индукторами против фузариозного увядания в
защищенном грунте.
плода
Кг/растение
% степень
болезнь
0
7.80
8.52
10.92
4.88
4.15
3.74
3.34
00.00
8.59
9.52
12.02
4.61
3.84
3.54
3.17
-100
- 89.53
- 88.40
- 85.35
3.57
2.8
2.5
2.13
3.80
6.92
4.45
7.43
4.15
- 90.94
3.11
3.65
4.20
7.30
5.50
4.30
4.75
7.92
5.55
3.98
4.48
- 90.35
- 93.24
2.94
3.44
3.95
6.16
4.60
6.23
4.28
- 92.41
3.24
0.75
80.76
1.32
82.04
1.04
00.00 00.00
плода
% степень
болезнь
Кг/растение
плода
4.34
3.52
3.33
3.00
плода
Кг/растение
Эффективность
% степень
болезнь
Салициловая Кислота
0
Щавелевая кислота
9.37
Лимонная кислота
10.51
Аскорбиновая кислота
13.11
Калия двузамещенный
фосфат водорода
7.94
(К2НРО4)
Кобальт сульфат (CoSO4) 8.53
Сульфата кальция (CaSO4) 5.60
Перманганата калия
6.27
(KMnO4)
контроль
83.33
Средняя
Кг/растение
Обработка
% степень
болезнь
Эксп 1
Эксп 2
(Весной 2009) (Осенью 2009)
3.5.1 Влияние обработки семян огурцов с антагонистическими грибами и
бактериями,
а также химическими индукторами на активность
пероксидазы в растениях огурца
Для изучения механизма индуцирования устойчивости огуречных
растений к FОС протестированными антогенистическими грибами и
бактериями, а также химическими веществами изучали их влияние на такие
важные биохимичские показатели как активность ферментов пеорксидазы,
полифенол-оксидазы, хитиназы, на содержание в растений лигнина, сахаров,
фенолов, аминокислот, а также анатомические изменения в корнях
обработанных индукторами растений.
Пероксидаза является основным маркером устойчивости растений,
поэтому изучение ее активности является тестом для оценки устойчивости
растений к болезням.
Результаты исследований (Рисунок 8, 9 и 10) показали, что все
протестированные антогонистические грибы и бактерии увеличили активность
пероксидазы, что указывает об их индуцирующей активности. Наибольшая
активность пероксидазы наблюдалась после 40 дней в варианте Т. harzianum3,
где отмечалось увеличение активности пероксидазы в 26 раз по сравнению с
контролем, затем следует Trichoderma spp. и Ch. bostrycoides – увеличение
активности пероксидазы в 21.3 и 20 раз соответственно. После 50 дней
наилучшую активность пероксидазы также показали Т. harzianum3 и
Trichoderma spp. – увеличение в 5.5 и 4.3 раза соответственно, затем следует Т.
18
viride1 в 3.9 раз. Наибольшая активность перексидазы после 40 дней
наблюдалась в вариантах бактериальных изолятов у Bacillus megtela,
Pseudomonas fluorescens3 и Serratia marcensens1, активность пероксидазы в
этих вариантах была увеличена в 4.6, 3.5 и 3.5 раз соответственно. после 50
дней Bacillus megtela и Serratia marcensens2 показали высокую активность
пероксидазы 4.6 и 3.5 раз соответственно. Затем следует Pseudomonas
fluorescens3 который увеличил активность пероксидазы 3.5 раз.
T.harzianum 1
12
T.harzianum 2
T. harzianum 3
10
T. viride 1
8
T. viride 2
6
Trichoderma spp.
Ch. bostrycoides
4
Ch. globosum
2
Cheatomium spp.
Penicillium spp.
0
Посли 40 дней
Посли 50 дней
не зараженный контроль
зараженный контроль
Рисунок 8 - Влияние обработки семян огурцов антагонистическими грибами на активность
пероксидазы в растениях огурца.
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Посли 40 дней
Посли 50 дней
B.subtilis 1
B.s subtilis 2
B. subtilis 3
B. megtela
Bacillus spp. 1
Bacillus spp. 2
Bacillus spp. 3
Bacillus spp. 4
P. fluorescens 1
P. fluorescens 2
P.fluorescens 3
P. putida
S. marcensens 1
S. marcensens 2
не зараженный контроль
зараженный контроль
Рисунок 9 - Влияние обработки семян огурцов антагонистическими бактериальными
изолятами на активность пероксидазы в растениях огурца.
Все протестированные химические индукторы также увеличили активность
пероксидазы по сравнению с контролем (Рисунок 13). Наилучшую активность
показали салициловая кислота, кобальт сульфата (CoSO4), калий
двузамещенный фосфат водорода (K2HPO4), после 40 и 50 дней активность
пероксидазы в этих вариантах была увеличена в (34.43 и 37.1), (34.3 и 36.9) и
(30.43 и 36) раз соответственно.
19
9
Салициловая кислота
8
Щавелевая кислота
7
Лимонная кислота
6
Аскорбиновая кислота
5
Калия двузамещенный фосфат
водорода (К2НРО4)
Кобальт сульфат (CoSO4)
4
3
Сульфата кальция (CaSO4)
2
Перманганата калия (KMnO4
1
не зараженный контроль
0
Посли 40 дней
Посли 50 дней
зараженный контроль
Рисунок 10 - Влияние обработки семян огурцов химическими индукторами на активность
пероксидазы в растениях огурца.
3.5.2 Влияние обработки семян огурцов с антагонистическими
грибами и бактериями, а также химическими индукторами на активность
полифенол-оксидазы в растениях огурца
В результате эксперимента установлено, что все протестированные
антогонестические грибы и бактерии, а также химическими индукторами
увеличили активность полифенол-оксидазы по сравнению с контролем. Однако
увеличение активности не было таким активным, как у пероксидазы. Из грибов
наибольшую активность проявил после 40 и 50 дней T. harzianum3, который
увеличил активность полифенол-оксидазы в 0.9-0.8 раз, затем следует
Trichoderma viride1 и Trichoderma spp увеличение 0.6 и 0.5 раз, 0.69-0.65 раз
соответственно после 40 и 50 дней (рисунок 11).
Из бактерий наибольшая активность после 40 дней отмечена в вариантах с
Bacillus spp.3, B. megtela и P. fluorescens3, которые увеличили активность в
0.43, 0.34 и 0.34 раз соответственно. После 50 дней Bacillus spp.3 и B. megtela
показали высокую активность полифенол-оксидазы 1.35 и 0.7 раз
соответственно (рисунок 12).
30
T.harzianum 1
T.harzianum 2
25
T.harzianum 3
T. viride 1
20
T. viride 2
15
Trichoderma spp.
Ch.bostrycoides
10
Ch. globosum
Cheatomium spp.
5
Penicillium spp.
0
Посли 40 дней
Посли 50 дней
не зараженный контроль
зараженный контроль
Рисунок 11 - Влияние обработки семян огурцов антагонистическими грибами на активность
полифенол-оксидазы в растениях огурца.
20
B.subtilis 1
40
B.subtilis 2
B. subtilis 3
35
B. megtela
Bacillus spp. 1
30
Bacillus spp. 2
Bacillus spp. 3
25
Bacillus spp. 4
20
P. fluorescens 1
P. fluorescens 2
15
P. fluorescens 3
P. putida
10
S. marcensens 1
5
S. marcensens 2
не зараженный контроль
0
Посли 40 дней
Посли 50 дней
зараженный контроль
Рисунок 12 - Влияние обработки семян огурцов антагонистическими бактериальными
изолятами на активность полифенол-оксидазы в растениях огурца.
Среди химических индукторов наибольшая активность полифенол
оксидазы после 40 дней отмечена в варианте с щавелевой кислотой –
увеличение в 0.42 раза, затем следует салициловая и лимонная кислоты –
увеличение 0.37 и 0.33 раза соответственно. После 50 дней наибольшую
активность проявили щавелевая и салициловая кислоты - увеличение в 0.59 и
0,57 раз соответсвенно, затем следует перманганат калия – увеличения 0.55 раз
(рисунок 13).
Салициловая кислота
25
Щавелевая кислота
20
Лимонная кислота
Аскорбиновая кислота
15
Калия двузамещенный фосфат
водорода (К2НРО4)
Кобальт сульфат (CoSO4)
10
Сульфата кальция (CaSO4)
5
Перманганата калия (KMnO4
не зараженный контроль
0
Посли 40 дней
Посли 50 дней
зараженный контроль
Рисунок 13 - Влияние обработки семян огурцов химическими индукторами на активность
полифенол-оксидазы в растениях огурца.
3.5.3 Влияние обработки семян огурцов с антагонистическими грибами и
бактериями, а также химическими индукторами на активность хитиназы
в растениях огурца
Результаты исследований показали, что все протестированные
антогонестические грибы и бактерии, а также химические индукторы
увеличили активность хитиназы. Среди грибных изолятов наибольшую
активность после 40 дней проявил Penicillium spp., который повысил
активность хитиназы в 3.1 раза, затем следует Ch. globosum и Trichoderma
harzianum1, увеличиние активности хитиназы в 1.79 и 1.65 раз соответственно.
Тогда как после 50 дней Penicillium spp. и Ch. globosum показали высокую
21
активность хитиназы (179.29 и 165.54%) соответственно. Следуют Cheatomium
spp. который увеличил активность хитиназы 156.02% (Рисунок 14).
Аналогичное действие на активность хитиназы оказали и бактериальные
изоляты. Наибольшую активность хитиназы вызвали Bacillus megtela, Bacillus
spp.3 и P. fluorescens3 (увеличение 3.09, 3.08 и 2.71 раз соответственно). После
50 дней наибольшая активность хитиназы в вариантах Bacillus megtela, B.
Subtilis1 (увеличение 2.3 и в 2.1 раз соответственно). В варианте Bacillus spp. 3
активность хитиназы увеличилась в 2.04 раза (рисунок 15).
12
T.harzianum 1
T. harzianum 2
10
T. harzianum 3
T. viride 1
8
T. viride 2
6
Trichoderma spp.
Ch. bostrycoides
4
Ch. globosum
2
Cheatomium spp.
Penicillium spp.
0
Посли 40 дней
Посли 50 дней
не зараженный контроль
зараженный контроль
Рисунок 14 - Влияние обработки семян огурцов антагонистическими грибами на активность
хитиназы в растениях огурца.
14
B. subtilis 1
B. subtilis 2
B. subtilis 3
B. megtela
12
10
Bacillus spp. 1
Bacillus spp. 2
Bacillus spp. 3
Bacillus spp. 4
P. fluorescens 1
P. fluorescens 2
8
6
P. fluorescens 3
P. putida
S. marcensens 1
S. marcensens 2
не зараженный контроль
зараженный контроль
4
2
0
Посли 40 дней
Посли 50 дней
Рисунок 15 - Влияние обработки семян огурцов антагонистическими бактериальными
изолятами на активность хитиназы в растениях огурца.
Химические индукторы также способствовали увеличению активности
хитиназы. Наибольшая активность хитиназы после 40 дней в варианте –
кобальт сульфат (CoSO4) - увеличение 3.58 раз, затем следует щавелевая
кислота и калий двузамещенный фосфат водорода (К2НРО4), которые
увеличили его активность в 2.34 и 1.46 раз соответственно. После 50 дней
лучшие показатели в вариантах кобальт сульфат (CоSO4) и салициловая
кислота, где активность хитозина увеличилась в 1.89 и 1.39 раз соответственно,
затем следует щавелевая кислота – увеличение в 1.2 раза (рисунок 16).
22
12
Салициловая кислота
Щавелевая кислота
10
Лимонная кислота
8
Аскорбиновая кислота
6
Калия двузамещенный фосфат
водорода (К2НРО4)
Кобальт сульфат (CoSO4)
4
Сульфата кальция (CaSO4)
Перманганата калия (KMnO4
2
не зараженный контроль
зараженный контроль
0
Посли 40 дней
Посли 50 дней
Рисунок 16 - Влияние обработки семян огурцов химическими индукторами на активность
хитиназы в растениях огурца.
3.6.1 Влияние обработки семян огурцов с антагонистическими грибами и
бактериями, а также химическими индукторами на содержание лигнина в
растениях огурца
В данном эксперименте исследовали влияние протестированных
антагонистических грибов и бактерий, а также химических индукторов на
содержание лигнина в варианте T. harzianum1, увеличение по сравнению с
контролем в 2.9 раза, затем следует Ch. bostrycoides и T. viride1, которые
увеличили содержание лигнина в 2.79 и 2.68 раз соответственно (рисунок 17).
T.harzianum 1
T. harzianum 2
350
T. harzianum 3
Mg/g
300
T. viride 1
250
T. viride 2
200
Trichoderma spp.
Ch. bostrycoides
150
Ch. globosum
100
Cheatomium spp.
50
Penicillium spp.
0
Лигнина
не зараженный
контроль
зараженный контроль
Рисунок 17 - Влияние обработки семян огурцов антагонистическими грибами на содержание
лигнина в растениях огурца.
Все бактериальные изоляты также увеличили содержание лигнина по
сравнению с контролем (рисунок 18). Наибольшее содержание лигнина
отмечено в варианте Bacillus spp.2 – в 2.87 раз; хорошие результаты и в
варианте B. subtilis3 и B. subtilis2 – увеличение содержания лигнина 2.11 и 1.75
раз соответственно.
23
B. subtilis 1
350
B. subtilis 2
B. subtilis 3
300
B. megtela
Bacillus spp. 1
250
Mg\g
Bacillus spp. 2
200
Bacillus spp. 3
Bacillus spp. 4
150
P. fluorescens 1
P. fluorescens 2
100
P. fluorescens 3
50
P. putida
S. marcensens 1
0
Лигнина
S. marcensens 2
не зараженный контроль
зараженный контроль
Рисунок 18 - Влияние обработки семян огурцов антагонистическими бактериальными
изолятами на содержание лигнина в растениях огурца.
Увеличение содержание лигнина отмечено и во всех вариантах с
химическими индукторами (рисунок 19). Наибольшее увеличение содержание
лигнина вызывала лимонная кислота – 2.90 и 3.58 раза, затем салициловая
кислота и сульфат кальция (CaSO4) – увеличение в 2.88 и 2.45 раз.
Салициловая кислота
350
Щавелевая кислота
Mg/g
300
250
Лимонная кислота
200
Аскорбиновая кислота
150
Калия двузамещенный
фосфат водорода
(К2НРО4)
Кобальт сульфат (CoSO4)
100
50
Сульфата кальция (CaSO4)
0
Лигнина
Перманганата калия
(KMnO4
Рисунок 19 - Влияние обработки семян огурцов химическими индукторами
на содержание
не зараженный
контроль
лигнина в растениях огурца.
зараженный контроль
3.7.1 Влияние обработки семян огурцов антагонистическими грибами
и бактериями, а так же химическими
индукторами на структуру
пероксидаз изоэнзим в растениях огурца.
Во всех вариантах опытов, кроме гриба Т. harzianum3, бактерии Bacillus
ssp.1 и щавелевой кислоты обнаружено по две изоформы. В зараженном и
незараженном контролях выявлен один изоформ. Кластерный анализ основан
на евклидовом сходстве, матрицы для антагонистических черт грибов и
бактерий, а так же химических индукторов. Был проведен анализ по двум
основным группам – антагонистические грибы и контроль – антагонистические
бактерии и контроль, химические индукторы и контроль.
24
зараженный
контроль.
не зараженный
контроль.
4
spp.
T.viride1
3
Penicillium spp.
Trichoderma spp.
2
1
bostrycoides
Т. harzianum3
1
T.harzianum1
С. bostrycoides
Для этих анализов полученные значения различных вариантов были
обработаны по стандартизации, путем вычисления из реального значения
каждого признака и следующее разделение на стандартное отклонение. Судя по
схеме показанной на рисунке 23, данные подтверждают определенные сходства
не зараженных и зараженных контролей, которые могут находиться в верхней
части первой группы, затем следуют изоляты грибов Ch. bostrycoides; Т.
harzianum 3 и Trichoderma spp.. Наконец, последний кластер занимает Т. viride1;
T.harzianum1 и Penicillium spp. Порядок кластеризации изображает Ch.
bostrycoides; Т. harzianum3 и Trichoderma spp.. как наиболее лучший на этой
черте, затем следует T.viride1; T.harzianum1 и Penicillium spp.. И последнее, не
зараженный и зараженный контроль (рисунок 20).
0
-0.3
-0.6
Сходство
-0.9
-1.2
-1.5
-1.8
-2.1
-2.4
-2.7
-3
0
5
6
7
8
9
Рисунок 17 - филогенетическое древо пероксидазы изоэнзим, исследованных образцов огурца,
которые обработаны антагонистическими грибами сравнению с не зараженным и зараженным
контролями FOC.
До этого анализа, значения, полученные для различных вариантов, были
обработаны по стандартизации, путем вычитания из реального значения
каждого признака и последующее разделения на стандартно отклонение. По
схеме, показанной на рисунке 24, данные так же подтверждают определенные
сходства не зараженных и зараженных контролей, которые могут находиться в
верхней части первой группы, затем следуют изоляты бактерии B. megtela; P.
fluorescens3, P.putida и S. marcensens2.
Последний кластер занимает Bacillus spp.1, B. subtilis2, Bacillus spp.2 и P.
fluorescens2. Порядок кластеризации изображает B. megtela, P. fluorescens3, P.
putida и S. marcensens2, как наиболее лучший на этой черте, затем следуют
Bacillus spp.1; B. subtilis2, Bacillus spp.2 и P. fluorescens2. И последнее, не
зараженный и зараженный контроль (рисунок 21).
25
зараженный
контроль.
неfluorescens2
зараженный
контроль.
P. fluorescens2
Bacillus spp.2
B. subtilis2
Bacillus spp.1
S. marcensens2
fluorescens3
P. putida
P. fluorescens3
B. Megtela
-0.5
-1
Сходство
-1.5
-2
-2.5
-3
-3.5
-4
-4.5
-5
0
1.2
2.4
3.6
4.8
6
7.2
8.4
9.6
10.8
Рисунок 21 - филогенетическое древо пероксидазы изоэнзим, исследованных образцов огурца,
которые обработанны антагонистическими бактериями сравнению с не зараженным и
зараженным контролями FOC.
не зараженный
контроль.
зараженный
контроль.
4
CaSO4
Аскорбиновая
кислота
лимонная
кислота
Щавелевая
кислота
К2НРО4
Салициловая
4
кислота
CoSO4
Данные, показанные на схеме (рисунок 22) подтверждают определенные
сходства не зараженных и зараженных контролей, которые могут находиться в
верхней части первой группе, затем следует из химических индукторов CaSO4;
салициловая кислота и К2НРО4. Наконец, последний кластер занимает
щавелевая, лимонная и аскорбиновая кислоты и CaSO4. Порядок кластеризации
изображает СоSO4. Порядок кластеризации изображает СоSO4; салициловая
кислота и К2НРО4, как наиболее лучший на этой черте, затем следует щавелевая
кислота, лимонная кислота, аскорбиновая кислота и CaSO4. И последнее, не
зараженный и зараженный контроль.
0
-0.4
-0.8
Сходство
-1.2
-1.6
-2
-2.4
-2.8
-3.2
-3.6
-4
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Рисунок 22 - филогенетическое древо пероксидазы изоэнзим исследованных образцов огурца,
которые обработанны химическими индукторами сравнению с не зараженным и зараженным
контролями FOC.
26
3.8. Влияние обработки семян огурцов антагонистическими грибами и
бактериями, а так же химическими индукторами на содержание сахаров в
растениях огурцов.
Результаты показали, что все антагонистические грибы снизили
содержание сокращенного, несокращенного и общего сахаров по сравнению с
контролем. Высокое содержание сокращенного сахара было вызвано
Trichoderma spp. (96.92%), затем следуют Т. harzianum1 и Cheatomium spp.
которые снизили сокращенный сахар на 94.48 и 93.26% соответственно.
Все обработки снизили также несокращенный сахар. По сравнению с
контролем высокое снижение в вариантах Т. harzianum1 и Penicillium spp. на
88.38 и 84.54% соответственно, затем следует Т. Viride1, где отмечено
снижение на 73.05%.
Что касается общих сахаров, то высокое снижение было в вариантах Т.
harzianum1 и Trichoderma spp., на 93.0 и 88.82% соответсвенно, затем следует Т.
viride2, на 86.04%.
Все антагонистические бактерии так же снизили содержание
сокращенного, несокращенного и общего сахаров по сравнению с контролем,
кроме В. megtela, который увеличил несокращенный сахар на 3.95%. Высокое
содержание сокращенного сахара было вызвано Bacillus spp.4 (98.15%), затем
следуют В. megtela и Bacillus spp.2 которые снизили сокращенный сахар на
97.55 и 96.33%, соответственно. Высокое снижение сахара было и в вариантах
S. marcensens2 и S. marcensens1 на 94.19 и 88.5% соответственно. Затем следует
P. fluorescens3 на 78.86%.
Высокое снижение общего сахара было вызвано S. marcensens1 и S.
marcensens2, на 87.89 и 82.79% соответственно. Затем следуют Bacillus ssp.1 и
P. fluorescens3 на 79.53%.
Во всех вариантах с химическими индукторами также отмечено снижение
содержания сокращенного, несокращенного и общего сахаров по сравнению с
контролем. Высокое снижение было вызвано сульфатом кальция (CaSO4)
(95.70%), затем следуют перманганат калия (KMnO4) и лимонная кислота,
которые снизили сокращенный сахар на 93.85 и 90.18%, соответственно.
Высокое снижение несокращенного сахара по сравнению с контролем
было вызвано калием двузамещенным фосфатом водорода (К2НРО4) и
щавелевой кислотой на 94.31 и 90.48% соответственно, затем следует кобальта
сульфата (СоSO4), которые снизили общий сахар на 84.19 и 83.71%
соответственно, затем следует щавелевая кислота и перманганат калия
(KMnO4), которые снизили общий сахар на 83.26%.
3.9 Влияние обработки семян огурцов с антагонистическими грибами
и бактериями, а так же химическими индукторами на содержание фенолов
в растениях огурцов.
Исследования показали, что все антагонистические грибы увеличили
количество свободных фенолов, кроме
Penicillium spp.
Наибольшее
увеличение было вызвано Т. viride2 (436.51%), затем следует Trichoderma spp. и
27
Т. harzianum2 которые увеличили свободные фенолы в 302.76 и 271.97%
соответственно.
Все обработки увеличили количество сопряженных фенолов, кроме T.
harzianum1 и Ch. bostrycoides. Наибольшее увеличение было вызвано T.viride2 и
T. viride1 в 262.22 и 55.42% соответственно, затем следует Penicillium spp.,
который увеличил количество сопряженных фенолов на 48.43%.
Количество общих фенолов во всех обработках было так же увеличено.
Наибольшее увеличение было в T. viride2 и Trichoderma ssp. в 330.67 и 132.16%
соответственно. Затем следует T. harzianum2, который увеличил количество
общих фенолов в 126.93%.
Результаты исследований показали, что все антагонистические бактерии,
так же увеличили количество свободных, сопряженных и общих фенолов по
сравнению с контролем. Наибольшее увеличение свободных фенолов было
вызвано Bacillus spp.2 – в 326.12%, затем следуют P. fluorescens1 и B. subtilis3,
которые увеличили свободные фенолы на 293.42 и 285.99% соответственно.
Все обработки также увеличили количество общих фенолов. Наибольшее
увеличение было вызвано Bacillus spp.2 – 157.64%, затем следуют B.subtilis3 и
P. fluorescens1, которые увеличили количество общих фенолов в 137.43 и
103.71% соответственно.
Влияние обработок антагонистическими бактериями на сопряженные
фенолы было неодинаковым. Так, B. subtilis3, B. megtela, Bacillus spp.2, 3, 4 и S.
marcensens1, увеличили количество сопряженных фенолов на 39.0, 55.93, 14.43,
6.29 и 83.0% соответственно. Тогда как B. subtilis1, 2, Bacillus spp.1, P.
fluorescens1,2,3, P. putida и S. Marcensens2 снизили количество сопряженных
фенолов на 71.71, 11.93, 44.64, 36.50, 82.36, 62.28 и 25.97 соответственно.
В результате исследований установлено, что все химические индукторы
увеличили количество свободных, сопряженных и общих фенолов по
сравнению с контролем. Наибольшее увеличение свободных фенолов было
вызвано лимонной кислотой в 1110.3%, затем следует щавелевая и
аскорбиновая кислоты, которые увеличили свободные фенолы по 844.81 и
579.41% соответственно.
Все обработки также увеличили количество общих фенолов. Наибольшее
увеличение было вызвано лимонной кислотой (398.05%), затем следуют
щавелевая кислота и аскорбиновая кислота, которые увеличили количество
общих фенолов по 323.15 и 225.78% соответственно больше контроля.
Влияние обработок отличилось по содержанию фенолов, так, салициловая,
щавелевая, лимонная и аскорбиновая кислоты, кобальт сульфат (СоSO4) и
калия перманганат снизили количество сопряженных фенолов на 6.29, 25.14,
78.0, 10.07, 21.36 и 7.57% соответственно. С другой стороны, калий
двузамещенный фосфат водорода (К2НРО4) и сульфат калия (CaSO4) увеличили
количество сопряженных фенолов на 50.29 и 3.14% соответственно.
28
3.10 Влияние обработки семян огурцов антагонистическими грибами и
бактериями, а также химическими индукторами на содержание
аминокислот в растениях огурцов.
Как видно из рисунка 23, все испытанные антагонистические грибы
значительно снизили количество аминокислот, кроме Ch. bostrycoides и Ch.
globosum по сравнению с контролем. Наибольшее снижение было вызвано
Trichoderma spp. (55.81%), затем следует T. harzianum1 и T. viride1, которые
снизили количество аминокислот на 47.57 31.09% соответственно. С другой
стороны, Ch. bostrycoides и Ch. globosum увеличили количество аминокислот на
26.23 и 6.37% соответственно.
T.harzianum 1
3.5
T. harzianum 2
T. harzianum 3
3
T. viride 1
Mg/g
2.5
T. viride 2
Trichoderma spp.
2
Ch.bostrycoides
1.5
Ch. globosum
Cheatomium spp.
1
Penicillium spp.
0.5
не зараженный контроль
зараженный контроль
0
Аминокислот
Рисунка 23 - Влияние обработки семян огурцов антагонистическими грибами на содержание
аминокислот в растениях огурцов.
Все испытанные антагонистические бактерии так же значительно снизили
количество аминокислот (рисунок 24), кроме P. fluorescens2 (78.65%), по
сравнению с контролем. Наибольшее снижение было в варианте S. marcensens2
(78.65%), затем следуют B. megtela и S. marcensens1, которые снизили
количество аминокислот на (76.78 и 72.66%) соответственно. С другой
стороны, P. fluoresens2 увеличил количество аминокислот на (76.78 и 72.66%)
соответственно. С другой стороны, P. fluorescens2 увеличил количество
аминокислот на 5.25%.
B. subtilis 1
3
B. subtilis 2
B. subtilis 3
2.5
B. megtela
Bacillus spp. 1
Mg/g
2
Bacillus spp. 2
Bacillus spp. 3
1.5
Bacillus spp. 4
P. fluorescens 1
1
P. fluorescens 2
P. fluorescens 3
P. putida
0.5
S. marcensens 1
S. marcensens 2
0
Аминокислот
не зараженный контроль
зараженный контроль
Рисунка 24 - Влияние обработки семян огурцов антагонистическими бактериями на
содержание аминокислот в растениях огурцов.
29
Результаты исследований (рисунок 25) так же показали, что все
химические индукторы значительно снизили количество аминокислот, по
сравнению с контролем. Наибольшее снижение было вызвано сульфатом
кальция (CaSO4) (68.54%), затем следуют калий перманганат и аскорбиновая
кислота, которые снизили количество аминокислот на 65.54 и 46.07%
соответственно. С другой стороны лимонная кислота увеличила количество
аминокислот на 23.97%.
Салициловая кислота
3.5
Щавелевая кислота
3
Лимонная кислота
Mg/g
2.5
Аскорбиновая кислота
2
Калия двузамещенный
фосфат водорода (К2НРО4)
Кобальт сульфат (CoSO4)
1.5
Сульфата кальция (CaSO4)
1
Перманганата калия (KMnO4
0.5
не зараженный контроль
0
Аминокислот
зараженный контроль
Рисунка 25 - Влияние обработки семян огурцов химическими индукторами на содержание
аминокислот в растениях огурцов.
2.11 АНАТОМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Влияние обработки семян огурцов антагонистическими грибами и
бактериями, а так же химическими индукторами на число импульсов и
заражений гистологических особенностей главного корня.
Анатомические признаки в корнях огурцов через 50 дней после посадки
положительно изменились в обработанных биотическихи и абиотических
индукторах растений по сравнению с зараженным FOC контролем.
Основные изменения произошли в ксилеме сосудов (NXV), в сосудистых
пучках, которые связаны устойчивостью против фузариозного увядания. В
больших сосудистых пучках NXV в вариантах с грибами Т. harzianum1, Т.
harzianum3, T.viride1, Trichoderma spp., Ch. bostrycoides и Penicillium spp.
составило 42, 44.5, 72, 48, 45.5 и 31.5 соответственно; в вариантах с бактериями
B. subtilis2, B. megtela, Bacillus spp.1, Bacillus spp.2, P. fluorescens2, P.
fluorescens3, P. putida и S. marcensens2 составило 42, 43, 61.5, 41, 34.67, 51.5, 42
и 42.5 в вариантах с химическими индукторами салициловой и щавелевой
кислотой, К2НРО4, СоSO4 и CaSO4 составило 28, 26.5, 47.5, 40 и 47
соответственно по сравнению с 19.5 NXV в зараженном FOC контролем.
Количество и толщина волокон, толщина стенок ячейки и толщина волокон
камбия, являющиеся прочным барьером против инфекции FOC, положительно
изменились в обработанных растениях (рисунки 26, 27 и 28). Положительно
изменили анатомические признаки грибы Т. harzianum3, Trichoderma spp. и Т.
viride1; бактерии S. marcensens2, P. fluorescen3, S. marcensens1, P. fluorescens 2 и
30
B. subtilis2, химические индукторы салициловая кислота, CaSO4, К2НРО4,
СоSO4 и щавелевая кислота. Все они значительно снизили степень поражения
FOC и способствовали получению наибольшего урожая плодов по результатам
производственной проверки.
Рисунка 26 - Влияние обработки семян огурцов антагонистическими грибами на среднее число
импульсов и измерение некоторых гистологических особенностей главного корня огурца.
Рисунка 27 - Влияние обработки семян огурцов антагонистическими бактериями на среднее число
импульсов и измерение некоторых гистологических особенностей главного корня огурца.
31
Рисунка 28 - Влияние обработки семян огурцов химическими индукторами на среднее число импульсов
и измерение некоторых гистологических особенностей главного корня огурца.
3.11 Эффективность антагонистических
грибов и бактерий в
различных материалах носителях против фузариозного увядания.
Результаты исследований показали, что введение антагонистических
грибов и бактерий в различные материалы носителей и обработка ими семян
огурцов значительно уменьшило процент увядших растений. Результаты
таблицы 6 показывают, что обработка парафиновым маслом в качестве
материала носителя грибов была наиболее эффективной. Количество увядших
растений в этом варианте колебалось от 3.00 до 35.00%. Наиболее
эффективным изолятом на всех носителях был Т. viride. Он снизил количество
увядших растений с 89.00% в контроле до 3.00% в обработанных растениях.
Затем следует Trichoderma spp., который снизил количество увядших растений
до 5.00% при использовании парафинового масла.
При использовании талька наиболее эффективным изолятами были Т.
viride и Т. harzianum, которые снизили количество увядших растений с 89.00% в
контроле до 8.00 и 14.00% соответственно.
Таблице 6 - Эффективность антагонистических грибов на различных
материалах носителях против фузариозного увядания.
носитель
Альгинат натрия
Парафиновое масло
тальк
изолят
%
Увядание
растений
%
Здоровых
растений
%
Увядание
растений
%
Здоровых
растений
%
Увядание
растений
%
Здоровых
растений
T.harzianum (1, 2,3)
T. viride (1,2)
Trichoderma spp.
Ch. bostrycoides
Penicillium spp.
контроль
15.00
5.00
30.00
32.00
35.00
89.00
75.00
95.00
70.00
68.00
65.00
11.00
12.00
3.00
5.00
19.00
17.00
89.00
88.00
97.00
95.00
81.00
83.00
11.00
14.00
8.00
27.00
16.00
19.00
89.00
86.00
92.00
73.00
84.00
81.00
11.00
32
Рисунка 29 - Различны материалы носителя инокулированы с антагонистическими
грибами изолятами.
Результаты таблицы 7 показывают, что обработка парафиновым маслом в
качестве материала носителя антагонистических бактерий была также наиболее
эффективной для снижения заболевания. Количество увядших растений в этом
варианте колебалось от 3.00 до 31.00%. Наиболее эффективным на всех
изолятах был B. megtela, который снизил количество увядших растений при
использовании парафинового масла и талька с 89.00% в контроле до 3.00% и
8.00%, затем следует P. fluorescens до 5.00-12.00% соответственно.
Таблице 7 - Эффективность антагонистических бактерии на различных
материалах носителях против фузариозного увядания.
носитель
Крахмал
Парафиновое масло
тальк
изолят
%
Увядание
растений
%
Здоровых
растений
%
Увядание
растений
%
Здоровых
растений
%
Увядание
растений
%
Здоровых
растений
B. subtilis (1,2,3)
B. megtela
P. fluorescens (1,2,3)
P. putida
S. marcensens (1,2)
контроль
19.00
31.00
14.00
24.00
16.00
89.00
81.00
69.00
86.00
76.00
84.00
11.00
11.00
3.00
5.00
7.00
8.00
89.00
89.00
97.00
95.00
93.00
92.00
11.00
17.00
8.00
12.00
14.00
15.00
89.00
83.00
92.00
88.00
86.00
85.00
11.00
Рисунка 30 - Различны материалы носителя инокулированы с антагонистическими
бактериями изолятами.
33
ВЫВОДЫ
1. Возбудителем фузариозного увядания огурца в условиях защищенного
грунта является гриб F. oxysporum f.sp. cucumerinum (FOC), который при
плотности 1х107 показал самый высокий процент погибших растений, а при
плотности 1х103 – наименьший.
2. Все протестированные антагонистические грибы и бактерии и их фильтраты
при 50% концентрации, а также химические индукторы подавляли рост
мицелия и прорастания спор FOC. Лучшие изоляты грибов Trichoderma spp.,
Т. harzianum3 и Trichoderma viride1 снижали рост мицелия на 91.50, 84.81 и
82.59% и полностью подавляли прорастания спор. Лучшие изоляты бактерий
P. putida, S. marcensens2, B subtilis2 и Bacillus spp.2 снижали рост мицелия
80.74, 80.37, 79.63 и 79.26 % соответственно и полностью подавляли
прорастание спор. Лучшие химические индукторы салициловая и
аскорибиновая кислоты при концентрации 10 мМ подавляли рост мицелия
на 75.9 и 62.59% соответственно и полностью подавляли прорастания спор.
3. Изоляты грибов Т. harzianum3, Trichoderma spp. и Т. viride1 были лучшими
антагонистами и снизили степень заболевания на 90.27, 89.83 и 87.73%
соответственно, а также способствовали увеличению урожая плодов на 3.58,
3.5 и 3.33 кг/растение.
4. Изоляты бактерий В. megtla S. marcensens2 и P. fluorescen3 снизили степень
заболеваемости на 100, 91.37 и 90.67% соответственно и способствовали
повышению урожая плодов на 3.64, 3.56 и 3.47 кг/растение.
5. Из химических индукторов салициловая кислота полностью предотвратила
поражение болезнью, CaSO4 и KMnO4 также снизили степень
заболеваемости на 93.24 и 92.41% соответственно, увеличение урожая
плодов составило 3.57, 3.44 и 3.24 кг/растение соответственно.
6. Протестированные биотические и абиотические агенты значительно
повысили активность пероксидазы, которая является основным маркером
устойчивости растений к болезням, а также увеличили активность
полифелооксидазы, хитиназы и содержание лигнина, фенола. Кроме того,
они снизили содержание сокращенных, несокращенных и общих сахаров, а
также аминокислот в составе огурцов.
7. Изо-энзимы пероксидазы в экстракте огурцов, обработанных биотическими
и абиотическими агентами, содержат две изоформы, кроме Т. harzianum3,
Bacillus spp., щавелевой кислоты, в которых, как в зараженном и
незараженном контролях, содержится по одной изоформе.
8. Обработка семян огурцов антагонистическими грибными и бактериальными
изолятами, а также химическими веществами индуцировала положительные
изменения в водопроводящих структурах растений, что способствовало их
сопротивляемости к болезням и поглощению достаточного количества
повышения воды.
9. Использование различных материалов носителей инокулированных
антагонистическими грибными и бактериальными изолятами, значительно
уменьшило процент поражения фузариозным увяданием. Наиболее
34
эффективным из них является парафиновое масло. Количество увядших
растений в этом материале носителе составило от 3.00 до 35.00%. Наиболее
эффективным грибным изолятом на всех носителях был Т. viride, который
снизил поражение болезни с 89.00 в контроле до 3.00%. Из бактериальных
изолятов самый эффективный B. megtela, который уменьшил количество
больных растений от 89.00% в контроле до 3.00%.
35
Список трудов
1. Mahdy A.M.M., Sagitov A.O., Ahmed G.A. Efficacy of some antioxidants for
control of cucumber fusarium wilt disease under greenhouses. Republican Scientifictheoretical conference from 23-25 April, 2009 in Republic of Kazakhstan pages 7.
(2009)
2. Ahmed G.A., Mahdy A.M.M., Sagitov A.O. Efficacy of Bacillus spp. for control
of cucumber fusarium wilt disease under greenhouses. Republican Scientifictheoretical conference from 23-25 April, 2009 in Republic of Kazakhstan pages 1011. (2009)
3. Sagitov A.O., Mahdy A.M.M., Ahmed G.A. Pathological studies on cucumber
(Cucumis sativus L.) fusarium wilt disease under greenhouses. Republican Scientifictheoretical conference from 23-25 April, 2009 in Republic of Kazakhstan pages 29.
(2009)
4. Ahmed G.A., Mahdy A.M.M., Sagitov A.O. Efficacy of some chemical
inducers for control of cucumber fuarium wilts disease under greenhouses. Biological
Diversity and Sustainable Development of Nature and Society conference, from 1213 May, 2009 in Republic of Kazakhstan pages 10-11. (2009)
5. Ahmed G.A., Sagitov A.O., Mahdy A.M.M., Rimsa V. Studying the efficacy of
Pseudomonas and Serratia for controling of cucumber Fusarium wilt disease under
greenhouses. The XIII. Czech and Slovak Conference of Plant Protection, Brno
Czech Republic from 2nd to 4th September 2009 pages (43).
6. Ahmed G.A.; Sagitov A.O., Mahdy A.M.M. Biological control of greenhouses
cucumber wilt caused by Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum by Bacillus spp.
The XIII. Czech and Slovak Conference of Plant Protection, Brno Czech Republic from
2nd to 4th September 2009 pages 69. (2009)
7. Ahmed G.A. Sagitov A.O., Mahdy A.M.M. Induced resistance to Fusarium wilt
of cucumber under greenhouses. Инновацинное развитие аграрной науки в
исследованиях молодых ученых конференц (казнау). Almaty Kazakhstan Republic
from 28 to 29 may 2009 pages 134-136. (2010).
8. Ahmed G.A. Biological control of greenhouses cucumber wilt caused by
Fusarium Oxysporum f. Sp. Cucumerinum by some Cheatomium and Penicillium
isolates. Republican Scientific-theoretical conference from 22-23 April, 2010 in
Republic of Kazakhstan pages 3-4. (2010).
9. Ahmed G.A. Biological control of cucumber fusarium wilt using Cheatomium and
Penicillium isolates. International scientific-practical conference "Introduction,
conservation of biodiversity and the use of plants, Bishkek, Kyrgyztan Republic from
7th to 9th September 2010 pages 252-258. (2010)
10. Ahmed G.A. Studying the efficacy of Trichoderma for controlling of fusarium
wilt of cucumber disease. International scientific-practical conference "Introduction,
conservation of biodiversity and the use of plants, Bishkek, Kyrgyztan Republic from
7th to 9th September 2010 pages 258-266. (2010)
36
11. Ahmed G.A. Evaluation of Cheatomium and Penicillium isolates against
Fusarium Oxysporum f.sp. Cucumerinum for biological control of cucumber wilt.
Industrial and innovative development of agro-industrial complex: current state and
perspectives Almaty Kazakhstan Republic from 22 to 23 October 2010 pages 5. (2010)
12. Ahmed G.A., Sagitov A.O., Mahdy A.M.M. Antagonistic properties of some
trichoderma isolates against cucumber fusarium wilt fungus. Industrial and
innovative development of agroindustrial complex: current state and perspectives
Almaty Kazakhstan Republic from 22 to 23 October 2010 pages 6-8. (2010)
13. Ahmed G.A. Controlling of Fusarium Wilt of Cucumber by Antagonistic
Bacteria. Journal of Life Sciences. 2010. V. 4(7) P. 16-21. (IF 3.30)
14. Mahdy A.M.M., Sagitov A.O., Ahmed G.A. Biological control of cucumber
fusarium wilt disease using Chaetomium and Penicillium isolates under protected
houses. Исследование результаты.2011. V. 1 (049). P. 90-95.
15. Sagitov A.O., Mahdy A.M.M., Ahmed G.A. Efficacy of some chemical
inducers for control of cucumber fusarium wilt disease under protected houses.
Исследование результаты. 2011. V. 1 (049). P. 95-100.
16. Mahdy A.M.M., Sagitov A.O., Ahmed G.A. Efficacy of trichoderma spp. in
controlling fusarium wilt of cucumber under protected houses. Annals of Agricultural
Science, Moshtohor. 2010. Vol. 48(4). - P. 183-191.
17. Sagitov A.O., Mahdy A.M.M., Ahmed G.A. Effect of some antioxidants on
controllling cucumber fusarium wilt disease under protected houses. Annals of
Agricultural Science, Moshtohor. - 2010. - Vol. 48(4). - P. 192-200.
18. Ahmed G.A., Sagitov, A.O., Mahdy A.M.M. Studying the efficacy of
Pseudomonas and Serratia for controlling of cucumber fusarium wilt disease under
protected houses. Republican Scientific-theoretical conference from 28-29 April,
2011 in Republic of Kazakhstan pages 5. (2011).
37
ТҰЖЫРЫМ
ГАМАЛЬ АШУР АХМЕД МОХАММЕД
«Жабық алаң жағдайында қияр өсімдіктерінің (Cucumis sativus L.) фузариозды
солуға төзімділігін индукциялау»
6D081100 - өсімдік қорғау мамандығы бойынша философия ғылымдарының
докторы (Ph.D.) ғылыми дәрежесін алуға ұсынылған диссертациялық жұмыс
Зерттеу нысаны: қиярдың фузариозды солуын қоздыратын Fusarium
oxysporum саңырауқұлағының уыттылығын зерттеу. Жабық алаң (жылыжай)
жағдайында қиярдың фузариозды солуы қоздырғыштарына қарсы төзімділігін
индукциялау үшін биотикалық және абиотикалық агенттерді қолдану. Аса
тиімді биотикалық агенттерді өндіру ашық және жабық алаңдарда қиярдың
фузариозды солуына қарсы фунгицидтерді қолдануды шектеуге мүмкіндік
береді.
Жұмыстың мақсаты: жабық алаңда қиярдың фузариозды солуына
қарсы фунгицидтерді қолдануды шектеу үшін альтернативті тәсілдерді
(фунгицидсіз) жасау.
Ғылыми зерттеулер әдістемелері: қиярдың фузариозды солуының
симптомдарын анықтау және Fusarium oxysporum
саңырауқұлағы
қоздырғышының уыттылығын тексеру. Ауруға қарсы кейбір биохимиялық
қорғау құралдарының әсерін зерттеу және индукторлардың реакциясын тексеру
жұмыстары зертхана мен жабық алаң жағдайларында жүргізілді. Өңделген
өсімдіктердегі белсенді көрсеткіштерді (фенолдар, литикалық энзимдер,
қышқылдандыратын энзимдер, Iso-энзимдер, тамырларды лигнификациялау
және қиярдың өңделген өсімдіктеріндегі анатомиялық өзгерістер) анықталды.
Аса тиімді қорғау құралдарын сынау жабық алаңда жүргізілді.
Ғылыми зерттеулердің негізгі нәтижелері. F. oxysporum f.sp.
cucumerinum (FOC) қиярдың фузариозды солуының қоздырғыштары болып
табылады. FOC егу тығыздығы 1x 107 болғанда өсімдіктердің жойылуының ең
жоғарғы пайызы байқалды. Барлық Trichoderma және Cheatomium bostrycoides
саңырауқұлақтар мен бактериялар изоляттары 50%-ды концентрацияда FOC
спораларының өсуі толық тоқтатты. 10 мМ қымыздық қышқылы FOC
мицелийлерінің өсуін толық тоқтатты, ал салицил, қымыздық, лимон және
аскорбин қышқылдары 5 және 10 мм концентрацияда FOC спораларының өсуін
толық басты. Trichoderma harzianum3, Trichoderma spp. және Cheatomium
bostrycoides қиярдың солу ауруымен залалдануын және оның деңгейін
төмендетуде ең жақсы антогонисттер, Bacillus megtla, Pseudomonas fluorescens3
және Serratia marcensens2 ең жақсы изоляттар, салицил қышқылы мен CaSO4
ең жақсы химиялық құрал болып табылды. Жабық алаңда Trichoderma
harzianum № 3, Trichoderma spp. және Trichoderma viride № 1 изоляттары
ерекшеленіп, ауру деңгейін сәйкесінше 90.27, 89.83 және 87.73% төмендетті,
сонымен қатар қияр жемісінің салмағы да (кг) 3.58, 3.5 және 3.33 сәйкесінше
жоғарылады. Bacillus megtla аса тиімді изолят болып, Serratia marcensens2 және
38
Pseudomonas fluorescens3 қоздыратын ауруларды толығымен жойып, ауру
деңгейін 91.37 және 90.67% төмендетіп, жеміс салмағын сәйкесінше 3.64, 3.56
және 3.47 жоғарылатты. Салицил қышқылы аурудың деңгейін 93.24 және
92.41% төмендетіп, жеміс салмағын сәйкесінше 3.57, 3.44 және 3.24 арттырды.
Ал биотикалық агенттер мен химиялық индукторларға келер болсақ, олар
пероксидазаның, полифенол-оксидазаның, хитиназаның, сонымен қатар лигнин
мен фенолдың белсенділігін бақылаумен салыстырғанда әлдеқайда
жоғарылатып, қияр жемісінің құрамындағы қанттар пен амин қышқылдарын
төмендетті. Қияр сығындысындағы пероксидазаның изоферментті үлгісі екі
жолақтан тұрады. Тағы бір топ өсімдіктерді иммунизациялау барысында
табылды. Иммунизацияланған өсімдіктер тобының көлемі залалдандырылған
және залалдандырылмаған өсімдіктерге қарағанда тығыз болды. Қияр
тұқымдарын саңырауқұлақ және бактерия изоляттарымен және химикаттармен
өңдеу оларды егуге дейін қуаттандырады, әрі ауруға қарсы тұруға мүмкіндік
береді. Антогонисті саңырауқұлақ изоляттарымен өңделген материалдарды
қолдану барысында қиярдың солған өсімдіктерінің пайызы бақылаумен
салыстырғанда біршама төмендеді. Ауруды төмендетуде парафин майы да аса
тиімді болып, солған өсімдіктер 3.00-35.00% құрады. Trichoderma viride ең
тиімді саңырауқұлақ изоляты болып табылды және өсімдіктердің солуын
89.00% дейін қысқартты, ең тиімді бактерия изоляты Bacillus megtela болып
шықты, ол да өсімдіктердің солуын 89.00% төмендетті. Бақылау нұсқасында
бұл көрсеткіш 3.00% болды.
Қолдану аймағы: Бұл диссертациялық жұмыстың нәтижелерін жоғары
оқу орындарында «Өсімдіктер патологиясы», «Өсімдік ауруларын биологиялық
бақылау», «Өсімдік ауруларын бақылаудағы жаңа тенденциялар»,
«Өсімдіктердің ауруларға төзімділік динамикасы» бойынша жалпы және
арнайы курстарда дәрістік материал ретінде, сонымен қатар биохимиялық
қорғау құралдарын өндіру үшін қолдануға болады. Ұсынылып отырған
диссертация нәтижелері өсімдік ауруларына қарсы индукциялы төзімділікке
байланысты зерттеулерді жалғастыру үшін қажетті ақпарат базасы мен
жүйелерін толықтырады.
Экономикалық тиімділігі немесе жұмыстың маңыздылығы: Бұл
зерттеулер Қазақстанда қиярдың фузариозды солуын зерттеу жөніндегі
алғашқы жұмыс. Коммерциялық өнімдердегі биотикалық агенттерді өндіру
жылыжайдағы қиярдың фузариозды солуын бақылау үшін және
фунгицидтердің қолданылуын шектейтін антиоксиданттарға және химиялық
индукторларға байланысты. Себебі фунгицидтердің адам денсаулығына және
қоршаған ортаға тигізетін зияны баршаға аян. Бұл диссертациялық жұмыстың
нәтижелерінің маңызы зор және жабық алаңдарда өсірілетін көптеген
өсімдіктердің ауруларын бақылау үшін қолданылатын антиоксиданттар мен
химиялық индукторларды өндіретін коммерциялық өнімдерді қолдану жөнінде
зерттеулерді жалғастыру үшін аса қажет.
39
SUMMARY
Of the autoreferat submitted to the academic degree of Philosophy Doctor (Ph.D.) in
Plant protection by the specialty “Plant Pathology”
Gamal Ashour Ahmed Mohamed
Induction resistance of cucumber plants (Cucumis sativus L.) against the
fusarium wilt disease under protected houses conditions
Subject of investigation: Studying pathogenicity of fusarium oxysporum that
cause fusarium wilt of cucumber. Using biotic and abiotic agents to induce resistance
of cucumber under greenhouses and protected houses against attack by fusarium wilt
pathogens. Production the most effective biotic and abiotic agents in commercial
products as alternatives to reducing use of fungicides in the control of cucumber
fusarium wilt disease under protected houses.
The aim of present work: the use of biotic and abiotic agents to induce
resistance to Fusarium wilt of cucumber, and study their mechanism of action on the
biochemical and anatomical indices of cucumber plants under protected houses.
Research techniques: Isolation and identification of fusarium causative wilt
fungus of cucumber plants and testing the pathogenicity of isolated wilt fungi.
Studying the effect of some bio-control agents and resistance-inducers against the
selected wilt fungus in laboratory. Studying the efficiency of selected bio-control
agents and resistance-inducers on inducing cucumber plants resistance against
fusarium wilt fungi under green houses and protected houses. Studying the expressive
indicators of resistance in treated plants as (phenols, lytic enzymes, oxidative
enzymes, Iso-enzymes, lignifications in treated plant roots and anatomical changes in
treated cucumber plants). Production the most effective bio-control agents in
commercial products and test the commercial products against wilt disease under
protected houses.
Basic scientific research results. F. oxysporum f.sp. cucumerinum (FOC) was
the causal agent of cucumber fusarium wilt. inoculum density of 1x 107 of FOC
showed the highest percentage of dead plants, while, inoculum densities of 1 x 10 3
and 1 x 104 caused the least. All Trichoderma and Cheatomium bostrycoides filtrates
of the fungal and bacterial isolates at 50% concentration completely inhibited spore
germination of FOC and inhibiting the linear growth of FOC. Oxalic acid at 10 mM
completely inhibited mycelial growth of FOC, while, salicylic acid, oxalic acid citric
acid and Ascorbic acid at concentration 5 and 10 mM completely inhibited spore
germination of FOC. Trichoderma harzianum3, Trichoderma spp. and Cheatomium
bostrycoides were the best antagonist in reducing disease incidence and disease
severity of the wilt on cucumber, Bacillus megtla, Pseudomonas fluorescens3 and
Serratia marcensens2 were the best isolates and completely prevented the disease
incidence, Salicylic acid and CaSO4 were the best chemicals in reducing disease
incidence and disease severity of the wilt on cucumber under greenhouse. Under
protected houses Trichoderma harzianum No.3, Trichoderma spp. and Trichoderma
viride1 were the best isolates and reduced disease severity by 90.27, 89.83 and
87.73% respectively and increased the fruit weight (Kg)/plant by 3.58, 3.5 and 3.33
respectively, Bacillus megtla was the best isolates and completely prevented the
40
disease incidence followed by Serratia marcensens No.2 and Pseudomonas
fluorescens No.3 and reduced disease severity by 91.37 and 90.67% respectively, also
increased fruit weight (Kg)/plant was induced by 3.64, 3.56 and 3.47 respectively.
Salicylic acid completely prevented the disease followed by CaSO4 and KMnO4 their
reducing the disease severity by 93.24 and 92.41% respectively, increased fruit
weight/plant by 3.57, 3.44 and 3.24 respectively. As for the effect of biotic agent and
chemical inducers it is clear that they increased activity of peroxidase, polyphenoloxidase, chitinase and also lignin content, phenols content compared with control
treatment. On the other hand, they decreased the reducing, non-reducing and total
sugars content and also amino acids in cucumber plants. Isozyme pattern of
peroxidase in cucumber extract contained two bands expect Trichoderma
harzianum3, Bacillus spp.1, oxalic acid, non-infested and infested control. One
additional band was found in case of immunized plants. Bands volume of immunized
plants was denser than non-infested and infested control. Treating cucumber seeds
with fungal and bacterial isolates or soaking seeds in chemical inducers solutions,
before transplanting induced positive changes in their water conductive elements,
reasonably they resist the wilt disease development by facilitating absorbing more
water as the plants are need. The percentage of wilted cucumber plants were
significantly reduced by using different carrier materials inoculated by antagonistic
fungal isolates as compared with control. Paraffin oil was the most effective for
decreasing incidence of disease. Wilted plants were ranged 3.00-35.00%.
Trichoderma viride on all carriers was the best effective fungal isolates and reducing
wilted plants from 89.00% in control to 3.00% in treated plants. Bacillus megtela
was the best effective bacterial isolates and reducing wilted plants from 89.00% in
control to (3.00%) in treated plants.
Implementation level and application field: The results of present
dissertational work may be implied a lecture material for general and special courses
in "Plant pathology", "Biological control of plant diseases", "New trends in
controlling of plant pathology" and "Dynamics of plant resistance to diseases" in
higher educational institutions for plant pathology. A material for production biocontrol agents in commercial products. The results of this dissertation provide base
information and a system which is necessary to conduct further studies related to the
induction resistance to plant pathology
Economical effectiveness or work significance: For the first time in
Kazakhstan studied the use of biotic and abiotic agents to induce resistance of
cucumber plants to Fusarium wilt. And study the mechanism of their effect on
biochemical parameters of cucumber plants. The results of the research that,
production the biotic agents in commercial products that we can depend on this
products, antioxidants and chemical inducers to control of Fusarium wilt disease that
attack cucumber plants under greenhouses and reducing the use of fungicides because
the side effects of fungicides on human health and in the environment. The results of
this dissertation are of great importance and would be necessary to conduct
further research work in using commercial products that produced, antioxidants and
chemical inducers to control of different diseases of many vegetables plant that
produced under protected houses.
41
‫الملخــص العربي‬
‫عن مستخلص الرسالة المقدمه للحصول علي درجة الدكتوراه في فلسفة العلوم‬
‫في مجال وقاية النبات تخصص‪ -‬أمراض نبات‬
‫جمال عاشور أحمد محمد‬
‫استحثاث مقاومة نباتات الخيار ضد مرض الذبول الفيوزاريومي تحت ظروف البيوت المحمية‬
‫الهدف من الدراسة ‪ -‬استخدام العوامل الحيوية وغير الحيوية لحث باتتثتا الخيثتر مثا مةتومثة الث اول‬
‫الفيوزاريثثثومي تحثثثا فثثثروو الايثثثوا المحميثثثةة ودراسثثثة اليثثثة ممبثثثت مثثثا الت يثثثراا الايو يميت يثثثة‬
‫والتشريحية لمباتتتا الخيتر‪.‬‬
‫زالا من فطثر ال يتثوميم واي ثت‬
‫استخدم في الدراسه ستة زالا مختمفة من فطر تراي ودرمت وثال‬
‫زلة من فطر الايبسميوم وثمتبية زالا من ا تيريت الاتسيمس واراعة زالا من ا يتريت الاسثيدموبتس‬
‫و ثثزلتين مثثن ا تريثثت السثثيريتيت اتال ثثتفة لثثي ثمتبيثثة مثثواد يمتويثثه وهثثي تلتثثتلي حثثتما اكس ث واي‬
‫وحثثتما السثثتري وحثثتما اكو سثثتلي وحثثتما الستلسثثمي وفوسثثفتا اوتتسثثيوم ثبثثت ي الاوتتسثثيوم‬
‫و اريتتا واما و اريتتا تلسيوم وارمبجتبتا اوتتسيوم‪.‬‬
‫وكانت النتائج المتحصل عليها كالتالي‪:‬‬
‫‪ -1‬تبثثا فطريثثتا تراي ودرمثثت هترازيثثتبم ر ثثم‪ 3‬وتري ودرمثثت فيثثردم ر ثثم‪ 1‬أ ثثثر فطريثثتا الت ثثتد‬
‫المختارة تثايطت لبمو فطر الفيوزاريوم ل وجد أن ا تريت اسيدوموبتس ايوتدا وسيريتيت مترسيبس ر م‬
‫‪ 2‬و اتسثثميس سثثاتمس ر ثثم‪ 2‬اك ثثثر تثايطثثت لبمثثو الفيوزاريثثوم مثثت ثثتن حثثتما الستلسثثيم يميثثه حثثتما‬
‫االس وراي اك ثر تثايطت لبمو الفيوزاريوم‪.‬‬
‫‪ -2‬وجد أن زلة التراي ودرمت هترزيتبم ر ثم ‪ 3‬و زلثة مثن التراي ودرمثت و زلثة التراي ودرمثت فيثرد‬
‫ر ثثم ‪ 1‬تبثثا أف ثثل العثثزالا الفطريثثة وادا لثثي خفثثا شثثدة اباثثتاة اثثتلمرا وزيثثتدة متوسثثط وزن‬
‫الثمثثتر لمباثثتا مثثت تبثثا ا تيريثثت اتسثثيممس ميجتثثيال وا تريثثت سثثيريتيت مترسثثيبس ر ثثم‪ 2‬و الاسثثيدموبتس‬
‫فمورسثثيبس ر ثثم‪ 3‬تبثثا أف ثثل العثثزالا الا تيريثثة وادا لثثي خفثثا شثثدة اباثثتاة اثثتلمرا وزي ثتدة‬
‫متوسثثط وزن الثمثثتر لمباثثتا و ث ل ثثتن حمثثا الستلسثثيم و اريتثثتا تلسثثيوم وارمبجتبثثتا اوتتسثثيوم‬
‫أف ل المواد ال يمتوية وادا لي خفا شدة اباتاة اتلمرا وزيتدة متوسط وزن الثمتر لمباتا‪.‬‬
‫‪ -3‬وجد أن معتممة ا ور باتتتا الخيتر اثل الزرا ثة اتلمعثتمالا تحثا الدراسثة أد لثي حثدو زيثتدة‬
‫معبوية في بشتط ابزيمثتا الايرو سثيديز والاثولي فيبـــــــثـول أو سثيديز وال يتيبيثز مثت أدا الثا زيثتدة‬
‫المحتوم من المجبين و ل الفيبوالا مثت ادا لثي خفثا معبثو فثي محتثو السث ريتا واالحمثتا‬
‫االميبية مةتربة اتلمةتربة‪.‬‬
‫‪ -4‬وجد أن معتممة ا ور باتتتا الخيتر ال الزرا ة اتلمعتمالا تحا الدراسة أد لثي حثدو ت يثراا‬
‫تشثريحية يجتايثثة فثي جث ور باتتثثتا الخيثتر مثثن حيث زيثثتدة ثثدد الحثزم الو ت يثثة وزيثتدة ثثدد االو يثثة‬
‫الخشاية واي ت زيتدة في ت ميف او ية الخشب‪.‬‬
‫‪.-5‬وجثثد ان اسثثتخدام فطريثثتا تراي ودرمثثت هترازيثثتبم وتري ودرمثثت فيثثردم وال يتثثوميم و ث ل ا تيريثثت‬
‫اتسميس ساتمس و اتسيممس ميجتيال و الاسيدموبتس فمورسيبس و السيريتيت محمال مي زيثا الاثرافين او‬
‫البشثثت اواثثودرة التم ث او الجيبثثتا الاثثوديوم اد لثثي حثثدو خفثثا معبثثو فثثي شثثدة االاثثتاة‪ .‬و ثثتن‬
‫فطرتري ودرمت فيثردم اف ثل العثزالا الفطريثة فت ميثة وخاواثت محمثال مثي زيثا الاثرافين و ث ل‬
‫تبا ا تيريت اتسيممس ميجتيال اف ل العزالا الا تيرية و اي ت مي زيا الارافين‪.‬‬
‫‪42‬‬