Парша яблони

Влияние температуры на длительность инкубационного периода при заражении аскоспорами. Длина инкубационного периода зависит от внешних условий (температуры, освещенности и др.) и сорта яблони, но прежде всего от температуры окружающей среды. Чем ниже температура, тем длиннее инкубационный период и наоборот. В естественных условиях он длиннее, чем, например, в оранжерее, где температура постоянная.

По данным различных ученых, инкубационный период в естественных условиях продолжается от 6 до 25 дней (табл. 2).

Таблица 2. Литературные данные о зависимости продолжительности инкубационного периода парши яблони от температуры при заражении аскоспорами гриба

Наши опыты по изучению длины инкубационного периода парши яблони велись с целью проверки литературных данных, а также получения собственных наблюдений в климатических условиях северо-западной зоны, так как в литературных источниках нет ни одного указания на опыты в сходных условиях. Так, О. Н. Юганова (1947) проводила свои опыты в Крыму, В. Я. Франковский (1952) — на Западной Украине, Я. А. Сенекеримян (1952) — в Армении.

Опыты проводились в садах учебно-опытного хозяйства ЛСХИ методом искусственного заражения листьев яблонь сильно поражаемого сорта Пепин-китайка в течение весны и лета 1966 г.

Еще задолго до распускания листьев в фазу зеленого конуса и до образования в перитециях па перезимовавших листьях зрелых аскоспор производилась изоляция подопытных веток яблони пергаментными мешочками. Первое заражение было проведено 20 мая при появлении первых листочков на ветвях яблони, последнее — 6 июня, так как в это время уже было отмечено появление конидиальной стадии гриба в естественных условиях.

В I декаде мая произошло массовое образование зрелых аскоспор гриба, которые могли вызвать первичную инфекцию яблонь.

Для приготовления инокулюма использовались многочисленные зрелые перитеции с перезимовавших листьев яблони. Суспензия с одинаковой для всех опытов концентрацией — 20 аскоспор в поле зрения микроскопа — наносилась каплями на листья изолированных веток. Ветки до инокуляции и после нее увлажнялись водой из пульверизатора, затем снова изолировались мешочками на 3 дня до первого просмотра изолятов. В дальнейшем просмотры велись ежедневно. Для каждого опыта суспензия готовилась заново с той же концентрацией опор.

Проведенные наблюдения свидетельствуют, что для прохождения инкубационного периода необходима определенная сумма температуро-часов, которая в среднем равна 4023,1 градусо-часа, что соответствует 167,6 градусо-дня.

При повышении температуры воздуха длина инкубационного периода уменьшается, при этом выявляется закономерность: при температурах, близких к оптимальным, увеличение на 1°С сокращает инкубационный период на один день. Так, при 12°С он равен 14 при 13°С - 13, при 14°С - 12, при 15°С — 11, при 16°С — 10 дням.

Зная количество градусо-дней, необходимое для прохождения инкубационного периода при заражении аскоспорами, можно вычислить длину этого периода в днях при различных среднесуточных температурах и тем самым проверить экспериментально полученные данные (табл. 3). В нашем опыте полученные данные оказались сходными с вычисленными, которые показывают, что вероятная длина инкубационного периода колеблется от 6,9 дня при температуре 24°С до 20,9 дня при 8°С.

Таблица 3. Сравнение вычисленных и экспериментально полученных данных инкубационного периода гриба

На основании полученных данных построена инкубационная кривая (Р. Н. Зленко, 1968), которая позволяет предвидеть срок появления конидиальной стадии гриба после первичного заражения яблонь аскоспорами гриба и сигнализировать защитные опрыскивания.

Таким образом, парша яблони в северо-западной зоне в своем развитии имеет следующие особенности: во-первых, источником первичной инфекции являются аскоспоры гриба, т. е. обязательным условием развития гриба является образование половой сумчатой стадии; во-вторых, сроки рассеивания аскоспор полностью зависят от местных метеоусловий и тесно с ними связаны, что обосновывает необходимость краткосрочных местных прогнозов заражений яблонь; в-третьих — аскоспоры гриба нашей местности имеют свои отличительные границы прорастания и оптимальные условия прорастания.

Особые метеорологические условия Северо-Запада накладывают свой отпечаток и на длительность инкубационного периода возбудителя парши яблони. Вышеприведенные биологические особенности гриба и особенности проявления болезни характерны и для других районов.

Летнее развитие гриба

Летнее развитие гриба сопровождается последовательным формированием у него конидиальной стадии. Способ питания гриба в это время паразитный, осуществляемый осмотическим путем, (Э. Гойман, 1954) в живых тканях растения-хозяина. Продуцируемые в летний период бесполые споры — конидии — образуются в нескольких поколениях. Конидиальная стадия в связи с этим обеспечивает массовое заражение листьев, черешков, плодов, плодоножек, побегов и даже лепестков, на которых возникают округлые или расплывчатые зеленовато-оливковые бархатистые пятна.

Способы распространения конидий. Для целей прогноза и разработки мер борьбы с паразитом важно знать, как, когда и при каких обстоятельствах распространяются конидии гриба — возбудителя парши яблони, переносятся ли конидии с дерева на дерево так же, как аскоспоры с помощью ветра, или распространяются другим путем. Благодаря опытам многих исследователей было установлено, что конидии в отличие от аскоспор распространяются с помощью капель дождя. Естественно, если во время дождя наблюдается и ветер, то тем самым только усиливается рассеивание конидий и увеличивается расстояние, на которое разносятся конидии в капле дождя, подхваченной ветром.

Так, G. W. Keitt и L. К. Jones (1926) утверждали, что конидии распространяются ветром только во время дождя.

В наших опытах по улавливанию аскоспор из воздуха на чашки Петри обнаруживались осевшие конидии, но они представляли собой лишь случайные единичные экземпляры.

Обстоятельные опыты по изучению распространения конидий гриба поставил R. Wiesmann (1932). Указанный автор с помощью искусственного ветра производил сдувание конидий с яблоневых листьев и плодов. Конидии улавливались затем внутри кроны и на расстоянии от нее на горизонтальные, смазанные вазелином предметные стекла.

В опытах было выяснено, что сильные дожди вызывают более интенсивное рассеивание конидий, чем незначительные дождевые осадки. Роса тоже способствует отрыванию конидий. Наибольшие «уловы» получены при расстоянии 5 м от дерева, когда одновременно с дождем дул сильный ветер. При расстоянии 10 м от дерева «улов» значительно меньше. Однако в кроне дерева спор обнаруживается в десятки раз больше, чем при любом близком от нее расстоянии. Массовый «улов» конидий в его опытах совпал с фенофазой образования новых листьев на побегах продолжения данного года. Соотношения между величиной «улова» спор и соответствующими средними дневными температурами не обнаружилось.

Опыты показали, что конидии с конидиеносцев сдуваются в достойных внимания количествах лишь при скорости ветра 330 — 520 м/с. Но такой ветер в природе не существует, и, значит, конидии в нормальных условиях не могут распространяться ветром в противоположность многим другим грибам.

Прорастание конидий в зависимости от температуры. Температурные условия оказывают такое же сильное влияние на динамику прорастания конидий, как и на прорастание аскоспор. Интересно знать, одинаковы ли границы прорастания тех и других, а также важно знать оптимальные условия для прорастания конидий.

Опыты по проращиванию конидий гриба, взятых с листьев яблони сорта Пепин-китайка, показали, что оптимальные температуры для прорастания конидий лежат в пределах от 14 до 27°С. Однако наиболее благоприятными следует считать температуры, приближающиеся к 22°С, так как при этом наблюдаются самое большое число проросших конидий и наибольшая длина рестовых трубок. Время, необходимое для прорастания, составляет от 3 до 24 ч. Прорастание ростовых трубок начинается при 8СС, а замедляется, начиная с температуры 32°С.

Сравнивая прорастание конидий и аскоспор, можем заключить, что те и другие споры начинают прорастать уже при 8°С, причем аскоспоры прорастают интенсивнее. Температурный оптимум для тех и других совпадает; 22°С является наилучшей температурой прорастания спор. Начиная с 32°С, степень прорастания спор заметно снижается.

Литературные данные по вопросу об оптимальных температурах и их пределах для прорастания конидий довольно разноречивы.

Это говорит о том, что различные температурные условия, необходимые для прорастания спор гриба, свидетельствуют о качественной разнородности местных географических популяций данного паразита.

Зависимость длины инкубационного периода от температуры. Имеются довольно разноречивые литературные данные по вопросу о влиянии температуры на длительность инкубационного периода парши яблони при заражении конидиями гриба (табл. 4). Поэтому мы поставили себе целью изучить влияние температурного фактора на быстроту прохождения инкубационных периодов парши при заражениях конидиями.

Таблица 4. Зависимость продолжительности инкубационного периода парши яблони от температуры при заражении конидиями (по литературным данным)

В качестве опытных растений был выбран сорт Пепин-китайка. Заражение проводилось искусственно.

В среднем для прохождения инкубационного периода требуется накопление суммы эффективных температуро-часов в количестве 3829,9°С, что соответствует 159,5 градусо-дням. Длина инкубационного периода при заражении конидиальной стадией парши колеблется в зависимости от средних температур от 6,5 дня при 24°С до 26,6 дня при 6°С.

На основании полученных данных можно построить инкубационную кривую (Р. Н. Зленко, 1967). Кривая имеет особенность — она представлена левой своей половиной. Благодаря климатическим условиям Северо-Запада, где отсутствуют высокие среднесуточные температуры, тормозящие рост и развитие парши, правая половина кривой, свидетельствующая об удлинении инкубационного периода, в связи с отклонением средних температур от оптимальных представлена быть не может.

Инкубационная кривая позволяет предвидеть сроки отдельных заражений и проявлений болезни. Для этого, установив день заражения (обычно после дождя), за следующие 3—5 дней устанавливают среднюю температуру и затем по кривой определяют вероятную продолжительность инкубационного периода. В конце этого периода обычно и следует проводить защитное опрыскивание.

Количество генераций конидий в течение сезона. Искусственные заражения яблонь конидиями парши проводились в течение всего вегетационного периода 1964 г., начиная с 24 июня (после обнаружения конидиальных пятен от первичного а с ко опоров ого заражения) до начала листопада в первых числах октября.

Проведенные эксперименты позволили нам определить количество генераций конидиальной стадии парши яблони в Ленинградской области. На основе экспериментально полученных и вычисленных данных, пользуясь инкубационной кривой, можем составить таблицу предполагаемых количеств генераций конидиальной стадии гриба.

Таблица 5. Количество генераций конидиальной стадии гриба в Ленинградской области

Как видно из табл. 5, за вегетационный период может образоваться 8 — 9 генераций гриба, вызывающего паршу яблони.

Зимовка гриба и образование сумчатой стадии

Образование перитециев. В условиях Северо-Запада, в частности в Ленинградской области, перезимовка гриба осуществляется в виде перитециев, вызревающих на мертвых листьях яблони. Перитеции могут закладываться равномерно на небольшом расстоянии в виде кольца вокруг пятен парши или неравномерно, независимо от расположения конидиальных пятен. Они образуются то рассеянно, то в виде небольших скоплений.

Образование перитециев на мертвых листьях яблони впервые описал Адерхольд (R. Aderhold, 1894). В литературе нет единого мнения по поводу закладки перитециев на той или иной стороне листа. Адерхольд (R. Aderhold, 1896) и Клинтон (G. W. Klinton, 1901) утверждают, что перитеции пробиваются наружу в основном на нижней стороне листа, причем в том случае, если нижняя сторона листа обращена кверху, т. е. гриб в данном случае обладает отрицательным геотропизмом. Гольц (W. Holz, 1937) объясняет такое поведение гриба положительным фототропизмом. Висман (R. Wiesmann, 1930) и Н. А. Наумов (1937) утверждают, что перитеции пробиваются одинаково как на нижней, так и на верхней стороне листа, но устьица перитециев обращены вверх независимо от того, какая сторона листа обращена кверху.

В естественных условиях мы проводили наблюдения за образованием перитециев на опавших листьях яблони. С этой целью листья располагали на земле как нижней, так и верхней стороной листа, а в третьем случае регулярно переворачивали листья.

Перитеции в одинаковом количестве образовывались как на нижней, так и на верхней стороне листа, причем всегда устьицем кверху. Если же, например, закладка перитеция в листе уже произошла, но лист после этого был перевернут, то перитеции все равно образуются с той стороны, где произошла их закладка, несмотря на то, что лист в данном случае был обращен перитециями к земле.

В случае регулярного переворачивания листьев перитеции закладываются как с нижней, так и с верхней стороны, т. е. с обеих сторон одновременно.

Наблюдения за образованием перитециев мы проводили путем анатомических исследований тканей мертвого листа.

Процесс образования перитециев в свое время был описан в работах Киллиана (К. Кillian, 1917), Фрея, Кейта (С. N. Frey, G. W. Keitt, 1925) и Висмана (R. Wiesmann, 1930, 1932). Поэтому в наших опытах исследование велось для изучения продолжительности развития этого процесса в определенных условиях нашего климата.

Для исследования процесса закладки перитециев в условиях зимы и сохранения жизнеспособности грибницы в зимующих листьях автором были собраны г сентября 1965 г. во время листопада до наступления морозов листья, пораженные паршой (сорт Пепин-китайка). Листья были помещены в проволочные сетки и оставлены для зимовки на земле в естественных условиях.

В течение поздней осени, зимы и ранней весны 1965 — 1966 гг. регулярно брались пробы этих листьев для исследования развития перитециев в природных условиях.

Для микроскопических препаратов изготовлялись поперечные срезы в различных местах листа яблони; толщина срезов — в один слой клеток. Затем срезы опускались в молочную кислоту для просветления, прогревались в ней и просматривались под микроскопом.

Рис. 4. Образование перитециев гриба в тканях мертвого листа

В сентябре и октябре срезы показали, что в листья проникли отдельные гифы гриба (рис. 4, 1). В конце ноября и начале декабря гифы гриба спирально закручивались, а спирали окружали толстостенные гифы (рис. 4, 2). В декабре изменений не наблюдалось. В конце января 1966 г. стенки оболочки перитециев стали многослойными, темно-зелеными. Размер перитециев 20 — 40 мкм (рис. 4, 3). В середине февраля в перитециях имелось большое количество парафиз, отчего внутреннее содержимое представлялось в виде стекловидной массы, а сами перитеции увеличились в размерах до 80 — 100 мкм и приобрели темно-коричневую окраску (рис. 4, 4).

В начале марта в перитециях имелись незрелые сумки, т. е. без спор, парафиз осталось очень мало. До того шаровидный перитеций приобрел шейную часть. Одновременно у шейки образуются коричневые, непостоянные по количеству и форме щетинки, характерные для перитециев рода Venturia (рис. 4, 5).

В середине марта в перитециях имелись незрелые сумки, а также перитеции на более низком уровне развития.

В конце марта в отдельных перитециях в сумках появились бесцветные аскоспоры (рис. 4, 6).

В первых числах апреля количество перитеций с незрелыми аскоспорами значительно увеличилось, и в середине месяца встречались единичные сумки с окрашенными в золотистый цвет аскоспорами (снег в садах в это время местами стаял, и плюсовые дневные температуры ускорили развитие перитециев и образование зрелых аскоспор).

В последней декаде апреля во многих перитециях встречались вполне зрелые сумки (рис. 4, 7). В это время в лабораторных условиях зрелые аскоспоры способны были вылетать из плодовых тел. Здесь примечателен тот факт, что листья, взятые на пробу 10 марта и оставленные в лаборатории при комнатной температуре во влажных камерах через 10 дней, образовали зрелые перитеции с аскоспорами, способными вылетать, в то время как в естественных условиях вылет аскоспор произошел в 1966 г. 9 мая, а созревание аскоспор — 20 апреля, т. е. на прохождение этой стадии развития потребовалось больше месяца. Следовательно, условия достаточной влажности и повышенных температур способствуют в оптимально короткие сроки дифференцировать внутреннее развитие аскоспор в перитециях.

Сохранение жизнеспособности грибницы в различных естественных условиях. В природных условиях перезимовка яблоневых листьев не всегда происходит на земле, где вероятность образования перитециев в зараженных листьях, опавших на землю, всегда велика. Бывают случаи, когда яблони уходят на зимний покой, не сбросив листья, или листья, опавшие с деревьев и отнесенные ветром, оказываются под навесом или в других укрытиях; в таком случае листья бывают защищены от влияния осадков. Интересно знать, как в таких случаях идет образование перитециев и идет ли оно вообще.

Для ответа на этот вопрос был поставлен ряд опытов по перезимовке листьев в различных условиях.

Зараженные листья сорта Пепин-китайка были собраны после листопада до наступления морозов и в начале октября были выставлены для перезимовки: 1) в проволочных сетках на земле под деревьями; 2) помещены в горшки с землей на глубину 5—10 см и выставлены в природные условия; 3) подвешены в пучках на деревьях и не защищены от влияния осадков; 4) подвешены в пучках на деревьях и защищены от влияния осадков.

Через определенные промежутки времени брались пробы листьев и исследовались под микроскопом.

Перитеции в листьях, помещенных на глубину 5 — 10 см, в течение зимы и весны не отставали в своем развитии от перитециев, формирующихся в листьях, находящихся на поверхности почвы. Весной в те же сроки в перитециях образовались аскоспоры. Следовательно, если опавшие зараженные листья осенью не сгребались и были во время пахоты занесены на некоторую глубину в почву, то при весенней обработке почвы, будучи вынесенными на поверхность, они станут источником первичной инфекции.

В листьях, находившихся в подвешенном состоянии и не защищенных от влияния осадков, срезы, сделанные в декабре и январе, показали развитие перитециев (рис. 4, 2) в феврале и марте, у большинства перитециев спиральные образования гиф приняли форму перитеция, и стенки перитеция стали многослойными и темно-зелеными. В конце марта и в начале апреля можно было обнаружить в перитециях образование парафиз, в мае — отдельных незрелых сумок, в июне наблюдалось много перитециев с большим количеством сумок без спор, в июле большинство перитециев имело сумки со зрелыми аскоспорами.

Срезы с листьев, находившихся в подвешенном состоянии, но защищенных от влияния осадков, показали следующую картину. В течение зимы и весны на срезах не было обнаружено образования перитециев, гифы гриба проникли в глубь листьев, но дальнейшего развития не произошло. Тогда в мае листья были выставлены из-под навеса и переведены в естественные погодные условия, и в середине лета можно было найти на срезах образовавшиеся перитеции.

Таким образом, из проведенных опытов явствует, что для развития перитециев парши яблони необходима влага. Так, в опытах, пока количество влаги было достаточным, перитеции образовывались нормально (опыт 1, 2), при недостатке влаги развитие перитециев задерживалось (опыт 3), а при полном отсутствии ее перитеции не образовывались. Продолжительно воздействующая влага ускоряет процесс развития перитециев. Лежащие на земле листья в результате незначительного испарения воды дольше остаются влажными, чем свободно висящие.

Процесс развития перитециев идет даже при неблагоприятных условиях, а в благоприятных успешно заканчивается. Место перезимовки перитециев сильно влияет на сроки созревания последних.

Сохранение жизнеспособности грибницы в лабораторных условиях. Для проведения опытов по изучению образования перитециев в условиях комнатных температур были также собраны до наступления осенних холодов опавшие зараженные листья яблони и помещены в следующие условия: 1) листья хранились в шкафу в сухом состоянии; 2) листья хранились во влажных камерах; 3) листья периодически смачивались.

В течение всего сезона храпения листьев в сухом состоянии вплоть до весны пятна парши яблони не увеличивались в размерах, а при исследовании срезов под микроскопом гифы гриба в глубь листа не распространялись, поэтому развития перитециев не происходило.

Однако нас интересовало, сохранили ли гифы гриба жизнеспособность, и с этой целью 15 апреля листья были разложены на земле под деревьями. В мае анализ срезов тканей листьев показал, что грибница в листьях жива и гифы проникли в глубь листа, на срезах зафиксировано начало образования зачаточных перитециев. В июне перитеции находились уже в стадии развития сумок, а еще через месяц — созрели.

Таким образом, несмотря на столь длительное сохранение гриба в сухом виде, грибница в пораженных листьях не отмирает, а при благоприятных условиях в сравнительно короткий срок — два месяца — образует перитеции.

С листьев, хранимых во влажных камерах — в тарелках, под стеклянными колпаками и в чашках Петри, через каждые 10 дней производились срезы. В первый месяц хранения гифы гриба очень интенсивно развивались, пронизывая всю толщу листа. Каждый день, чтобы предотвратить размножение бактерий и сапрофитных грибов, листья обмывали. Несмотря на это, через 2 мес они сгнили.

В других влажных камерах листья смачивались периодически. Во избежание размножения бактерий и сапрофитов листья ежедневно промывались, но после этого в течение 3 дней подсушивались (через каждые 3 дня менялись условия хранения). В этом случае нам удалось проследить за развитием гриба в тканях отмерших листьев вплоть до образования в перитециях стекловидной массы (см. рис. 4, 4). Перитеции имели размеры 100×120 мкм. Оболочка перитециев многоклеточная, черная. Однако дальнейшего развития и дифференциации внутреннего содержимого на сумки и аскоспоры не произошло. Данные этого опыта расходятся с исследованиями Висмана (R. Wiesmann, 1932), в опытах которого зрелые перитеции при комнатной температуре образовались через 90 дней. По-видимому, местный экотип гриба в своем развитии наследует требование к зимним морозам, т. е. низким температурам, как необходимое условие для своего развития.

Благодаря проведенным исследованиям зимующих источников инфекции можем сделать следующее заключение для сходных по климатическим условиям районов северо-западной зоны.

1. В условиях Северо-Запада, в частности в Ленинградской области, перезимовка гриба осуществляется только перитециями, образующимися в опавших, мертвых листьях яблони.

2. Для образования и созревания перитециев необходимыми условиями являются влажность в осенний и весенний периоды, перезимовки и зимние морозы, т. е. воздействие низких температур в течение продолжительного времени.

3. Место перезимовки пораженных паршой яблоневых листьев само по себе не имеет значения для образования и позднейшего созревания перитециев; иными словами, при смене неблагоприятных для образования перитециев условий па благоприятные перитеции образуются в кратчайшие сроки.

Морфология, физиология и генетика паразита и его взаимоотношения с растением-хозяином

Изучение физиологических особенностей паразита и внутривидового морфологического разнообразия дает ключ к правильному его определению, что интересно как для теории, так и для практики.

Морфологическая и физиологическая изменчивость наблюдается как в природе, так и в условиях чистой культуры. Проявляется она чаще и нагляднее всего в разнообразии размеров и форм спор, но может проявиться и рядом других признаков.

Изучение гриба методом чистых культур. Исследование гриба в условиях чистой культуры приходится проводить для детального изучения какой-либо одной или нескольких особенностей организма, так как в стандартных условиях культивирования любой признак проявляется особенно четко. В естественных условиях из-за различий в условиях произрастания или взаимодействия с другими организмами признаки могут затушевываться.

Чистая культура гриба — возбудителя парши яблони — была впервые получена Адерхольдом (R. Aderhold, 1896) на желатинизированных вытяжках из листьев и побегов яблони, груши, вишни, березы и свежих тыквенных растений.