Спецможливості
Технології

Віруси та вірусні хвороби зернових колосових

10.01.2014
2270
Віруси та вірусні хвороби зернових колосових фото, ілюстрація

Одним із факторів, що значно знижують врожайність зернових культур, є вірусні хвороби. Вірусні інфекції, хвороби зернових культур негативно впливають на перебіг фізіолого-біохімічних процесів у злакових. Продуктивність кущіння в уражених рослинах на 72–95% нижча, ніж у здорових, зменшується вміст хлорофілу та каротиноїдів, порушується процес утворення зерна та погіршується його якість, зокрема кількість зерен у колосі і їхня маса знижуються на 29–55%, різко зменшується вміст клейковини.

Посіви озимої пшениці в Україні займають 6–7 млн га, що становить 43% посівних площ, які відведено під зернові культури. Значення економічних збитків, що завдають вірусні інфекції, хвороби важко переоцінити, оскільки урожай зерна інфікованих вірусом рослин знижується в середньому на 35–65%, а втрати врожаю за вірусних епіфітотій можуть сягати 90%. Шкодочинність вірусних інфекцій залежить від виду та сорту рослин, патогенності штаму вірусу, ступеня інфікування та відсотка уражених рослин.

Слід зазначити, що у вірусінфікованих рослин пшениці спостерігається зниження морозостійкості та підвищення сприйнятливості до септоріозу, фузаріозу та інших грибних хвороб, що може призвести до майже повної втрати врожаю. Позаяк грибні інфекції значно легше діагностувати, спеціалісти визнають їх основними інфекційними чинниками, що спричинюють збитки. Та все ж першоджерелом, що призводить до втрат урожаю озимих зернових культур як від вимерзання, так і від грибних хвороб зернових культур, є саме вірусна інфекція як провокуючий фактор. Крім того, доведено, що вірусінфіковані рослини є привабливішими для заселення деякими комахами, зокрема попелицями, які відомі як переносники багатьох вірусних хвороб.
На сьогодні з літературних джерел у світі відомо 88 вірусів, що уражують зернові культури, з яких 39 — поширені на зернових в Європі. На зернових культурах в Україні широко розповсюджені 11 вірусів, що належать до різних таксономічних груп та передаються різними шляхами, зокрема п’ять із них — лише через грунт, збудник — грунтовий гриб Polymyxa graminis. Інші шість вірусів поширюються в природі різноманітними способами, причому є віруси, здатні передаватись лише одним способом: вірус жовтої карликовості ячменю (ВЖКЯ), вірус карликовості пшениці (ВКП), вірус російської мозаїки озимої пшениці (ВРМОП) та вірус штрихуватої мозаїки ячменю (BШМЯ). Інші патогени можуть мати декілька способів передавання, наприклад вірус смугастої мозаїки пшениці (ВСМП) та вірус мозаїки бромусу (BMБ).
Хвороби зернових культур.
 Вірус жовтої карликовості ячменю (Barley yellow dwarf virus, BYDV) уражує рослини озимої та ярої пшениці, озимого і ярого ячменю, жита, вівса, кукурудзи й інших злакових культур, а також дикорослі злаки, що ростуть поміж та на межі промислових посівів. Симптоми хвороби зернових культур залежать від виду і сорту злаків, періоду інфікування, умов вирощування рослин та штаму вірусу. Найчастіше на хворих рослинах спостерігають пожовтіння та почервоніння листкових пластинок, що поширюється вниз, спочатку по краю листка, поступово охоплюючи усю листкову поверхню. Листки уражених рослин розташовані більш вертикально, вони товстіші та жорсткіші, ніж у здорових. Хворі рослини часто не утворюють колосся, мають недорозвинену кореневу систему, характеризуються уповільненням росту й розвитку. Окремі сорти і гібриди кукурудзи є безсимптомними носіями вірусу, а на деяких з них можна спостерігати темно-червоні, навіть пурпурові листки; часто проявляється карликовість рослин. Основними резерваторами ВЖКЯ є дикорослі злаки, особливо багаторічні, хворі рослини яких не мають бодай чітких симптомів, хоч і містять у собі вірус.
Важливим є той факт, що якщо раніше було відомо шість різних штамів вірусу жовтої карликовості ячменю, то згідно з останніми даними таксономії вірусів, ці штами ВЖКЯ класифіковані як окремі види вірусів, що передаються різними видами попелиць. Причому кожен вірус передається лише одним або двома строго специфічними видами попелиць. Наприклад, доведено, що в агроценозах України циркулює вірус жовтої карликовості ячменю PAV (BYDV-PAV), який передається двома видами попелиць: Rhopalosiphum padi (звичайна черемхова) і Sitobion avenae (велика злакова). У посівах зернових культур також виявлено вірус жовтої карликовості ячменю MAV (BYDV-MAV), що передається лише Sitobion avenae, та вірус жовтої карликовості злакових RPV (CYDV-RPV), що передається лише Rhopalosiphum padi. Отже, один вид попелиць може передавати два віруси одночасно.

Захист зернових від хвороб.  ВЖКЯ передається попелицями персистентно, тобто циркулює, але не розмножується в організмі комахи. В рослині вірус локалізується у флоемі. До комахи він потрапляє разом із соком флоемних клітин інфікованої рослини через порожнину стилета попелиці під час живлення. Далі вірус проникає в організм комахи через кишечник, після проходження заднього відділу кишечника — потрапляє в гемоціль, циркулює в ньому і концентрується в слинних залозах. У флоему здорової рослини вірус передається комахою через слинні залози під час живлення. Таким чином, для ефективного передавання вірусів групи жовтої карликовості обов’язковим є наявність переносника, зокрема певного виду попелиць, і ніяким іншим способом дані віруси передаватися не можуть.
Оскільки попелиці Rhopalosiphum padi і Sitobion avenae поширені в усіх зерносіючих регіонах України, вони зумовлюють передавання вірусів групи жовтої карликовості на зернових культурах у різних областях, що призводить до значних втрат врожаю, особливо в роки, сприятливі для поширення переносників — з сухою і теплою осінню, аж до виникнення вірусних епіфітотій, як це було, наприклад, у 2005–2006 рр. Як вид вірус жовтої карликовості ячменю PAV нами був виявлений на заході (Львівська та Хмельницька), півночі (Київська та Чернігівська), сході (Харківська) та в центральних (Вінницька та Черкаська) областях України. На півдні нашої країни крім вірусу жовтої карликовості ячменю PAV зустрічаються вірус жовтої карликовості ячменю MAV і вірус жовтої карликовості злакових RPV (Одеська обл.). Слід зазначити, що в південних областях (Одеська, Миколаївська і Херсонська) завжди спостерігається найвищій відсоток уражених рослин на найбільших посівних площах. Очевидно, це пов’язано з оптимальними погодними умовами для поширення попелиць — переносників вірусів.
 Вірус смугастої мозаїки пшениці (Wheat streak mosaic virus, WSMV) уражує рослини озимої і ярої пшениці, ячменю, жита та інших зернових культур. На пшениці вірус може викликати сильну мозаїку листків, некрози пагонів, відставання у рості і, як результат — значне зниження або повна втрата врожаю. Цікаво, що симптоми ВСМП можуть відрізнятись на різних сортах озимої пшениці від дрібної штрихуватої мозаїки до смугастої мозаїки різної ширини світло-зелених смужок. Для інфікованих ВСМП рослин кукурудзи характерна лише м’яка мозаїка, але чутливі тільки деякі сорти. Захворювання, спричинене ВСМП, розповсюджене в усіх регіонах, де вирощують злакові культури. Даний вірус нами був виявлений у Вінницькій, Дніпропетровській, Київській, Одеській, Полтавській, Черкаській та Харківській областях. Переносник — кліщ Aceria tritici Schev. (пшеничний чотириногий кліщ). Для цього вірусу також характерним є передавання  інфікованим насінням: від 0,5 до 1,5% випадків виникнення хвороби як на пшениці, так і на кукурудзі. Хоча відсоток насіннєвої передачі невисокий, але в поєднанні з передаванням комахами вірус смугастої мозаїки пшениці може призводити до розвитку епіфітотій та інтродукції вірусу в нові ареали. Для запобігання цьому рекомендують проводити боротьбу з переносниками ВСМП на промислових посівах та тестування насіння пшениці на вірусоносійство.

 Хвороби пшениці. Вірус карликовості пшениці (Wheat dwarf virus, WDV) уражує пшеницю, жито, ячмінь та овес. Спостерігають пожовтіння і карликовість рослин, що призводить до зменшення кількості насінин у колосі, низького врожаю та навіть загибелі рослин. На ранній стадії розвитку уражені рослини характеризуються кущистістю й карликовістю. Ступінь пошкодження залежить від віку рослини на момент зараження. Передається ВКП персистентно цикадкою Psammotettix alienus, вірус зберігається під час линяння та не розмножується в організмі переносника. Таким чином, епідеміологія даного патогену дуже тісно пов’язана з географічним поширенням його унікального переносника. Слід зазначити, що хоча даний вірус новий для України, він є досить поширеним, зокрема в Хмельницькій, Київській, Черкаській, Одеській, Херсонській та Харківській областях.

 Захворювання пшениці. Вірус штрихуватої мозаїки ячменю (Barley stripe mosaic virus, BSMV) на пшениці викликає слабку штрихувату мозаїку, що призводить до некрозів. Також симптоми ВШМЯ можуть проявлятися у вигляді світло-жовтих і білуватих суцільних або переривчастих смуг. Іноді їх так багато, що листя стає майже білим. У міру розвитку рослин пшениці ознаки хвороби на молодих листках видно менш виразно. Хворі рослини ячменю у фазі виходу в трубку мають листки з світло-зеленими або жовтуватими смугами, які тягнуться паралельно вздовж всього листка, змінюючись за шириною і часто перериваючись. Під час колосіння вони стають коричневими. Особливо чітко ознаки хвороби помітні до колосіння, потім листки ячменю сильно жовтіють. Уражені рослини кукурудзи мають симптоми штрихуватої мозаїки і сильно відстають у рості. Іноді хвороба проходить без видимих симптомів. Крім вищезгаданих культур, ВШМЯ уражує жито, овес тощо. Основний спосіб передачі вірусу в природі — насінням (до 90%) та пилком, може передаватись контактно між рослинами. Відсоток насіннєвого передавання варіює залежно від патогенності штаму та виду і сорту культури. Відомо, що навіть якщо лише 1% насіння міститиме вірус, це може зумовити множинну інфекцію у потомства (від 105 до 107 інфікованих особин на гектар). Втрати врожаю відбуваються в результаті зменшення маси зерна через скорочення кількості продуктивних стебел, кількості і маси насінин у колосі. ВШМЯ зустрічається у всіх регіонах світу, де вирощують зернові культури.

Захворювання зернових культур. Вірус мозаїки бромусу (Brome mosaic virus, BMV) уражує пшеницю, ячмінь, овес, рис, кукурудзу, сорго та різноманітні види злакових трав, також може уражувати деякі дводольні рослини. Симптоми захворювання залежать від виду уражених рослин і умов вирощування. На пшениці і ячмені через 7–12 днів після ураження ВМБ розвивається мозаїчність, смугастість, блідо-зелена та жовта штрихуватість. Пізніше листки стають блідо-жовтими. У вівса часто спостерігається почервоніння листкових пластинок. Рослини кукурудзи реагують системними некрозами і здебільшого загибеллю рослин. Шляхи розповсюдження вірусу в природі точно не встановлені. Є дані про передавання ВМБ нематодами Xiphinema coxi, X. Diversicaudatum і Longidorus breviannulatus та жуками Diabrotica undecimpunctata, D. virgifera і Lema melanopus. Урожай зерна інфікованих вірусом рослин знижується на 35–65% і більше. Ураження ярого та озимого ячменю, пшениці і вівса на ранніх фазах розвитку може призвести до їхньої загибелі.
Захист від хвороб зернових культур. Оскільки віруси — особливий тип біологічних систем, що різко відрізняються від інших живих істот і є абсолютними внутрішньоклітинними паразитами, лікування вірусних хвороб зернових культур є неможливим. Саме тому зусилля аграріїв повинні бути спрямовані на запобігання ураженню хворобами посівів сільськогосподарських культур. Для цього існує багато різних способів, але головною умовою успіху є комплексність заходів: використання сертифікованого посівного матеріалу, вільного від ВШМЯ та ВСМП: проведення всіх необхідних агротехнічних заходів для мінімізації розвитку вірусних епідемій, зокрема використання пестицидів проти рослин — резерваторів вірусів, комах-переносників та патогенів бактеріальної і грибної природи і, звичайно, знищення хворих рослин. Відомо, що поширення континентальності клімату протягом останніх років сприяє розвитку та поширенню переносників вірусів, тому для своєчасного застосування заходів захисту від шкідників необхідно проводити моніторинг як переносників, так і вірусних інфекцій: оцінювання поширеності певного вірусу на відповідній території або ж ураженості відповідної культури вірусними інфекціями на певній території.
Застосування хімічних засобів з метою обмеження поширення та шкодочинності вірусних хвороб на злакових культурах зводиться, в основному, до знищення комах-переносників. Про відчутні результати від використання хімічних препаратів щодо самих збудників хвороб — вірусів у літературі не повідомлялось. Це обумовлено, перш за все, тим, що репродукція вірусних патогенів тісно пов’язана з метаболізмом і енергетичними процесами в клітині хазяїна. Відтак, пригнічуючи розмноження вірусів, можна спричинити порушення нормального метаболічно-енергетичного балансу самої рослини, що неодмінно призведе до фітотоксичних ефектів і, як результат, до зниження продуктивності самих рослин. Останніми роками вчені звернули увагу на речовини — індуктори або активатори природної стійкості рослин. Це нормальні клітинні ендогенні або екзогенні чинники, дія яких направлена на «самооборону» рослин від патогенної дії збудників хвороб. Активуючи чи індукуючи de novo захисні механізми біогенними речовинами, можна досягти відчутного антивірусного чи антимікробного ефекту, не знижуючи звичайних обмінних процесів рослини, і завдяки «нешкідливості» таких природних речовин — не порушуючи екологічну рівновагу в довкіллі.
В Інституті мікробіології і вірусології ім. Д. К. Заболотного НАН України вже кілька років поспіль за допомогою біонанотехнології та супрамолекулярної хімії проводять дослідження, метою яких є створення полі- чи димолекулярних комплексів від хвороб зернових культур, які б мали неспецифічну антивірусну та антимікробну дію та стимулювали нормальні фізіолого-біохімічні процеси в рослинах. У цьому напрямі вчені Інституту нещодавно отримали відчутні результати. Складні сполуки вже випробувано на різних культурах, у тому числі на зернових і зернобобових як оздоровчі та захисні засоби, також як адгезини для мікроорганізмів-симбонтів.
Запропоновані практичні заходи дають змогу істотно зменшити не лише шкодочинний вплив вірусів на врожай зернових культур, але й запобігти поширенню хвороб, вірусів у посівах злаків.

Г. Снігур, канд. біол. наук,
В. Поліщук, д-р біол. наук, професор,
О. Коваленко, д-р біол. наук, професор

Інтерв'ю
Микола Горбачов, керівник New World Grain Ukraine (Soufflet Group), президент Української Зернової Асоціації
Для успішного ведення агробізнесу мало виростити і зібрати хороший урожай, потрібно ще вміти його продати. Про основні засади роботи зернового трейдингу в Україні propozitsiya.com розповів
Радник з сільського господарства Посольства Франції в Україні Ніколя Перрен
    Радник Посольства Франції в Україні з питань сільського господарства Ніколя Перрен розповів сайту propozitsiya.com, чому в званні великої аграрної країни нема нічого поганого, чим його батьківщина заслужила це звання і чим зі свого... Подробнее

1
0