E. D. Mytsa, M. A. Pobedinskaya, L. Yu. Kokaeva, S. N. Elansky
Bệnh mốc sương ở khoai tây và cà chua, do một loại sinh vật giống nấm - oomycete Phytophthora infestans (Mont) de Bary gây ra, phổ biến ở hầu hết các khu vực trên thế giới nơi các loại cây trồng này được trồng. Trong điều kiện biểu sinh, tổn thất năng suất khoai tây do bệnh mốc sương có thể lên tới 10–30% hoặc hơn, và tổn thất năng suất cà chua lên tới 100% (Ivanyuk và cộng sự, 2005).
Một trong những nguồn vật liệu cấy sơ cấp chính là Ph. infestans, dẫn đến nhiễm trùng thực vật, là cấu trúc nghỉ ngơi sinh sản có thành dày - bào tử trứng. Các bào tử lai, được hình thành do lai giữa các chủng bố mẹ khác nhau về mặt di truyền, góp phần làm tăng sự đa dạng về kiểu gen trong quần thể, do đó quá trình thích nghi của các chủng với các giống mới và thuốc diệt nấm được áp dụng được đẩy nhanh. Sự hình thành bào tử trứng Ph. infestans trong điều kiện đồng ruộng đã được ghi nhận ở nhiều nước trên thế giới: Nga (Smirnov và cộng sự, 2003), Na Uy (Hermansen và cộng sự, 2002), Thụy Điển (Strömberg và cộng sự, 2001), Hà Lan (Kessel et al. ., 2002) và các khu vực khác. Có bằng chứng cho thấy bào tử của tác nhân gây bệnh mốc sương có thể tồn tại trong đất ở trạng thái sống hơn 2 năm (Hermansen và cộng sự, 2002; Bšdker và cộng sự, 2006) và gây nhiễm trùng cho cây sau khi qua mùa đông (Lehtinen và cộng sự, 2002; Ulanova và cộng sự, 2010).
Phương pháp chính để chống lại bệnh mốc sương ngày nay là bảo vệ bằng hóa chất, bao gồm xử lý cây trồng bằng các chế phẩm diệt nấm. Nhiều loại hóa chất dùng để bảo vệ khoai tây và cà chua khỏi bệnh mốc sương có tác dụng ức chế mạnh sự hình thành bào tử trứng (Kessel và cộng sự, 2002; Kuznetsov, 2013). Tuy nhiên, các loại thuốc khác không có tác dụng trực tiếp lên Ph cũng được sử dụng rộng rãi trên khoai tây. infestans và tác dụng của chúng đối với sự hình thành bào tử trứng vẫn chưa được biết rõ. Vì vậy, mục đích của công việc này là nghiên cứu ảnh hưởng đến sự hình thành bào tử trứng của một số loại thuốc được sử dụng rộng rãi trên khoai tây nhưng chưa được đăng ký chống lại bệnh mốc sương.
Chúng tôi đã sử dụng 9 chủng Ph. infestans thuộc các kiểu giao phối khác nhau, được chúng tôi phân lập từ lá khoai tây bị nhiễm bệnh ở các vùng Moscow, Leningrad và Ryazan. Để nghiên cứu ảnh hưởng đến sự phát triển của sợi nấm và hình thành bào tử trứng, các loại thuốc sau đã được sử dụng: thuốc diệt nấm Maxim (hoạt chất fludioxonil thuộc nhóm phenylpyrrole) và Skor (difenoconazole, triazoles), thuốc trừ sâu Aktara (thiamethoxam, neonicotinoids) và Tanrek (imidacloprid, neonicotinoids) , thuốc diệt cỏ Zenkor (metribuzin , triazine). Tất cả thuốc trừ sâu đều được đăng ký trong “Danh mục thuốc trừ sâu và hóa chất nông nghiệp cấp bang” năm 2014. Để nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ thuốc trừ sâu đến sự phát triển của khuẩn lạc oomycete, mỗi chủng được gieo một khối thạch ở giữa đĩa Petri với yến mạch dày đặc. trung bình. Thuốc trừ sâu nghiên cứu được bổ sung sơ bộ vào môi trường ở các nồng độ 0.1, 1.0, 10.0 và 100.0 mg/l (tính theo hoạt chất - AI). Môi trường không thêm thuốc trừ sâu được sử dụng làm đối chứng. Cây trồng được ủ ở 18°C trong 12–15 ngày cho đến khi đường kính của khuẩn lạc đối chứng không dùng thuốc trừ sâu bằng 70–80% đường kính của đĩa Petri, sau đó đường kính của khuẩn lạc ở các biến thể đối chứng và thử nghiệm là đã đo.
Các thí nghiệm đã được thực hiện trong ba lần. Nghiên cứu về sự hình thành bào tử trứng được thực hiện trên môi trường thạch yến mạch (3 ml trong đĩa Petri) có bổ sung thuốc diệt nấm ở nồng độ 30, 0.1, 1.0 và 10.0 mg/l và trên môi trường không có thuốc diệt nấm (đối chứng). Để làm điều này, các khối thạch có phân lập A100.0 và A1 thuộc loại giao phối được đặt thành từng cặp trên bề mặt môi trường dinh dưỡng ở khoảng cách 2 cm với nhau. Cây trồng được ủ ở độ pH tối ưu cho sự phát triển. Nhiệt độ của Infestans ở 5°C trong 18 ngày. Sau khi nuôi cấy, môi trường dinh dưỡng có bào tử được hòa lại bằng máy trộn với 20 ml nước cất và các chế phẩm dùng cho kính hiển vi được chuẩn bị từ huyền phù thu được. Trong mỗi biến thể, 30 trường nhìn đã được kiểm tra (180 lần lặp lại 3 trường nhìn). Tiếp theo, nồng độ bào tử trứng được tính toán lại (chiếc/μl môi trường).
Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu đến sự phát triển của khuẩn lạc xuyên tâm. Difenoconazole, thiamethoxam và imidacloprid không có tác dụng có ý nghĩa thống kê đối với sự phát triển xuyên tâm của khuẩn lạc Ph. infestans (Bảng 1). Thuốc diệt cỏ metribuzin gây ra sự chậm phát triển nhẹ trong giai đoạn đầu (tăng trưởng 5-7 ngày), nhưng đến ngày thứ 10, đường kính của các khuẩn lạc có kích thước tương tự nhau. Fludioxonil ức chế đáng kể về mặt thống kê sự phát triển của sợi nấm Ph. infestans ở nồng độ trong môi trường lớn hơn 10 mg/l.
Bảng 1
Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu đến sự phát triển xuyên tâm của khuẩn lạc Phytophthora infestans
Thuốc diệt nấm-DV (chuẩn bị) | Đường kính khuẩn lạc ở các nồng độ khác nhau (mg/l) DV trong môi trường, mm | ||||
0.0 | 0.1 | 1.0 | 10.0 | 100.0 | |
Thiamethoxam (thuốc Aktara) | 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 (Tối đa) | 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 (Điểm) | 82 7 ± | - | 76 9 ± (% 93) | 84 ± 4 (% 102) | 81 6 ± (% 99) |
Ghi chú. Sau dấu “±”, khoảng tin cậy cho mức ý nghĩa 0.05 được biểu thị. Các giá trị biểu thị tỷ lệ đường kính của khuẩn lạc trong biến thể thử nghiệm so với biến thể đối chứng không có thuốc trừ sâu được trình bày trong ngoặc đơn. Dấu “—” có nghĩa là không có nghiên cứu nào được thực hiện.
Bảng 2
Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu đến sự hình thành bào tử trứng Phytophthora infestans trong môi trường thạch
Thuốc diệt nấm-DV (chuẩn bị) | Số lượng bào tử trong môi trường ở các nồng độ khác nhau (mg/l) DV, chiếc./µl | ||||
0.0 | 0.1 | 1.0 | 10.0 | 100.0 | |
Thiamethoxam (thuốc Aktara) | 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 (Tối đa) | 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 (Điểm) | 79.6 ± 3.6 | 72.5 ± 3.6 (% 91) | 82.2 ± 3.7 (% 103) | 54.9 ± 2.8 (% 69) | 35.8 ± 2.3 (% 45) |
Nghiên cứu ảnh hưởng của thuốc trừ sâu đến sự hình thành bào tử trứng Ph. infestans trong môi trường dinh dưỡng. Người ta nhận thấy rằng số lượng bào tử trứng giảm đáng kể về mặt thống kê ở các nồng độ nhất định là do tất cả các loại thuốc được nghiên cứu gây ra (Bảng 2). Ở nồng độ hoạt chất 1.0 mg/l, tất cả các loại thuốc trừ sâu, ngoại trừ Aktara và Skor, đều làm giảm đáng kể số lượng bào tử hình thành (12-24% so với đối chứng). Sự gia tăng hơn nữa nồng độ của các hoạt chất trong môi trường dẫn đến tăng tác dụng ức chế. Các chế phẩm dựa trên thiamethoxam và difenoconazole làm giảm đáng kể về mặt thống kê số lượng bào tử khi nồng độ hoạt chất trong môi trường lớn hơn 10 mg/l.
Thảo luận và kết luận. Một nghiên cứu về tác dụng của thuốc trừ sâu chưa được đăng ký đối với bệnh mốc sương ở khoai tây đối với sự phát triển xuyên tâm của sợi nấm cho thấy, đúng như dự đoán, khả năng ức chế tăng trưởng yếu (fludioxonil) hoặc không có tác dụng đối với sự tăng trưởng (các loại thuốc trừ sâu khác được nghiên cứu).
Bảng 3. Nồng độ các hoạt chất trong chất lỏng làm việc
Chuẩn bị (thuốc diệt nấm-DV) | Nồng độ các hoạt chất trong môi trường dinh dưỡng sử dụng trong công trình, mg/l | Nồng độ các hoạt chất trong dịch công tác khi chế biến khoai tây, mg/l |
---|---|---|
Actara (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 |
Skor (difenoconazol) | 0.1, 1, 10, 100 | 188-625 |
*Các giá trị được trình bày theo “Danh mục thuốc trừ sâu và hóa chất nông nghiệp cấp bang” năm 2014.
Tất cả các loại thuốc trừ sâu được nghiên cứu đều làm giảm sự hình thành bào tử trứng trong môi trường dinh dưỡng. Nồng độ thuốc trừ sâu trong môi trường được thử nghiệm trong công việc thấp hơn hoặc gần tương ứng (đối với imidacloprid) với nồng độ cho phép trong chất lỏng làm việc (Bảng 3). Trong các thí nghiệm của chúng tôi, sự ức chế hình thành bào tử trứng tăng lên khi liều thuốc tăng lên, cho thấy tác dụng tăng lên khi tiếp xúc với chất lỏng hoạt động đậm đặc hơn. Difenoconazole làm giảm đáng kể nồng độ bào tử trứng không chỉ trong các thí nghiệm trên môi trường dinh dưỡng mà còn trong các thử nghiệm trên lá khoai tây cắt lát đặt trong chất lỏng có chứa thuốc diệt nấm. Như vậy, ở giống Vektar Belorusskiy, đối chứng đã ghi nhận 32 bào tử trên 1 mm2 diện tích lá ở đối chứng, ở nồng độ difenoconazol trong nước 10 mg/l - 24 và ở 100 mg/l - 12 bào tử/mm2. Sự khác biệt về nồng độ bào tử trứng ở liều thuốc diệt nấm 100 mg/l và ở đối chứng là có ý nghĩa thống kê (Elansky, Mytsa, chưa được công bố).
Thuốc trừ sâu có thể ảnh hưởng đến một loạt các quá trình xảy ra trong tế bào nấm. Chúng tôi không thể tìm thấy thông tin trong tài liệu giải thích ở mức độ nào đó về tác dụng có thể có của các loại thuốc mà chúng tôi nghiên cứu đối với sự hình thành bào tử trứng. Chúng ta hãy thử đưa ra một số giả định liên quan đến tác dụng của difenoconazole. Cơ chế hoạt động diệt nấm của nó là ức chế enzyme C14-dimethylase, enzyme này đóng vai trò chính trong quá trình sinh tổng hợp sterol. Sterol được tổng hợp bởi nấm, thực vật và các sinh vật khác và là một phần của màng tế bào của chúng. Oomycetes thuộc chi Phytophthora khi không có sterol chỉ có khả năng sinh trưởng sinh dưỡng; sự hình thành bào tử trứng bị ức chế hoàn toàn (Elliott et al., 1966).
Oomycetes không thể tự tổng hợp sterol; chúng kết hợp sterol thu được từ cây chủ vào màng của chúng, biến đổi chúng. Trong thí nghiệm của chúng tôi, chúng tôi sử dụng môi trường thạch yến mạch giàu β-sitosterol và isofucosterol (Knights, 1965), tức là các chất kích thích sự hình thành bào tử trứng. Có thể difenoconazol ức chế các enzyme liên quan đến việc biến đổi hoặc sử dụng các hợp chất sterol thu được từ thực vật. Điều này có thể làm giảm tốc độ hình thành bào tử trứng.
Ở nồng độ thấp, như được thể hiện trong nghiên cứu của chúng tôi, difenoconazole có tác dụng kích thích yếu đối với sự phát triển của sợi nấm và hình thành bào tử trứng.
Việc ức chế sự hình thành bào tử trứng trong môi trường dinh dưỡng trước đây đã được chứng minh đối với thuốc diệt nấm antiphytophthora. Vì vậy, trong công việc của Kessel et al. (2002) đã nghiên cứu hơn 10 chế phẩm thương mại chống Phytophthora. Fluazinam, dimethomorph và cymoxanil ở nồng độ không gây chết người đã ngăn chặn hoàn toàn sự hình thành bào tử trứng trong môi trường thạch; metalaxyl, maneb và propamocarb cho thấy hiệu quả trung bình; mancozeb và chlorothalonil hầu như không ảnh hưởng đến sự hình thành bào tử trứng. Công trình của S. A. Kuznetsov (Kuznetsov, 2013) cho thấy sự ức chế sự hình thành bào tử trứng trên môi trường dinh dưỡng bằng nồng độ metalaxyl không gây chết người.
Các thí nghiệm của chúng tôi cho thấy rằng thuốc trừ sâu sử dụng trên khoai tây, ngay cả khi chúng không có tác dụng ức chế trực tiếp đến sự phát triển của mầm bệnh bệnh mốc sương, đã ngăn chặn sự hình thành bào tử trứng. Vì vậy, việc bảo vệ khoai tây bằng hóa chất đúng cách bằng cách sử dụng thuốc diệt nấm, thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ sẽ làm giảm khả năng hình thành bào tử trong lá cây.
Công trình này được hỗ trợ bởi Quỹ khoa học Nga (dự án số 14-50-00029).
Bài báo đã được đăng trên tạp chí “Nấm học và bệnh lý thực vật” (Tập 50, Số 1, 2016).