Бактериозы зерновых: скрытая угроза

Глобальное изменение климата и увеличение интенсивности сельхозпроизводства влечет за собой не только повышение урожайности и рентабельности, но и новые риски, значение которых нельзя недооценивать. Об одном из них газете «Поле Августа» рассказал заместитель генерального директора по научной работе Исследовательского центра «ФитоИнженерия», профессор РУДН Александр Николаевич ИГНАТОВ.

Существуют три основных типа фитопатогенов – это грибы, бактерии и вирусы. Растения ими поражаются в зависимости от природно-климатических условий, особенностей земледелия и сортов. До масштабного внедрения интенсивной технологии возделывания зерновых культур самыми вредоносными считались облигатные паразиты – различные виды ржавчин, мучнистая роса, головня и т. д. Затем, когда на поля стали вносить больше удобрений и начали выращивать растения, устойчивые к этим болезням, на первое место вышли возбудители септориоза, гельминтоспориоза, фузариоза и подобные им патогены.

По мере того как защита растений от заболеваний, вызываемых грибами, становилась все более совершенной, стала усиливаться вредоносность бактериозов. Конечно, это не значит, что их не было раньше. Просто бактерии наносят ощутимый ущерб зерновым культурам не каждый год, а только при условии совпадения благоприятных погодных условий и существенной зараженности полей или посевного фонда. Иногда их эпифитотии бывают один раз в десять лет, а иногда через два - три года. По данным Е. В. Матвеевой (ВНИИФ), долгие годы изучавшей эти болезни, в России на зерновых вредоносны бактерии родов Pseudomonas, Xanthomonas, Pantoea, Erwinia, Clavibacter и Rathaiybacter.

В последний раз значительную многолетнюю вспышку базального бактериоза зерновых культур (возб. Pseudomonas atrofaciens) документировали в конце 60-х - начале 70-х годов в южных регионах России. Что интересно, в это же время она произошла и в США, в так называемом «пшеничном поясе» – это штаты Монтана, Юта, Небраска и др. Нами недавно при помощи полногеномного секвенирования была доказана идентичность возбудителей этого бактериоза в России и США.

Американские ученые детально изучили проблему и в итоге предложили новые устойчивые сорта зерновых. В СССР для подавления бактериальной эпифитотии использовали «жесткие» протравители, обладавшие сильным фунгицидным и бактерицидным действием. В те годы широко применялись ртутьсодержащие протравители, например Гранозан, обладавшие исключительно высокой токсичностью, а также ТМТД, Витавакс и другие препараты, в состав которых входил тирам.

Со временем ситуация изменилась: сегодня в России практически не осталось разрешенных к применению химических препаратов с сильным бактерицидным действием. Фунгициды стали менее токсичными для человека и животных и более эффективными против целевых патогенов, что позволило существенно снизить ущерб от грибных болезней.

Это привело к тому, что в условиях потепления климата и широкого распространения «нулевой» и минимальной обработки почвы бактерии стали постепенно занимать освобождающуюся от фитопатогенных грибов нишу, поскольку они остаются на семенах после протравливания фунгицидами и в неперегнивших растительных остатках. Сейчас на наших полях фактически создались все условия для массовой вспышки бактериозов зерновых культур.

В России на зерновых культурах во всех регионах наиболее часто встречается базальный бактериоз, который поражает колос. Ярусом ниже присутствует патоген Pseudomonas syringae, вызывающий бактериальный ожог листьев и стебля на высоте больше 10 - 20 см от уровня почвы. Причем резерв этой инфекции в природе – колоссальный. Несколько лет назад коллектив французских и американских ученых под руководством д-ра Синди Моррис доказал, что эти бактерии присутствуют в снеге, дождевой воде, реках и ручьях.

Во время эпифитотии бактериальных болезней в 70-е годы советские фитопатологи Ю. И. Шнейдер и М. К. Ильюхина нашли в Черноземной зоне новый вид Pseudomonas ramonicum, вызывавший бурую гниль всходов зерновых. Они описали болезнь, поражающую молодые растения, еще не вышедшие в трубку. Сейчас трудно сказать, что это был за вид, так как в коллекции в РФ не осталось его штаммов. Предположу, что это были бактерии Pseudomonas viridiflava, в последние годы они массово распространяются на различных культурах. Патоген Pseudomonas marginalis также очень широко встречается на зерновых в корневой части растения, вызывая различные гнили.

На юге России наиболее распространены фитопатогенные бактерии рода Xanthomonas – возбудители черного бактериоза. В основном это заболевание проявляется в виде листовой пятнистости, но среди них есть патогены, поражающие и сосудистую систему растения. Отличительной особенностью такого бактериоза является длительная скрытая фаза развития болезни при низких температурах. При высокой влажности и повышении температуры выше 25 °С бактерии могут вызвать некроз листьев за считанные часы.

На Дальнем Востоке и Кубани в последние годы активно развивается рисоводство. Для риса основную угрозу представляют два карантинных объекта – Xanthomonas oryzae и X. oryzicola. В мире эти патогены по масштабам причиняемого экономического ущерба занимают одно из первых мест. Но в странах субтропического климата, особенно в Китае, Японии и на Филиппинах, производители риса уже научились с ними бороться. В России они пока еще не обнаружены. Зато у нас есть вид Xanthomonas arboricola, который поражает не только рис, ячмень, пшеницу, капустные культуры, подсолнечник, томат, он также инфицирует и древесные культуры, вызывая болезни фундука, грецкого ореха, груши и тополя.

В России также широко распространены несколько фитопатогенных для злаков видов энтеробактерий – это родственники кишечной палочки. Есть также свидетельства того, что в нашу страну уже проникли виды Pantoea stewartii (карантинный объект) и Pantoea ananatis – возбудители бактериозов кукурузы, проса и риса. Erwinia rhapontici встречается в ЦЧР, этот вид вызывает порозовение колоса, которое часто путают с фузариозом и выбраковывают целые партии пораженного зерна.

Кроме того, во всех регионах страны зерновые поражают вирулентные штаммы Pantoea agglomerans. Этот вид обычно следует за другими возбудителями бактериозов, «помогая» им заражать растения, постепенно превращаясь в независимого и опасного патогена зерновых культур, так как вирулентные формы этой бактерии постепенно накапливаются в почве и на семенах. Думаю, что в ближайшее время нас ждет эпидемия бактериозов, вызванных этим видом. Особенно опасен перенос генов вирулентности из Pantoea stewartii и Pantoea ananatis в Pantoea agglomerans, который произойдет при встрече этих бактерий на наших полях.

Среди новых патогенов на границах России появился вид Acidovorax avenae subsp. avenae, повреждающий рис, кукурузу, другие зерновые и кормовые злаки.

Все перечисленные бактерии хорошо изучены, но помимо них есть еще совершенно не исследованная группа микроорганизмов, в основном относящаяся к роду Pseudomonas, которая, не являясь фитопатогеном, резко снижает энергию прорастания семян. Штаммы этих бактерий могут до года выживать на семенах зерновых злаков. И вот в последние десять лет в большинстве регионов Нечерноземья, Поволжья, ЦЧР появились проблемы со всхожестью семян яровых зерновых. Энергия прорастания семян за период от уборки до посева уменьшается с 95 % до 60 - 70 %, а иногда и больше. Кроме этого снижаются скорость отрастания вторичной корневой системы, количество продуктивных стеблей у зараженных озимых сортов. Эту проблему сейчас никто не изучает, хотя она стоит очень остро, особенно для пивоваренного ячменя.

Тренд климатических изменений последних лет благоприятствует как вредоносности, так и распространению фитопатогенных бактерий в новых регионах. Бактериозы наиболее активно развиваются при высоких температуре и влажности воздуха. Особую роль играет высокая ночная температура, ее рост на три - четыре градуса может увеличить частоту заражения растений на 100 %, а скорость развития симптомов – на 40 - 50 %. Все фитопатогенные бактерии легко переносятся ветром (с пылью), насекомыми, нематодами и клещами.

Многие бактерии не проявляют свою активность, пока температура не превысит 22 - 24 °С. Они колонизируют растения, заселяют межклеточное пространство, но внешних симптомов болезни не вызывают. Только после того, как температура превысит определенный порог, начинается некротизация ткани, иногда очень быстрая.

Проблема в том, что начальное заражение семян бактериями может быть крайне небольшим. По данным отчетов региональных филиалов «Россельхозцентра», зараженность зерна фитопатогенными грибами составляет от 30 до 100 %, а бактериями (при неполной визуальной оценке) – 3 - 5%, максимум – 10 %. Если сравнить эти цифры, то, казалось бы, что бактериальная инфекция вообще не имеет значения. Но еще в советское время ведущий фитопатолог страны профессор М. В. Горленко (МГУ) писал о том, что если зерно на 3 % инфицировано бактериями, то его уже нельзя использовать для посева.

В начале 2000-х годов мы документировали уровень заражения бактериальными патогенами ниже 0,5 - 1 %. Примерно с 2004 года этот показатель начал расти и спустя четыре года достигал 3 - 4 %, а в 2013 году уже стали нормой партии зерна, зараженные бактериями разных видов на 10 %...

Конечно, патогенные бактерии на зерне есть и будут всегда, от них не избавиться. Что же делать? В первую очередь производители сельхозпродукции должны обезопасить всходы. Для этого можно использовать препараты, содержащие в своем составе дитиокарбаматы (например, тирам) и триазолы (например, тебуконазол), бензимидазолы (например, карбендазим) или другие вещества с бактерицидным эффектом (медь- или серебросодержащие вещества, фосэтил алюминия и др.).

Хорошие результаты дает применение комбинированных препаратов, содержащих тирам, в смеси с другими фунгицидами и стимуляторами роста. Обработку семян необходимо проводить максимально близко к срокам посева. Надо учитывать, что после заражения растений большинство бактерий проникает в их сосудистую систему, контактный препарат не окажет на них значительного эффекта, а среди системных химических бактерицидов известен только фосэтил алюминия.

Еще есть многочисленные биопрепараты, д. в. которых в основном относятся к классу антибиотиков. Но пока их эффективность, как правило, невысока – не больше 50 - 60 %, достигая максимума при профилактическом и длительном использовании без массовой вспышки заболеваний. Причем при эпифитотии или под действием неблагоприятных факторов их эффективность значительно снижается. Поэтому обработки надо проводить часто, что значительно увеличивает затраты, или смешивать их с другими пестицидами.

Помимо протравливания семян большое значение для профилактики бактериозов имеют несколько факторов: обработка почвы, уничтожение растительных остатков, севооборот, борьба с переносчиками бактерий (насекомые, нематоды и клещи) и применение устойчивых сортов. Даже неполная устойчивость растений существенно снизит частоту заражения растений и повысит эффективность средств защиты растений.

Для создания таких сортов нужна заинтересованность со стороны селекционеров зерновых культур, которые на данный момент в недостаточной степени выделяют бактериозы (и вирусы) в качестве приоритетов своей работы. Это связано с трудностями создания инфекционного фона, определения зараженности растений, недоступностью типовых штаммов фитопатогенов и нехваткой квалифицированных специалистов, а также осознанного интереса со стороны производителей сельхозпродукции.

Как я уже сказал, наличие бактериоза на зерновых, может быть, сложно выявить, но если не уделять этому классу патогенов внимания, не контролировать состояние посевов, то в один день можно лишиться урожая, получив пустоколосые растения, высохшие на корню. Такие примеры уже были во многих странах.

Записал Игорь ТИМЧЕНКО

Фото Т. Вдовенко

Контактная информация

Александр Николаевич ИГНАТОВ

Тел. моб.: (916) 671-21-47
E-mail: a.ignatov@phytoengineering.ru

Опубликовано в номере 11 за 2016 год

Перепечатка и копирование материалов на электронные ресурсы только с письменного разрешения редакции и с указанием первоисточника.