УДК 632.4:57

БІОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ФІТОПАТОГЕННОГО НЕКРОТРОФНОГО ГРИБА BOTRYTIS CINEREA PERS.

М.М. Кирик, доктор біологічних наук, академік УААН
М.Й. Піковський, кандидат біологічних наук

Проаналізовано результати вивчення біологічних особливостей Botrytis cinerea Pers. — збудника сірої гнилі рослин. Встановлено, що у різних екологічних умовах патоген здатний продукувати маловідомі морфологічні структури: мікроконідії, хламідоспори та мікросклероції. Вперше виявлено новий тип продукування хламідоспор. Акцентовано увагу на наявність у гриба телеоморфи і роль деяких структур у біологічному циклі розвитку гриба та в розумінні епідеміології хвороби.

Гриб Botrytis cinerea Pers., склероції, хламідоспори, мікроконідії, апотеції, сіра гниль.

Гриб-космополіт Botrytis cinerea Pers. [13, 15] паразитує на різних рослинах у більшості регіонів світу. За повідомленнями W.R. Jarvis [29], епідемії спричинюваної ним хвороби найчастіше відбуваються на рослинах бобів, льону, гладіолусів, тепличних культур, винограду, салату, цибулі, декоративних культурах, гороху, суниці та тютюну. Патоген є складовою частиною мікобіоти грунтів, на яких вирощуються сільськогосподарські культури [8, 21]. Він значною мірою присутній в грунтах різних континентів та країн: Канади, США, Англії, Швейцарії, Австрії, Китаю, Японії, України та ін. [18]. Загалом, гриб є широко розповсюдженим та небезпечним паразитом-омнівором [3]. В умовах України існує реальна потенційна можливість виникнення епіфітотій внаслідок ураження ним багатьох рослин. Особливо сприйнятливі до збудника хвороби зернобобові культури [7].

Гриб B. cinereа має в життєвому циклі розвитку анаморфу (Botrytis cinerea Pers.) та телеоморфу (Botryotinia fuckeliana (de Bary) Whetz.) [4]. Спочатку він був відомий тільки у формі безстатевого розмноження (за допомогою конідій) та описаний Персооном на початку XIX ст. [30]. Тривалий період існувала думка про те, що B. cinerea є конідіальною стадією Sclerotinia sclerotiorum і між ними існує генетичний зв'язок. Однак J.W. Groves та C.A. Loveland [28] встановили зв’язок між конідіальною стадією B. cinerea та сумчастою Botryotinia fuckliana (de Bary) Whetz. (= Sclerotinia fuckеliana). M.B. Ellis [23] відносить статеву стадію до роду Sclerotinia. H. Whetzel [37], ще в 1945 р., вивчаючи рід Sclerotinia, відніс ряд видів Botrytis, що мають сумчасту стадію, до самостійного роду — Botryotinia.

У своєму циклі розвитку B. cinerea формує ряд життєвих форм — міцелій, спороношення та склероції [17, 20]. Саме у цих формах він у більшості присутній на різних рослинах [30]. За спостереженнями Ю.А. Чікіна та О.М. Ліхачова [20], на уражених тканинах рослин переважає конідіальна стадія гриба, інтенсивність розвитку якої різна. Вона залежить як від виду господаря так і від уражуваного органа. На думку цих авторів, у природних умовах постійне утворення склероціїв відбувається тільки на плодах патисонів, кабачків, бобів, квасолі, люпину вузьколистого та на кошиках соняшнику. На стеблах названих рослин склероції формуються рідше, а на листкових пластинках — дуже рідко. На думку Ю.Т. Дьякова [5], формування склероціїв інтерферує з конідієутворенням. Чим більша кількість талому витрачається на утворення склероціїв, тим менше можливостей залишається для конідій. Мета утворення конідій — експансія гриба в просторі, склероціїв — збереження у часі. В умовах мінімального ризику вимирання популяція зводить до мінімуму склероцієутворення, підсилюючи тим самим формування конідій. Згідно з нашими дослідженнями, кількість склероціальної маси гриба часто регулюється температурним фактором і зростає в умовах зниження температури [6].

Водночас, повідомлення щодо телеоморфи є поодинокими та дискусійними. Про можливість проростання склероціїв із формуванням апотеціїв в умовах України повідомляють М.А. Кубліцька, Н.А. Рябцева та З.І. Коченко [9, 10, 12]. С. Ванев [1] відмічав, що в умовах Болгарії склероції, як правило, проростають з формуванням конідіального спороношення і тільки в рідкісних випадках із утворенням апотеціїв. Формування сумчастої стадії збудника сірої гнилі спостерігали також в умовах США, Італії та Японії [22, 24, 25, 31]. Однак у науковій літературі існує також думка про втрату статевої стадії грибом B. cinerea [16, 18, 19]. Так, О.Л. Рудаков [18] у своїх дослідженнях із пророщуванням склероціїв, проведених в різних умовах, не отримував сумчастого плодоношення. С.Ф. Сидорова [19] в експериментах з ізолятами B. cinerea, виділеними з уражених рослин гречки, теж спостерігала негативний результат — склероції проростали з утворенням конідіального спороношення. У наших багаторічних експериментах також відмічено тільки безстатеве розмноження гриба.

B. cinerea володіє також здатністю формувати такі морфологічні структури як мікроконідії та хламідоспори [19, 35, 33]. Відомості про ці форми збудника у наукових працях відсутні, а питання їхньої ролі в патогенезі не вивчені. Інтенсивність утворення мікроконідій та хламідоспор залежить від різних екологічних факторів, які значною мірою ще не з’ясовані [19, 32, 34].

Наукова інформація щодо способів утворення мікроконідій досить різнобічна. За даними С.Ф. Сидорової [19], всі досліджувані нею штами збудника сірої гнилі гречки, виділені з різних географічних областей, утворювали мікроконідії. Вони були кулевидними, 2-3 мкм у діаметрі, формувалися в спородохіях. Останні складаються із часто септованих гіф, від яких відходять грона розгалуджених конідієносців із загостреними подовженими термінальними клітинами — фіалідами. На них утворюються у великій кількості ланцюжки мікроконідій, які оточені слизистою речовиною.

М.А. Кублицька та Н.А. Рябцева [11] під час вивчення різновидностей B. cinerea з винограду виявили утворення мікроконідій на тих самих гіфах, на яких формуються конідієносці з головками макроконідій, пеніциловидний тип конідіофор зі стеригмами та компактне розміщення округлою масою однорідних, дрібних, кулевидних спор, діаметром близько 2 мкм.

С.Ф. Морочковський [14] спостерігав кулевидні мікроконідії 2,5-3,5 мкм у діаметрі, що утворювалися ланцюжками на подовжених стеригмах. Іноді стеригми формувалися всередині конідієносця, який мав нормальний зовнішній вигляд. У цьому випадку мікроконідії залишалися всередині клітин конідієносців.

У працях I. Urbasch [32, 35] описується спосіб утворення мікроконідій на апресоріях B. cinerea.

У наших дослідженнях цей гриб масово продукував мікроконідії in vitro у кулеподібних сумках. Спроби проростити мікроконідії у краплино-рідинному середовищі, а також розчинах сахарози та глюкози успіху не мали.

На нездатність мікроконідій до проростання вказують й інші дослідники [19, 35]. Зокрема, С.Ф. Сидорова [19] висуває припущення, що існування мікроконідій у збудника сірої гнилі є рудиментарним, оскільки досліджувані нею штами втратили статевий процес.

Однак на думку ряду науковців [27, 26], мікроконідії виконують спермаційну функцію у процесі статевого розмноження, що й доведено в лабораторних експериментах.

У наших дослідженнях окрім утворення мікроконідій спостерігалося формування мікросклероціїв B. cinerea. Під час культивування гриба за умов 100 %-ної відносної вологості повітря при зіткненні міцелію із твердою поверхнею утворювалися апресорії, у яких кількість клітин з часом зростала і в кінцевому результаті виникали мікросклероції. Останні були неправильної форми та нездатні до проростання. Подібне явище спостерігали С.Ф. Морочковський та М.Є. Володимирська [2, 14]. Вони називали такі утворення псевдосклероціями.

На думку K. Verhoeff [36], апресорії B. cinerea відіграють важливу роль у патологічному процесі. Як вважає І. Urbasch [32], їх утворення стимулюється механічними перешкодами та позитивно корелює із стійкістю рослин. Питання щодо ролі мікросклероціїв у житті гриба та патогенезі хвороби залишається відкритим.

Ще однією маловивченою морфологічною структурою, яку здатний формувати B.cinerea, є хламідоспори [34]. Нами відмічений спосіб утворення хламідоспор грибом B. cinerea (міцеліальний термінальний у вигляді ланцюжків), який у вітчизняній та зарубіжній мікологічній і фітопатологічній літературі не описаний. Отримані у наших дослідженнях хламідоспори проростали з формуванням інфекційних гіф.

Таким чином, дискусійність експериментальних даних щодо біології гриба Botrytis cinerea Pers. не дозволяє повною мірою розкрити процеси закономірності формування окремих структур, їхнього поширення в природних умовах та визначити роль в епідеміології сірої гнилі. Відсутність чітких відомостей щодо значення та частки хламідоспор і сумкоспор у виникненні первинної інфекції унеможливлює ефективно прогнозувати таку небезпечну хворобу як сіра гниль рослин. Відсутність чітких відповідей на ці питання вимагає подальшого вивчення біологічних особливостей патогена в конкретних екологічних умовах.

Список літератури

1. Ванев С. Сумчатая стадия гриба Botrytis cinerea Pers. в Болгарии // Материалы Первого Международного симпозиума по борьбе с серой гнилью винограда. — Кишенёв: Катря Молдовеняскэ, 1974. — С.158-160.
2. Владимирская М.Е. Серая гниль китайской розы // Бюл. главн. бот. сада. — 1959. — Вып. 35. — С. 101-103.
Гойман Э. Инфекционные болезни растений. — М.: И-Л, 1954.— 608 с.
3. Дудка И.А., Вассер С.П. Грибы: справочник миколога и грибника. — К.: Наукова думка, 1987. — 534 с.
4. Дьяков Ю.Т. Жизненные стратегии фитопатогенных грибов и их эволюция // Микология и фитопатология. — 1992. — Т. 26. — Вып. 4. — С. 309-318.
5. Кирик М.М., Піковський М.Й. Формування склероціїв Botrytis cinerea Pers. (Hyphоmycetales) за різних температур // Український ботанічний журнал. — 2002. — Т. 59. — Вип. 3. — С. 299-304.
6. Кирик Н.Н., Пиковский М.И. Вредоносность серой гнили гороха // Микология и фитопатология. — 2002. — Т. 36. — Вып. 2. — С. 59-62.
7. Кириленко Т.С. Микромицеты почв под посевами ячменя и овса // Сб. Микромицеты почв. — К.: Наук. думка, 1984. — С. 47-84.
8. Коченко З.И. Особенности прорастания склероциев Botrytis cinerea Fr. // Микология и фитопатология. — 1972. — Т. 6. — Вып 3. — С. 256-258.
9. Кублицкая М.А., Рябцева Н.А. Биология зимующей стадии гриба Botrytis cinerea Fr. // Микология и фитопатология. — 1970. — Т. 4. — Вып 4. — С. 291-293.
10. Кублицкая М.А., Рябцева Н.А. Разновидности Botrytis cinerea Fr. на винограде // Микология и фитопатология. — 1969. — Т. 3. — Вып 3. — С. 258-260.
11. Кублицкая М.А., Рябцева Н.А. Сумчатая стадия Botrytis cinerea Pers. Fr. на винограде // Микология и фитопатология. — 1968. — Т. 2. — Вып 1. — С. 41-42.
12. Мир растений. В 7 т. / Ред. кол. А.Л. Тахтаджян (гл. ред.) и др. // Т. 2. Грибы / Под ред. М.В. Горленко. — М.: Просвещение, 1991. — 475 с.
13. Морочковский С.Ф. Грибная флора кагатной гнили сахарной свеклы. — М.: Пищепромиздат, 1948. — 214 с.
14. Мюллер Э., Лёффнер В. Микология. — М.: Мир, 1995. — 343 с.
15. Наумов Н.А. Болезни сельскохозяйственных растений. — М.-Л.: Сельхозгиз, 1952. — 664 с.
16. Пантелеймонова Т.И. Опыт фенетического изучения мицелиальных грибов (на примере Botrytis cinerea Pers.: Fr.) // Фенетика природных популяций. — М.: Наука, 1988. — С. 100-111.
17. Рудаков О.Л. Биология и условия паразитизма грибов рода Ботритис. — Фрунзе: Изд-во АН КиргССР, 1959. — 190 с.
18. Сидорова С.Ф. Микроконидии Botrytis cinerea Pers. и их роль в половом процессе // Тр. ВНИИЗР / Биология и сестиматика фитопатогенных грибов. — 1971. — Вып. 29. — Ч. 2. — С. 106-111.
19. Чикин Ю.А., Лихачёв А.Н. Морфологические типы изолятов Botrytis cinerea Pers.: Fr. и гифальное взаимодействие между ними // Микология и фитопатология. — 1997. — Т. 31. — Вып 4. — С. 54-61.
20. Элланская И.А. Микромицеты почв под посевами пшеницы // Сб. Микромицеты почв. — К.: Наук. думка, 1984. — С. 33-47.
21. Akutsu K., Matsui K., Yamada H., Hosaka T. In vitro production of the perfect stage by crossing with Japanese isolates of Botrytis cinerea // Ann. Phytopathol. Soc. Jpn. — 1996. — Vol. 62. — P. 372—378.
22. Ellis M.B. More Dematiaceous hyphomycetes. Commonwealth Mycol. Inst. Kew., 1976. — 507 p.
23. Faretra F., Antonacci E., Pollastro S. Improvement of the technique used for obtaining apothecia of Botryotinia fuckeliana (Botrytis cinerea) under controllen conditions // Annali di Microbiologia ed Enzimologia. — 1988. — Vol. 38, № 1. — P. 29-40.
24. Faretra F., Antonacci E., Pollastro S. Sexual behaviour and mating system of Botryotinia fuckeliana, teleomorph of Botrytis cinerea // Journal of General Mikrobiology. — 1988. — Vol. 134, № 9. — P. 2543-2550.
25. Fukumori Y., Nakajima M., Akutsu K. Microconidia act the role as spermatia in the sexual reproduction of Botrytis cinerea // J. Gen. Plant Pathol. — 2004. — Vol. 70. — P. 256—260.
26. Groves J.W., Drayton F.L. The perfect stage of Botrytis cinerea // Mycologia. — 1939. — Vol. 31, № 4. — P. 455-461.
27. Groves J.W., Loveland C.A. The connection between Botryotinia fuckeliana and Botrytis cinerea // Mycologia. — 1953. — Vol. 45, № 3. — P. 415-425.
28. Jarvis W.R. Epidemiology // The Biology of Botrytis. J. R. Coley-Smith, K. Verhoeff and W. R. Jarvis. eds. Academic Press. London. — 1980. — P. 219-248.
29. Jarvis W.R. Taxonomy. // The biology of Botrytis. J.R. Coley-Smith, K. Verhoeff and W.R. Jarvis. eds. Academic. Press. London. — 1980. — Р. 1-19.
30. Polach F.J., Adawi G.S. The Occurrence and of Botryotinia fuckeliana on beans in New York // Phytopathology. — 1975. — Vol. 65, № 6. — P. 657-660.
31. Urbasch I. Dedifferenzierung der Appressorien von Botrytis cinerea Pers. unter Bildung von Mikrokonidien-Relation von Lycopersicon spp. gegen B. cinerea // J. Phytopathology. — 1985. — Vol. 113, № 4. — Р. 348-358.
32. Urbasch I. In vivo Untersuchungen zur Entstehung und Funktion der Chlamydosporen von Botrytis cinerea Pers. am Wirt-Parasit-System Fuchsia hybrida — B. cinerea // J. Phytopathology. — 1986. — Vol. 117, № 3. — P. 276-282.
33. Urbasch I. On the genesis and germination of the chlsmydospores of Botrytis cinerea Pers. // J. Phytopathology. — 1983. — Vol. 108, № 1. — P. 56-60.
34. Urbasch I. Spherical, coated microconidia aggregates as survival and dispersal units of Botrytis cinerea Pers. // J. Phytopathology. — 1984. — Vol. 109, № 3. — P. 241-244.
35. Verhoeff K. The infection process and host-pathogen interactions. — In: The biology of Botrytis. Acad. Press. 1980. — P. 153-158.
36. Whetzel H. A synopsis of the generea and species of Sclerotiniaceae a family of stromatic inopeculate Discomycetes // Mycologia. — 1945. — Vol. 37. — P. 648-714.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФИТОПАТОГЕННОГО НЕКРОТРОФНОГО ГРИБА BOTRYTIS CINEREA PERS.

М.М. Кырык, М.Й. Пиковский

Проанализированы результаты изучения биологических особенностей Botrytis cinerea Pers. — возбудителя серой гнили растений. Установлено, что в разных экологический условиях патоген способен продуцировать малоизвестные морфологические структуры: микроконидии, хламидоспоры и микросклероции. Впервые обнаружен новый тип продуцирования хламидоспор. Акцентировано внимание на наличие у гриба телеоморфы и роль некоторых структур в биологическом цикле развития гриба и в понимании эпидемиологии болезни.

Гриб Botrytis cinerea Pers., склероции, хламидоспоры, микронидии, апотеции, серач гниль.

BIOLOGICAL FEATURES OF A PHYTOPATHOGENIC NECROTROF FUNGUS BOTRYTIS CINEREA PERS.

M. Pikovsky, M. Kyryk

The results of researching of biological featurers of an agent by sulfur decayed of plants of a fungus-necrotrof Botrytis cinerea Pers. are analysed. It is placed, that in different ecological conditions pathogen is capable to produce the little-known morphological structures: microconidias, chlamydospores and microsclerotium. The new type of chlamydospores creation is detected for the first time. The attention was focused upon presence of teleomorph in fungus and a role some frames for biological cycle of development of a fungus and in epidemiology of disease.

Botrytis cinerea Pers., sclerotium, chlamydospores, microconidias, apothecium, gray rot.