Зниження врожаю пшениці озимої: віруси чи холодовий стрес?

Пшениця озима посідає першість серед продовольчих культур, а пшеничний хліб та продукти її переробки мають важливе харчове значення у житті людства. Роль пшениці озимої, її виробниче і економічне значення важко переоцінити.

Віруси рослин є вагомим економічним чинником і спричинюють значне зниження врожаю сільськогосподарських культур (15–100 %, у середньому – 30–40 %). Останніми роками в Україні циркулюють на пшениці озимій три основні віруси: вірус смугастої мозаїки пшениці (ВСМП), вірус жовтої карликовості ячменю (ВЖКЯ) та вірус карликовості пшениці (ВКП). Усі вони є шкодочинними як для врожаїв пшениці, так і для якості зерна.

Ця ситуація ускладнюється на фоні змін клімату, які ще більше підвищують збитки в агропромисловому секторі. Так, останніми роками в Україні і, зокрема на Полтавщині, стало добре помітним, що пшениця озима практично не вимерзає, але потерпає від значних перепадів температур у фазах виходу в трубку та початку колосіння, що призводить до значних економічних збитків. У зв’язку зі змінами клімату часто важко відрізнити симптоми вірусних інфекцій на пшениці від інших абіотичних чинників (наприклад, різкий добовий перепад температури, посуха тощо). Це питання є надважливим, адже розуміння причини появи симптомів необхідне для розробки подальшого алгоритму дій: якщо це вірусне захворювання, то єдиним засобом боротьби у такому випадку є видалення хворих, інфікованих вірусом рослин з поля, щоб унеможливити подальше розповсюдження інфекції. А якщо ж це прояв дії неінфекційного фактору (характеру чи етіології захворювання), то такі рослини не потрібно видаляти. За таких умов використовують інші засоби для підвищення адаптаційного потенціалу рослин до різних абіотичних чинників, ринок яких нині насичений. Саме тому діагностика вірусних інфекцій на посівах пшениці є темою давньою… і водночас новою. З’ясування природи симптомів (вірусна чи неінфекційна) на пшениці з різних областей України було проведене в рамках проєкту, профінансованому Національним фондом досліджень України за кошти державного бюджету (грант № 2023.03/0244 «Механізми стійкості економічно-важливих культур до вірусних хвороб за умов воєнного стану і глобального потепління»).

Результати нашого дослідження показали, що симптоматику на пшениці, ураженій вірусами та за дії холодового стресу на рослини, відрізнити візуально майже неможливо. Визначити причину можливо лише застосовуючи серологічні чи молекулярні вірусологічні методи, які дають можливість встановити наявність чи відсутність вірусу у рослині. Ми використовували метод імуноферментного аналізу для достеменного виявлення вірусів. На фотографіях зліва рослини, уражені вірусом, справа — за дії холодового стресу.

Проведені дослідження впливу вірусних хвороб і холодового стресу на врожай і його структуру показали, що обидва чинники суттєво знижують продуктивність пшениці озимої, порівняно зі здоровими рослинами.

Окрім візуального зменшення розмірів зерна пшениці, нами також встановлено, що кількість колосків у колосах ВСМП-інфікованих рослин у 1,6 рази менша, ніж у здорових; кількість зерен у 2,4, а їхня вага — у 3,5 рази менша, ніж у здорових рослин.

Достеменно доведено, що ВКП найбільш суттєво знижує врожай, адже він призводить до невиколошування або редукції колосу та зменшення кількості зерен в колосі та маси зерен в колосі у 3–4 рази та маси 1000 зерен у 1,8–2 рази. Встановлено достовірне зниження урожаю пшениці не лише під впливом вірусної інфекції, а і у варіантах з добовим перепадом температур у період вегетації рослин. Результати урожаю пшениці озимої сезону 2023-2024 переконливо доводять, що обидва фактори діють негативно на врожай пшениці, оскільки при холодовому стресі значно зменшується фотосинтетична поверхня листків пшениці через їхню хлоротичність чи утворення різних жовто-коричневих смужок.

Проведені дослідження врожаю у 2024 р. показали, що маса 1000 зерен уражених ВСМП рослин пшениці сорту Богдана (Полтавська область) зменшувалася на 25 % порівняно з контролем (здорові рослини) та на 32 % під дією холодового стресу. Для здорових рослин вона становить 54,6 г, для уражених вірусом – 40,9 г, за умов холодового стресу – 36,8 г. Для лінії з ОСГІ в польовому досліді Полтавської області маса 1000 зерен у здорових рослинах становить 46,2 г, а за дії добового зниження температури понад 20…25 °С – лише 37,4 г.

Встановлено достовірне зниження врожайності пшениці не тільки під впливом вірусної інфекції, а й у варіантах з добовим перепадом температур у травні-червні, тобто у фазі виходу в трубку та початку колосіння. Симптоми цих рослин дуже схожі на вірусні та грибні інфекції пшениці. Тому діагностика вкрай необхідна для прийняття рішення.

Для оптимального вирощування пшениці озимої необхідною є вірусологічна діагностика рослин на наявність вірусних патогенів з метою підтвердити чи спростувати інфекційну природу виявлених симптомів та прийняття правильних рішень при веденні раціонального господарства.

Дослідження проведене в рамках проєкту, профінансованим Національним фондом досліджень України за кошти державного бюджету (грант № 2023.03/0244 «Механізми стійкості економічно-важливих культур до вірусних хвороб за умов воєнного стану і глобального потепління»).

Л. Міщенко, д-р біол. наук, проф., А. Дуніч, канд. біол. наук, І. Міщенко, канд. екон. наук