E. D. Mytsa, M. A. Pobedinskaya, L. Yu, Kokaeva, S. N. Elansky
Phytophthora infestans (Mont) de Bary, de aardappelziekte, veroorzaakt door het paddenstoelachtige organisme, komt veel voor in bijna alle delen van de wereld waar deze gewassen worden verbouwd. Onder epifytotische omstandigheden kan het verlies aan aardappelopbrengst door Phytophthora 10-30% of meer bedragen, en dat van tomaat tot 100% (Ivanyuk et al., 2005).
Een van de belangrijkste bronnen van primair inoculum Ph. infestans, leidend tot plantinfectie, zijn dikwandige rustende voortplantingsstructuren - oösporen. Hybride oösporen gevormd als gevolg van het kruisen van genetisch verschillende ouderstammen dragen bij aan een toename van de genotypische diversiteit in de populatie, waardoor het proces van aanpassing van stammen aan nieuwe variëteiten en toegepaste fungiciden wordt versneld. Oospore vorming Ph. infestans in het veld werd in veel landen van de wereld opgemerkt: Rusland (Smirnov et al., 2003), Noorwegen (Hermansen et al., 2002), Zweden (Strömberg et al., 2001), Nederland (Kessel et al., 2002) en andere regio's. Er zijn aanwijzingen dat oösporen van de veroorzaker van Phytophthora gedurende meer dan 2 jaar in de bodem kunnen overleven in een levensvatbare staat (Hermansen et al., 2002; Bшdker et al., 2006) en na overwintering plantinfecties kunnen veroorzaken (Lehtinen et al., 2002; Ulanova et al. al., 2010).
De belangrijkste methode om Phytophthora te bestrijden, is chemische bescherming, die bestaat uit het behandelen van aanplant met fungicide preparaten. Veel chemicaliën die worden gebruikt om aardappelen en tomaten tegen Phytophthora te beschermen, hebben een sterk remmend effect op de vorming van oosporen (Kessel et al., 2002; Kuznetsov, 2013). Er worden echter veel andere medicijnen gebruikt bij aardappelen die de Ph. infestans, en hun effect op de vorming van oosporen is onbekend. Daarom was het doel van dit werk om het effect op de vorming van oösporen te bestuderen van sommige geneesmiddelen die veel op aardappelen worden gebruikt, maar die niet zijn geregistreerd tegen Phytophthora.
We gebruikten 9 Ph. infestans van verschillende soorten paring, door ons geïsoleerd uit besmette aardappelbladeren in de regio's Moskou, Leningrad en Ryazan. Om het effect op de groei van mycelium en de vorming van oösporen te bestuderen, werden de volgende geneesmiddelen gebruikt: fungiciden Maxim (werkzame stof fludioxonil uit de klasse van fenylpyrrolen) en Scor (difenoconazol, triazolen), Aktara-insecticiden (thiamethoxam, neonicotinoïden) en Tanrek (imidaclopidin, neefotinoïden) , triazines). Alle pesticiden zijn geregistreerd in de "State Catalog of Pesticides and Agrochemicals" voor 2014. Om het effect van de pesticideconcentratie op de groei van oomyceetkolonies te bestuderen, werd elke stam geïnoculeerd met een agarblok in het midden van een petrischaal met een dicht havermoutmedium. Het testbestrijdingsmiddel werd voorlopig aan het medium toegevoegd in concentraties van 0.1, 1.0, 10.0 en 100.0 mg / L (in termen van het actieve ingrediënt - DV). Als controle gebruikten we een medium zonder toegevoegd pesticide. De inentingen werden 18-12 dagen bij 15 ° C geïncubeerd totdat de kolonie-diameter van de pesticidevrije controle 70-80% van de petrischaaldiameter bedroeg, waarna de diameter van de kolonies werd gemeten in de controle- en experimentele varianten.
De experimenten werden uitgevoerd in 3 herhalingen. De studie van de vorming van oosporen werd uitgevoerd op een agar-havermedium (30 ml in een petrischaal) met toevoeging van een fungicide in concentraties van 0.1, 1.0, 10.0 en 100.0 mg / l en op een medium zonder fungicide (controle). Hiervoor werden agarblokken met parende isolaten van type A1 en A2 in paren op het oppervlak van het voedingsmedium op een afstand van 5 cm van elkaar geplaatst. De inentingen werden geïncubeerd bij de optimale Ph. Infestans bij een temperatuur van 18 ° C gedurende 20 dagen. Na het kweken werd het voedingsmedium met sporen opnieuw gesuspendeerd met een mixer in 30 ml gedestilleerd water, en werden preparaten voor microscopie gemaakt uit de resulterende suspensie. In elke variant werden 180 gezichtsvelden bekeken (3 herhalingen, 60 gezichtsvelden). Vervolgens werd de concentratie van oösporen opnieuw berekend (stuks / μL medium).
Effect van pesticiden op de groei van radiale kolonie. Difenoconazol, thiamethoxam en imidacloprid hadden geen statistisch significant effect op de radiale groei van Ph. infestans (tabel 1). Het herbicide metribuzin veroorzaakte een lichte groeivertraging in de beginperiode (5-7 dagen groei); tegen de 10e dag werden de diameters van de kolonies echter vergelijkbaar in grootte. Fludioxonil remde statistisch significant de ontwikkeling van Ph. infestans bij een concentratie in het medium van meer dan 10 mg / l.
Tabel 1
Effect van pesticiden op radiale groei van kolonies Phytophthora infestans
Fungicide-DV (medicijn) | Koloniediameter bij verschillende concentraties (mg / L) DW in het medium, mm | ||||
0.0 | 0.1 | 1.0 | 10.0 | 100.0 | |
Thiamethoxam (Aktara-medicijn) | 82 ± 6 | 81 ± 7 (99%) | 82 ± 6 (100%) | 81 ± 6 (99%) | - |
Imidacloprid (Tanrek) | 792 ± 6 | - | 76 9 ± (96%) | 77 8 ± (97%) | 76 ± 5 (96%) |
Fludioxonil (Maxim) | 82 6 ± | - | 74 12 ± (90%) | 56 10 ± (68%) | 46 ± 3 (56%) |
Metribuzin (Zenkor) | 88 12 ± | - | 85 12 ± (97%) | 86 9 ± (98%) | 80 5 ± (91%) |
Difenoconazol (Scor) | 82 7 ± | - | 76 9 ± (93%) | 84 ± 4 (102%) | 81 6 ± (99%) |
Notitie. Het teken "±" wordt gevolgd door het betrouwbaarheidsinterval voor een significantieniveau van 0.05. Waarden tussen haakjes geven de verhouding weer van de diameter van de kolonies in de experimentele variant tot die in de controle zonder pesticiden. Een "-" teken betekent dat er geen onderzoek is uitgevoerd.
Tabel 2
Effect van pesticiden op vorming van oosporen Phytophthora infestans in agar-omgeving
Fungicide-DV (medicijn) | Het aantal oösporen in het medium bij verschillende concentraties (mg / l) DV, pcs / μl | ||||
0.0 | 0.1 | 1.0 | 10.0 | 100.0 | |
Thiamethoxam (Aktara-medicijn) | 79.6 ± 3.6 | 79.8 ± 3.8 (100%) | 79.1 3.9 ± (100%) | 71.4 ± 3.7 (90%) | - |
Imidacloprid (Tanrek) | 79.6 ± 3.6 | - | 70.0 ± 3.4 (88%) | 66.0 ± 3.1 (83%) | 35.8 ± 2.8 (45%) |
Fludioxonil (Maxim) | 112.7 ± 6.9 | - | 98.4 ± 8.6 (87%) | 73.6 ± 5.4 (65%) | 42.3 ± 3.7 (36%) |
Metribuzin (Zenkor) | 135.0 ± 9.5 | - | 103.0 ± 9.8 (70%) | 118.2 9.3 ± (88%) | 74.8 ± 8.1 (55%) |
Difenoconazol (Scor) | 79.6 ± 3.6 | 72.5 ± 3.6 (91%) | 82.2 ± 3.7 (103%) | 54.9 ± 2.8 (69%) | 35.8 ± 2.3 (45%) |
Onderzoek naar het effect van pesticiden op de vorming van oösporen Ph. infestans in een voedingsmedium. Er werd gevonden dat een statistisch significante afname van het aantal oösporen bij bepaalde concentraties werd veroorzaakt door alle onderzochte preparaten (tabel 2). Bij een werkzame stofconcentratie van 1.0 mg / l leidden alle pesticiden, met uitzondering van Aktara- en Skor-preparaten, tot een merkbare afname van de hoeveelheid gevormde oösporen (met 12–24% vergeleken met de controle). Een verdere toename van de concentratie van actieve stoffen in het medium leidde tot een toename van de remmende werking. Preparaten op basis van thiamethoxam en difenoconazol veroorzaakten een statistisch significante afname van het aantal oösporen wanneer de concentratie van de werkzame stof in het medium meer dan 10 mg / l was.
Discussie en conclusie. De studie naar het effect van niet-geregistreerde pesticiden tegen Phytophthora van aardappel op de radiale groei van mycelium toonde, zoals verwacht, een zwakke groeiremming (fludioxonil) of geen effect op de groei (andere bestudeerde pesticiden).
Tabel 3. Concentraties van actieve stoffen in de werkvloeistof
Voorbereiding (fungicide-DV) | Gebruikt bij het werk van de concentratie van DV in het voedingsmedium, mg / l | Concentratie van DW in de werkvloeistof tijdens aardappelverwerking, mg / l |
---|---|---|
Aktara (thiamethoxam) | 0.1, 1, 10 | 37-75 * |
Tanrek (imidacloprid) | 1, 10, 100 | 50-100 |
Maxim (fludioxonil) | 1, 10, 100 | 1000 |
Zenkor (metribuzin) | 1, 10, 100 | 1630-4900 |
Scor (difenoconazol) | 0.1, 1, 10, 100 | 188-625 |
* De waarden worden gepresenteerd volgens de "Staatscatalogus van pesticiden en landbouwchemicaliën" voor 2014.
Alle bestudeerde pesticiden zorgden voor een afname van de vorming van oösporen in het voedingsmedium. De geteste concentraties pesticiden in het medium waren lager of kwamen ongeveer overeen (voor imidacloprid) met de toegestane concentraties in de werkvloeistof (tabel 3). In onze experimenten nam de onderdrukking van de vorming van oösporen toe naarmate de dosis van het geneesmiddel toenam, wat een toename van het effect suggereert bij contact met een meer geconcentreerde werkvloeistof. Difenoconazol veroorzaakte een significante afname van de oösporenconcentratie, niet alleen bij experimenten op een voedingsbodem, maar ook bij testen op afgesneden aardappelbladeren die in een vloeistof met een fungicide werden geplaatst. Zo werden in de Wit-Russische variëteit Vectar 32 oösporen per 1 mm2 bladoppervlak waargenomen bij de controle, bij een concentratie difenoconazol in water van 10 mg / l - 24 en bij 100 mg / l - 12 oösporen / mm2. Het verschil in de concentraties van oösporen bij 100 mg / l van het fungicide en in de controle is statistisch significant (Elansky, Mytsa, niet gepubliceerd).
Pesticiden kunnen een breed scala aan processen in schimmelcellen beïnvloeden. In de literatuur konden we geen informatie vinden die tot op zekere hoogte het mogelijke effect van de bestudeerde geneesmiddelen op de vorming van oösporen verklaart. Laten we proberen een aantal aannames te doen met betrekking tot de werking van difenoconazol. Het mechanisme van zijn fungicide werking is om het C14-dimethylase-enzym te remmen, dat een sleutelrol speelt bij de biosynthese van sterolen. Sterolen worden aangemaakt door schimmels, planten en andere organismen en maken deel uit van hun celmembranen. Oomyceten van het geslacht Phytophthora zijn bij afwezigheid van sterolen alleen in staat tot vegetatieve groei; de vorming van oösporen wordt volledig onderdrukt (Elliott et al., 1966).
Oomyceten zijn niet in staat zelf sterolen te synthetiseren; ze nemen in hun membranen de sterolen op die van de waardplant zijn verkregen, waardoor ze worden aangepast. In ons experiment hebben we haver-agarmedium gebruikt dat rijk is aan α-sitosterol en isofucosterol (Knights, 1965), d.w.z. stoffen die de vorming van oösporen stimuleren. Het is mogelijk dat difenoconazol het werk remt van enzymen die betrokken zijn bij de modificatie of het gebruik van sterolverbindingen die uit planten zijn verkregen. Dit kan op zijn beurt de intensiteit van de vorming van oosporen verminderen.
In kleine concentraties, zoals aangetoond in ons werk, had difenoconazol een zwak stimulerend effect op de groei van mycelium en de vorming van oösporen.
De onderdrukking van de vorming van oösporen in het voedingsmedium is eerder aangetoond voor antiphytophthora-fungicide preparaten. Dus in het werk van Kessel et al. (2002) onderzochten meer dan 10 commerciële antifluoridegeneesmiddelen. Fluazinam, dimethomorph en cymoxanil in niet-dodelijke concentraties onderdrukten volledig de vorming van oösporen in een agarmedium; metalaxil, maneb en propamocarb vertoonden een matige werkzaamheid; mancozeb en chloorthalonil hadden praktisch geen effect op de vorming van oosporen. In het werk van S.A. Kuznetsov (Kuznetsov, 2013) werd remming van de vorming van oösporen op een voedingsmedium door niet-letale concentraties metalaxyl aangetoond.
Onze experimenten toonden aan dat pesticidepreparaten die op aardappelen werden gebruikt, zelfs zonder een direct remmend effect op de groei van de Phytophthora-pathogeen, de vorming van oösporen onderdrukten. Een goed uitgevoerde chemische bescherming van aardappelen met behulp van fungiciden, insecticiden en herbiciden vermindert dus de kans op vorming van oösporen in bladeren van planten.
Dit werk werd ondersteund door de Russian Science Foundation (project nr. 14-50-00029).
Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift "Mycology and Phytopathology" (Volume 50, Issue 1, 2016).