Методические указания к лабораторным лабораторным
реклама
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Памяти учителя И.С.Узунова Г.Ф.Семухина МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ ЗАНЯТИЯМ ПО ФИТОПАТОЛОГИИ Москва Издательство Российского университета дружбы народов 2001 Утверждено Редакционно-издательским советом Университета Семухина Г.Ф. Методические указания к лабораторным занятиям по фитопатологии. Для студентов III курса направления "Агрономия". – М. Изд-во РУДН, 2001, - 55 с. Рассматриваются вирусные, вироидные, микоплазменные болезни растений и риккетсии, бактериальные заболевания и грибывозбудители болезней растений. Приводится основная характеристика классов возбудителей и тематика заданий для выполнения студентами на занятиях. Подготовлено на кафедре защиты растений. Издание 2-е исправленное и дополненное. Издательство Российского университета дружбы народов, 2001 2 ВИРУСНЫЕ, ВИРОИДНЫЕ, МИКОПЛАЗМЕННЫЕ БОЛЕЗНИ РАСТЕНИЙ И РИККЕТСИИ Существование вирусов, было впервые открыто в 1892 г. русским ученым Д.И.Ивановским при изучении мозаичной болезни табака. Он установил, что вирусы по размеру меньше, чем бактерии, они имеют корпускулярное строение, являются инфекционными и размножаются только в живом растении, а на искусственной питательной среде их невозможно выращивать. Вскоре после этого подобные болезни были обнаружены и у других растений картофеле, огурцах, фасоли, злаках, плодовых и ягодных культурах. Однако ни о строении, ни о химических свойствах вирусов и способах размножения возбудителей этих болезней почти ничего не было известно. И только в 1935 г. американский ученый биохимик У.Стенди впервые получил чистый препарат вируса табачной мозаики в виде кристаллического белка. Через год после этого открытия английские ученые Ф.Боуден и Н.Пири установили, что в состав вирусной частицы входит нуклеиновая кислота, которая играет важную роль в передаче наследственных свойств вирусов. В настоящее время можно сказать, что вирусы характеризуются следующими особенностями: 1. Размножаются только в организме хозяина или переносчика; на искусственных питательных средах не растут. Имеют своеобразный механизм размножения. 2. Клеточного строения не имеют: состоят из РНК - рибонуклеиновой кислоты (одно или двухцепочечной) или ДНК - дезоксирибонуклеиновой кислоты, окруженной обычно (но не всегда) белковой оболочкой. 3. Гено́м вирусов представлен только нуклеиновой кислотой, репродуцирующейся за счет ферментативной системы хозяина. 4. Нуклеиновая кислота ответственна за инфекционность, а белок осуществляет в основном защиту РНК. В настоящее время большинство ученых полагают, что вирусы - это самые простейшие формы жизни, не имеющие клеточную структуру и активизирующиеся при попадании в клетки восприимчивых организмов. Вирусы имеют палочковидную (ВТМ), нитевидную (Х-вирус картофеля, тристеза цитрусовых), сферическую (некроз табака) и бацилловидную (штриховатая мозаика пшеницы) форму. Размер вирусов составляет от 25 нанометров (нм) у вируса некроза табака, и до 2500 нм у тристезы цитрусовых 1-нм (нанометр) равен 10-9 ). 3 Вирусные болезни растений из группы мозаики проявляются чаще всего в виде мозаичной окраски листьев, плодов и других органов (рис.1). При этом наблюдается посветление листьев, чередование светло- и темно-зеленых, желтых, зеленых участков листьев, появление некротических пятен, штрихов, колец и др. Такие симптомы возникают в результате разрушения хлорофилла в пораженных участках листа, использования азота и фосфора растений для построения вирусных частиц, а также усиления активности дыхательных ферментов растения. Иногда при мозаичных болезнях наблюдается нарушение формы пораженных листьев - морщинистость, нитевидность и папоротниковидность. Рис.1. Мозаика Основная особенность вирусных болезней из табака группы желтух проявляется в более глубоком воздействии на растение, выраженном в виде деформации всего растения или отдельных его органов. При этом вирусы поселяются во флоэме, что нарушает транспортировку углеводов из листьев в другие органы растения. В листьях накапливается много крахмала, они становятся толстыми, хрупкими. Вирусы желтух нарушают также ростовые процессы, что приводит к карликовости и чрезмерной кустистости растений, к деформации вегетативных и генеративных органов Общим признаком является пожелтение и хлороз листьев (рис.2). До настоящего времени еще не существует общепризнанной единой классификации вирусов, поэтому фитовирусологи предпочитают пользоваться понятием групРис.2. Африканская болезнь пы вирусов, а иногда криптовздутых побегов какао (желграммами. В каждой группе туха) подробно описывается ти4 пичный представитель и указываются родственные ему вирусы. Все фитопатогенные вирусы объединены в 20 групп. Например, в группу тобамовирусов входит как типичный представитель вирус табачной мозаики, который характеризуется со держанием РНК-(5%), молекулярная масса -РНК 2,06 106, длина вирионов около 30 нм, температура инактивации свыше 90°С. Вирус поражает широкий круг растений хозяев с различными признаками. К этой группе относится вирус зеленой мозаики томатов и крапчатой мозаики огурца. В настоящее время специалисты пользуются простым названием вирусов - например, вирус табачной мозаики, и сопровождают их криптограммами, каждая из которых состоит из четырех пар символов - для ВТМ криптограмма имеет следующий вид: R/I:2/5:E/E:S /О, что означает, что вирус содержит рибонуклеиновую кислоту (R/I РНК или ДНК) и что она одноцепочная. В случае двуцепочной РНК ставится цифра 2. Вторая пара символов означает молекулярную массу нуклеиновой кислоты (в миллионах углеродных единиц (2) и ее % содержание (R). Третья пара символов (Е/Е) характеризует форму вириона и форму нуклеокапсида. В данном случае вирион и нуклеокапсид ВТМ (ЕЕ) имеет удлиненную форму с параллельными сторонами и незакругленными концами. Формы бывают с параллельными сторонами и закругленным концом (U), сложной структуры (X). Четвертая пара символов (S/O) означает тип заражаемого хозяина и тип переносчика. В отношении BТМ S означает, что он заражает семенные растения, а 0 - что переносчик неизвестен. Если вирус передается тлей, это обозначается Ар , цикадкой Аu, белокрылкой AL и т.д. ВИРОИДЫ как новый класс патогенов был открыт Т.Динером в 70-х годах XX в. Они характеризуются тем, что имеют только ковалентно замкнутую кольцевую РНК, имеющую крайне низкую молекулярную массу (2,5⋅10 4 - I5-I04). Белковая оболочка отсутствует. Из заболеваний этой группы наиболее изучена веретеновидность клубней картофеля (ВВКК) ("готика") (рис.3), экзокортис цитрусовых (ВЭЦ), каданг-каданг (заболевание кокосовых пальм), солнечный ожог авокадо, карликовость хмеля, бледность плодов огурца и другие. Вироиды характеризуются высокой инфекционностью, термостабильностью, стойкостью к воздействию различных химических соединений. 5 Рис.3. Веретеновидность клубней картофеля ("готика") Микоплазмы в качестве патогенов растений были открыты в 1967 г. японскими учеными, при исследовании шелковицы, зараженной карликовостью, считавшейся ранее вирусной желтухой. В отличие от вирусов микоплазма является клеточным организмом, имеющим трехслойную мембрану. В отличие от бактерий она лишена клеточной стенки и поэтому не имеет постоянной формы, а представлена округлыми вытянутыми, гантелевидными частицами. Подобно бактериям микоплазма содержит ДНК и РНК, рибосомы и размножаются делением и почкованием. В отличие от вирусов микоплазмы можно выделить на искусственную питательную среду и вновь заразить растение. Они чувствительны к тетрациклиновым антибиотикам, что можно использовать для диагностики и в качестве мер борьбы. Микоплазменные болезни растений передаются насекомыми, поражают флоэму и подобно вирусным желтухам вызывают деформацию вегетативных и генеративных органов растения (рис.4,5). Рис.5. Стабборн цитрусовых Рис. 4. Столбур томата (вверху цветок здорового растения) В настоящее время многие болезни, считавшиеся ранее вирусными желтухами, идентифицированы как микоплазменные. Важнейшие из них - столбур пасленовых, карликовость шелковицы, карликовость кукурузы, желтая 6 карликовость риса, стабборн цитрусовых и другие. Риккетсии. В 1972 г. во флоэмной части растений клевера с деформированными листьями были обнаружены организмы, морфологически сходные с риккетсиями – облигатными внутриклеточными паразитами позвоночных и беспозвоночных животных, получившие название риккетсиеподобные организмы. Они имеют сферическую или вытянутую форму (диаметр около 20 нм, длина до 2000 нм). По ультратонкому строению сходны с микоплазмами, но в отличие от последних имеют клеточную оболочку, чувствительную к пенициллину и не растут на питательных средах. риккетсии не передаются с соком растений и распространяются только насекомыми-переносчиками, главным образом цикадками. Риккетсиеподобные патогены вызывают системное заражение растений. Проявления риккетсиозов в основном заключается в приостановке роста, увядании и др. З а д а н и е. 1. Ознакомиться с внешними признаками проявления вирусных, вироидных и микоплазменных болезней на различных сельскохозяйственных культурах и зарисовать в альбом. Вопросы для самоконтроля 1. Какие основные различия между вирусами, вироидами и микоплазменными заболеваниями растений? 2. Какие способы передачи этих заболеваний? БАКТЕРИИ - ВОЗБУДИТЕЛИ БОЛЕЗНЕЙ РАСТЕНИЙ Бактерии относят к группе (надцарству) доядерных организмов (Procariota), царству дробянок (Mychota), подцарству (отделу) Bacteria, классу Eubacteria , порядку –Eubacteriales. Бактерии - это бесхлорофильные одноклеточные организмы, лишенные ядра. Роль ядра выполняет ядерное вещество (нуклеотид), которое распределено в цитоплазме диффузно и не отделено мембраной от цитоплазмы. По способу питания бактерии являются гетеротрофами, т.е. питаются за счет готовых органических веществ. Облитатных паразитов среди фитопатогенных бактерий не найдено. Почти все фитопатогенные бактерии имеют палочковидную форму. Большинство бактерий подвижны, что обусловлено наличием жгутиков на их поверхности. Средний размер фитопатогенных бактерий - от 0,5 до 4,5 мкм в длину и от 0,3 до 0,6 мкм в поперечнике. Почти все фитопатогенные бактерии грамотрицатель7 ны и только несколько видов (все они относятся к роду Corynebacterium) грамположительны. В зависимости от способа расположения жгутиков, окраске по Граму и спорообразованию фитопатогенные бактерии объединяют по современной номенклатуре в следующие семейства (см. табл.1). Все фитопатогенные бактерии хорошо растут на искусственных питательных средах, образуя колонии, обычно блестящие, слизистые, округлой формы, с ровными или, реже, изрезанными краями. Цвет колоний от белого до серо-белого и различных оттенков желтого. Те бактерии, которые выделяют пигмент в питательную среду и вызывают ее свечение (флюоресценцию), называют флюоресцирующими. Фитопатогенные бактерии проникают в растения через естественные (устьица, чечевички, гидатоды) или искусственные ворота (механические повреждения, полученные при уходе за растениями или нанесенные насекомыми при питании). По типу поражения бактериальные заболевания можно разделить на 3 группы (рис.6). 1. Поражение паренхимы. 2. Поражение сосудистой системы. 3. Смешанный тип поражения. I. Поражение паренхимы может проявляться в виде пятнистости, гнили, опухоли. Пятнистость проявляется при поражении паренхимы листа, поверхностных тканей плода. Типичные примеры проявления бактериоза такого рода - угловатая пятнистость листьев огурца, гоммоз хлопчатника, красный бактериоз листьев кукурузы, гоммоз сахарного тростника, черная бактериальная пятнистость плодов томата и другие заболевания. Гнилями болезнь проявляется, когда бактерии поселяется на сочных органах - плодах, клубнях, корнеплодах. Распространяясь по межклеточным ходам, бактерии вызывают распад тканей и разложение клеток, пораженные клетки превращаются в мягкую кашицеобразную массу с характерным запахом. Характерные заболевания этой группы - мокрая гниль картофеля, моркови, слизистый бактериоз капусты, бактериальная стеблевая гниль сорго и другие. 8 Таблица I Характеристика основных видов фитопатогенных бактерий (по Берги) Группа Семейство Род Характер Вид Болезнь колонии ГрамотрицательPseudomona Pseudomonas Белые P.solanacearum Бурая бактериальные аэробные под- daceae флюоресная гниль картофевижные палочки с цирующие ля и др. полярными жгутиP.syringae Бактериоз огурца ками pv.lachrymans P.corrugata Бактериоз томата P.syringae pv. Бактериальная ряtabaci буха табака Xanthomonas Желтые X.campestris pv. Сосудистый бактеcampestris риоз капусты X. campestris Черный бактериоз pv. translucens пшеницы X. campestris Туберкулез свёклы pv. beticola X. campestris Черная бактериpv. vesicatoria альная пятнистость томата RhizobioAgrobacterium Беловатые, A.tumefaciens Корневой рак плоaceae блестящие довых деревьев и др. Грамотрицательные факультативные аэробные подвижные палочки с перитрихальными жгутиками Коринеформные бактерии Entorobacteriaceae Erwinia Mycobacteriaceae Clavibacter Продолжение таблицы 1 бактериальный ожог плодовых деревьев Мокрая гниль E.carotovora subsp caroto- овощей и картофеля vora Желтые или C.michiganensis Бактериальный рак неокрашен- subsp michi- томата ные ganensis гниль C.michiganensis Кольцевая subsp sepidoni- картофеля cum Неокрашенные светложелтые 10 E.amylovora Опухоли или наросты образуются на пораженных органах вследствие усиленного деления (гиперплазии) пораженных клеток (рак на корнях плодовых растений, рак и туберкулез на корнеплодах свеклы и др.). 2. При поражении сосудистой системы заболевание проявляется, как правило, в виде увядания всего растения или отдельных его частей. Увядание может быть результатом механической закупорки сосудов, а также токсического действия паразита на ткани растения-хозяина. Например, кольцевая гниль картофеля, сосудистый бактериоз капусты, увядание растений томата при поражении их бактериальным раком и др. 3. Смешанный тип поражения. Одни и те же бактерии могут вызвать различные типы поражения. Например, при поражении картофеля кольцевой гнилью возбудитель Corynebacterium michiganensis subsp. sepedonicum вызывает поражение сосудистой системы, стеблей и кольцо сосудов клубней, может поражать и паренхимные ткани клубней, вызывая "ямчатую гниль". При поражении растений черной ножкой картофеля, вызванном Erwinia carotovora subsp. carotovora, у пораженных растений наблюдается загнивание и почернение основания стебля, а на клубнях черная ножка проявляется в виде гнили, которая почти всегда начинается от столонного конца клубня (рис.6). Рис.6. Различные типы проявления бактериальных заболеваний: I - пятнистость (гоммоз хлопчатника); 2 - черная ножка картофеля: а) пораженный клубень в разрезе, б) почернение стебля; 3. опухоль (рак стебля маслины). Таблица 2 Наиболее pacпpocтраненные виды фитопатогенных бактерий Ранее принятое название Pseudomonas tabacina Pseudomonas lachrynans Pseudomonas phaseolicola Pseudomonas phaseoli Pseudomonas solanacearum Pseudomonas corrugata Xanthomonas vesicatoria Xanthomonas translucens Xanthomonas beticola Xanthomonas campestris Corynebacterium michiganense Corynebacterium sepedonicum Erwinia carotovora Erwinia amylovora Agrobacterium tumefaciens По современной номенклатуре Pseudomonas syringae pv. tabaci P. syringae pv. lacrynans P. syringae pv. phaseolicola Xanthomonas campestris pv. phaseoli Pseudomonas solanacearum Pseudomonas corrugata Xant. campestris pv. vesicatoria Xant. campestris pv. translucens Xant. campestris pv. beticola Xant. campestris pv. campestris Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicum Erwinia carotovora subsp. carotovora Erwinia amylovora Agrobacterium tumefaciens Проведение занятия. Оборудование и материалы. Гербарные образцы и влажные препараты бактериальных заболеваний. Задание Рассмотреть группы бактериальных заболеваний и зарисовать в альбом. Вопросы для самоконтроля 1 К какой. группе относятся бактерии? 2 Какое строение имеют фитопатогенные бактерии? 3 Пути проникновения бактерий в растение? 4 Перечислить важнейшие роды фитопатогенных бактерий? 5 На какие группы можно разделить бактериальные заболевания по типу поражения? 12 ГРИБЫ - ВОЗБУДИТЕЛИ БОЛЕЗНЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР Среди возбудителей инфекционных болезней грибы - самая многочисленная группа, насчитывающая более 10 тыс. видов (всего известно около 100 тыс. видов грибов). По установившейся трактовке, грибы - низшие, лишенные хлорофилла споровые растения, способные питаться только гетеротрофно, т.е. за счет готовых органических веществ. Однако в последнее время большинство микологов склоняются к тому, что грибы следует выделить в самостоятельное царство живых организмов -царство Mycota, которое по целому ряду признаков занимает промежуточное положение между царствами растений и животных. К главным из этих признаков можно отнести современные данные о наличии в оболочке спор большинства грибов хитина (что, как известно, свойственно животному миру), наличие в продуктах их обмена мочевины, образование запасного вещества гликогена и др. СТРОЕНИЕ ГРИБОВ Вегетативное тело и его видоизменения. Основой вегетативного тела грибов является мицелий, или грибница, представляющая собой систему тонких ветвящихся нитей, или гиф, находящихся на поверхности субстрата, где живет гриб, или внутри его. Гифы могут быть одноклеточными или многоклеточными с поперечными перегородками. У простейших грибов вегетативным телом может быть голый комочек цитоплазмы - плазмодий. Грибы, имеющие плазмодий или одноклеточный мицелий, часто называют низшими, а грибы с многоклеточным (септированным) мицелием высшими. У большинства грибов мицелий бесцветный, но может быть темным или окрашенным в желтоватый, розовый или другой цвет, что используется иногда как диагностический признак. Видоизменениями мицелия могут быть гаустории, анастомозы, хламидоспоры, склероции и т.д. Гау стории, или п р и с о с к и ,- это боковые ответвления или отростки гиф, проникающие внутрь клеток растения-хозяина и представлящие собой специализированные органы питания гриба (рис.7). А н а с т о м о з ы - боковые выросты грибницы, представляющие своеобразные мостики соединения гиф между собой. Через 13 анастомозы возможен переход генетически различных ядер из одной клетки в другую (явление гетерокариозиса). Т я ж и , или ш н у р ы , - шнуровидные образования, состоящие из параллельно расположенных и часто сросшихся в продольном направлении гиф. Тяжи характерны для базидиальных грибов (например, белый домовой гриб и др.). Рис.7. Гаустории мучнисторосяного (I) и ложномучнисторосяного 2) гриба в клетках растения Р и з о м о р ф ы - мощные, ветвящиеся, обычно темные с поверхности шнуры (у опенка и ряда других базидеальных грибов ризоморфы могут достигать нескольких метров в длину при толщине в несколько миллиметров). Х л а м и д о с п о р ы ( т е л и о с п о р ы ) - толстостенные клетки, образующиеся в результате распадения мицелия при наступлении неблагоприятных условий. Хламидоспоры способны долго сохраняться. Г е м м ы - мицелиальные клетки, по способу образования напоминавшие хламидоспоры, но отличающиеся от них непостоянством формы и величины. О и д и и - особая форма видоизменения грибницы, при которой в результате образования перегородок и перешнуровывания гиф образуются клетки с тонкой оболочкой. С к л е р о ц и и - плотные переплетения грибницы округлой или вытянутой формы, предназначенные для сохранения гриба в неблагоприятных условиях. Склероции, как правило, темноокрашенные, чаще черные, состоят из толстостенных гиф. Внутренняя часть склероция белая и состоит из обычных тонкостенных, богатых питательными веществами гиф. М и ц е л и а л ь н ы е с т р о м ы - сплетение и уплотненого мицелия склероцилиального типа, пронизывающего субстрат, на поверхности или внутри которого образуются спороносящие органы или плодовые тела сумчатых и частично базидиальных грибов. 14 Особенно ярко выражены стромы для многих сумчатых грибов, особенно локулоаскомицетов. РАЗМНОЖЕНИЕ ГРИБОВ У грибов различают как вегетативное, так и репродуктивное размножение. Вегетативное размножение может осуществляться кусочками мицелия, которые могут развиваться самостоятельно. Кроме того, на мицелии могут развиваться оидии и хламидоспоры. Возможно вегетативное размножение также путем почкования мицелия или отдельных клеток, например у дрожжевых грибов. Р е п р о д у к т и в н о е размножение представлено бесполым или половым спороношением. Б е с п о л о е размножение осуществляется спорами, которые могут развиваться внутри специальных споровместилищ (эндогенно) или на концах мицелия - конидиеносцах (экзогенно). У многих низших грибов бесполое размножение происходит при помощи. подвижных зооспор, снабженных жгутиками и способных к самостоятельному движению в воде (рис. 8). У других низших споры лишены органов движения, образуются они в спорангиях, а споры называются спорангиоспорами . Спорангии сидят на особых, отличных от остальных гифах - спорангионосцах, поднимающихся кверху от субстрата, на котором они развились. Такое расположение спорангиев облегчает распространение спор токами воздуха, после того как они освобождаются от разрыва оболочки спорангиев. Бесполое размножение при помощи к о н и д и й известно у сумчатых, базидиальних, несовершенных и немногих низших грибов, приспособленных к наземному существованию. Конидии покрыты оболочкой, у них нет органов движения, распространяются они воздушными течениями, насекомыми, человеком. Половое размножение состоит в слиянии мужских и женских половых гамет, в результате чего возникает зигота. При этом образуются цисты, ооспоры, зигоспоры, аска, базидии (рис.8). Вопросы для самоконтроля 1 Как называется тело грибов? 2 Какое различие в строении тела низших и высших грибов? 3 Назовите видоизменения мицелия? 4 Чем представлено вегетативное размножение у грибов? 5 Чем представлено бесполое и половое размножение у грибов? 15 Рис.8. Основные формы вегетативного и репродуктивного размножения грибов: 1,2-мицелий одноклеточный и многоклеточный;3,4-почкующийся мицелий и бластоспоры;5-образование оидий; б-образование хламидоспор;7 - геммы (вегетативное размножение); 8- спорангий;9зоо-спорангий с зооспорами;10,11- конидиеносцы и конидии (бесполое размножение);12- цисты; 13-oocпoры; 14 - сумки с сумкоспорами; 15,16 -базидии с базидиоспораии (половое спороношение; СИСТЕМАТИКА (КЛАССИФИКАЦИЯ) ГРИБОВ В основу систематики, т.е. разделения грибов на отделы, классы, порядки, семейства, роды и виды, положены их морфологические и биологические особенности - строение, размножение, цикл развития, специализация. По принятой в настоящее время классификации грибы составляют самостоятельное царство MYCOTA (в надцарстве EUCARIOTA) и делятся на два отдела - слизевики, или миксомицеты (MYXOMYCOТА), и настоящие грибы (EUMYCOTA). Отдел Eumycota ,в свою очередь, разделяют на шесть классов: хитридиошщеты; оомицеты; зигомицеты; аскомицеты.или сумчатые, базидиомицеты.или базидиальные; дейтеромицвты, или несовершенные. Отдел слизевики, или миксомицеты ( МУХОМУСОТА) Вегетативным телом миксомицетов является плазмодий - голый, лишенный оболочки комочек цитоплазмы с большим количеством ядер. К концу вегетации или при наступлении неблагоприятных условий из плазмодия образуются покоящиеся споры. Размножение миксомицетов осуществляется зооспорами, которые образуются при прорастании покоящихся спор. Большинство миксомицетов сапрофиты и живут на мертвых растительных остатках. Однако среди них есть и паразиты – это фитопатогенные виды, относящиеся к классу Плазмодиофоромицеты. КЛАСС ПЛАЗМОДИОФОРОМИЦЕТЫ (PLASMODIOPHOROMYCETES) Представители класса – облигатные внутриклеточные паразиты. Заболевания, вызываемые этими фитопатогенами, проявляются в виде опухолей. Возбудителями болезней растений с четко выраженными паразитическими свойствами среди миксомицетов являются два вида: Plasmodiophora brassicae - возбудитель килы капусты и других крестоцветных культур и Spongospora subterranea возбудитель порошистой парши картофеля. Оба они относятся к порядку плазмодиофоровых (Plasmodiophorales). И P.brassicae и S.subterranea - паразиты подземных органов растений - корней, клубней, столонов, способные развиваться только на кислых почвах. Корни больного растения имеют необычный, уродливый вид (рис.9). 17 Рис.9. Кила капусты: 1 - проявление болезни на корнях; 2 - покоящиеся споры возбудителя (а здоровые клетки; б - пораженные, заполнены спорами возбудителя). Они вздуты, и их общая масса составляет около половины общей массы растений вместо 1/30 или 1/70 у здоровых растений. Клетки корня, содержащие паразитов, сильно увеличиваются в размерах, разрастаются (гипертрофия), в результате чего образуется опухоль. При поражении Spongospora subterranea клубни, столоны покрываются бородавочками. Бородавочка растрескивается и образуется язвочка с коричневым порошистым содержимым из скопления губчатых комочков спор (рис.10). Корневая форма имеет вид небольших белых желвачков, постепенно темнеющих и распадающихся. В почве из спор выходят зооспоры, проникающие в корневые волоски или непосредственно в клетки эпидермиса. Сохраняются плазмодиофоровые покоящимися спорами (цистами), которые остаются в почве и могут сохранять жизнеспособность у возбудителя порошистой парши 3-4 года, а у возбудителя килы - 5-6 лет. Рис. 10. Порошистая парша картофеля. Отдел настоящие грибы (EUMYCOTA) КЛАСС ХИТРИДИОМИЦЕТЫ (CHYTRIDIOMYCETES) В состав хитридиомицетов входит несколько порядков, из которых в качестве возбудителей болезней растений наибольшее значение имеет порядок хитридиевые (Chytridiales). К хитридиомицетам относится гриб Olpidium brassicae, вызывающий черную ножку капустной рассады (рис.11) и гриб Synchytrium endobioticum, вызывающий рак картофеля. Род Synchytrium отличается от рода Olpidium тем, что вместо одного зооспорангия развивается от пяти до девяти, скученных вместе (сорус). Важнейший вид рода - Synchytrium endobioticum вызывает на клубнях образование бугристых наростов или опухолей, напоминающих губку или цветную капусту. Образование раковых наростов начинается с глазков клубней. По мере разрастания они увеличиваются в размерах, нередко значительно превышая вели18 чину самих клубней, постепенно буреют, чернеют и распадаются (рис.12). Под воздействием паразита клетка разрастается, а соседние клетки эпидермиса и мякоти клубня начинают усиленно делиться, причем оболочки их одревесневают. Рис.11. Черная ножка рассады капусты Рис.12. Рак картофеля: I- наросты на клубнях и столонах; 2 цисты возбудителя болезни при малом и большом увеличениях микроскопа Паразит внутри клетки увеличивается в размерах, затем одевается двухслойной оболочкой и превращается в так называемую л е т н ю ю ц и с т у . Она прорастает, образуя сорус из 5-7 или даже 9 зооспорангиев, в каждом из которых содержится 300 зооспор. Зооспоры выходят из зооспорангиев и заражают другие клетки клубня. В течение лета образование зооспор может происходить неоднократно. Осенью в клубнях образуются покоящиеся цисты с толстыми одревесневшими оболочками. Они зимуют в клубнях и могут очень долго сохраняться в почве (до 20 лет) и при благоприятных условиях прорастают, образуя зооспоры (без соруса). Хитридиомидеты сохраняются покоящимися спорами - цистами. 19 Проведение занятия О б о р у д о в а н и е и м а т е р и а л ы . Микроскоп МБР-1, осветитель ОИ-9М, капельница, предметные и покровные стекла, препаровальные иглы, лезвия; корни капусты, пораженные килой, постоянный препарат Synchytrium endobioticum; влажные препараты представителей слизевиков и грибов класса хитрадиомицеты. 3адание 1. Приготовить срез пораженного килой корня капусты. 2. Рассмотреть под микроскопом клетки корня со спорами паразита и зарисовать в альбом. 3. Рассмотреть под микроскопом постоянный препарат S.endobioticum. 4. Рассмотреть и зарисовать в альбом внешние признаки проявления заболеваний у слизевиков и грибов класса хитридиомицоты. Вопросы для самоконтроля 1. Что представляет собой тело слизевика? 2. Как относятся слизевики и хитридиомицеты к воде? 3. Чем представлено бесполое размножение у пдазмодиофоры и синхитриума? 4. Чем отличаются цисты плазмодиофоры от синхитриума? 5. Какие органы поражают слизевики и хитриомицеты? КЛАСС ООМИЦЕТЫ ( OOMYCETES ) Грибы, из класса оомицеты имеют хорошо развитый, ветвящийся несептированный мицелий. Оболочки клеток оомицетов, в отличие от других грибов, содержат не хитин, а целлюлозу и глюкан. Характерная особенность класса - половой процесс, проходящий по типу оогамии (слияние морфологически различных половых клеток - оогония и антеридия), в результате которого образуются покоящиеся споры - ооспоры, предназначенные для перезимовки гриба. При благоприятных условиях ооспоры прорастают, образуя органы бесполого размножения, чаще всего зооспорангии с зооспорами, снабженными двумя жгутиками. Зооспоры осуществляют первичное заражение. Повторное распространение происходит летними зооспорангиями, которые прорастают зооспорами. У ряда оомицетов бесполое размножение происходит конидиями, т.е. летними бесполыми спорами, которые прорастают мицелием. 20 В составе класса оомицеты выделяют пять порядков, из которых наибольшее значение как возбудители болезней сельскохозяйственных культур имеют грибы порядка пероноспоровые. Порядок пероноспоровые (Peronosporales) делят на три семейства: питиевые, пероноспоровые и альбуговые (цистоповые). Семейство п и т и е в ы е (Pythiaceae) . Представители этого семейства развиваются в условиях высокой влажности. По паразитическим свойствам это в основном факультативные паразиты, способные поражать главным образом ослабленные растения. Наиболее вредоносными видами являются Pythium debaryanum, вызывающий поражение всходов многих сельскохозяйственных культур, и грибы рода Phytophthora - возбудители болезней, известных под названием фитофторозов (фитофтороз картофеля, томатов и т.д.). Зооспорангии грибов рода Pythium формируются непосредственно на концах ветвей грибницы, не отличающихся от вегетативных гиф и способных расти и ветвиться после образования зооспорангиев. В отличие от других пероноспоровых, они вызревают и освобождаются от зооспор, не отрываясь от несущих зооспорангиеносцев. У грибов рода Phytophthora наблюдается образование более или менее специализированных спорангиеносцев, хотя и не вполне дифференцированных. Семейство п е р о н о с п о р о в ы е (Peronosporaceae) или ложномучнисторосяные грибы - облигатные паразиты, вызывающие у растений болезни, известные под названием ложных мучнистых рос. Для ложных мучнистых рос характерны следующие особенности. 1. Мицелий их развивается всегда внутри растения, распространяясь по межклетникам зараженной ткани. В клетки заходят только специальные отростки мицелия - гаустории, извлекающие из них воду и питательные вещества, 2. На поверхность пораженной ткани выходят только боковые ответвления мицелия, называемые зооспорангиеносцами, если на концах образуются зооспорангии, или конидиеносцами, если образуются конидии (т.е. споры, прорастающие мицелиальным ростком, а не зооспорами). И конидиеносцы и зооспорангиеносцы выходят на поверхность ткани всегда через естественные отверстия устьица, поэтому при поражении листьев - почти всегда на нижнюю сторону листа. 21 3. Конидиеносцы (зооспорангиеносцы) ложномучнисторосяных грибов резко отличаются от вегетативных гиф и имеют характерное ветвление - дихотомическое или моноподиальное. 4. Ложные мучнистые росы проявляются в основном на надземных частях растения - преимущественно на листьях, но также и на побегах, органах плодоношения (соцветиях и ягодах винограда, стручках капусты и др.). 5. Типичный признак ложных мучнистых рос - белый, реже свинцово-серый мучнистый налет на нижней стороне листьев (рис.13). На верхней стороне листа в местах поражения заметны желтоватые, красноватые или другого цвета, в зависимости от культуры и сорта, пятна. 6. Распространение ложных мучнистых рос (повторные заражения) осуществляются бесполым спороношением (конидиями или зооспорангиями). Отчленяющиеся от конидиеносцев конидии прорастают мицелиальным ростком (ростковой трубкой), отчленяющиеся от зооспорангиеносцев зооспорангии - зооспорами (реже ростковой трубкой). 7. Сохраняются (зимуют) возбудители ложных мучнистых рос ооспорами, образующимися в результате полового процесса (при слиянии антеридия и оогония). Ооспоры образуются внутри пораженной ткани и остаются в почве или на ее поверхности с растительными остатками, сохраняя жизнеспособность до двух-трех лет. При поражении многолетних или вегетативно размножающихся растений может зимовать и мицелий в пораженных побегах, луковицах, корнеплодах, куда он проникает диффузно из пораженных листьев. 8. Заражение ложными мучнистыми росами во всех случаях (как первичное, так и повторное) осуществляется через устьица. 9. Обязательное условие для развития ложных мучнистых рос высокая влажность, так как и первичное заражение (за счет перезимовавших ооспор) и повторное (за счет бесполого спороношения) возможно только при наличии капельно-жидкой влаги. В семействе пероноспоровые грибы выделяют следующие роды: Peronospora, Plasmopara (рис.13). Для грибов рода Peronospora характерно дихотомическое ветвление конидиеносцев и прорастание конидий мицелиальным ростком. Грибы рода Peronospora вызывают ложные мучнистые росы на капусте, табаке, сое, луке и других культурах. Для грибов рода Plasmopara характерно моноподиальное ветвление конидиеносцев, а конидии прорастают зооспорами. Грибы 22 рода Plasmopara вызывают ложные мучнистые росы на винограде (милдью), хмеле, подсолнечнике и других культурах. Рис.13. Типичные симптомы ложной мучнистой росы: 1 - пятна с налетом спороношения гриба на нижней стороне листа; 2,3,4,5 - конидиальное спороношение (конидиеносцы и конидии) ложномучнисторосяных грибов: а - род Peronospora, б - род Plasmopara ; в - род Sclerospora ; г - род Bremia. Для грибов рода Sclerospora характерно следующее. Спорангиеносцы короткие, толстые, с короткими разветвлениями на вершине. Зооспорангии при прорастании дают 1-4 зооспоры. Грибы этого рода поражают лишь растения из семейства злаковых (мятликовых), в том числе такие важные сельскохозяйственные куль23 туры, как пшеница, рожь, кукуруза, просо, сорго, могар, сахарный тростник и другие, вызывая заболевания склероспороз. Для грибов рода Bremia характерно дихотомическое разветвление конидиеносцев. Конечные ветви лопастевидно расширенные, со стеригмами по краям расширения. Грибы рода Bremia поражают растения из семейства сложноцветных, в частности салата, сафлора, артишока и др. Семейство а л ь г у б о в ы е (цистоповые) включает один род Albugo, все виды которого, являясь облигатными паразитами, поражают различные органы растений. На всех пораженных органах растений возникают обильные, разной формы и размера вздутые пустулы (подушечки) ярко-белого цвета. Болезни растений, вызываемые видами этого семейства, обычно называют белой ржавчиной. Род Albugo (Cystopus) паразитирует в основном на растениях семейства крестоцветных. Гриб A.Tragopogonis паразитирует на растениях семейства сложноцветных (полынь, василек, амброзия). Гриб Albugo паразитирует на батате, вызывая белую ржавчину (Albugo ipomaeae-panduratae). KJIAСC ЗИГОМИЦЕТЫ ( ZYGOMYCETES) Вегетативное тело - одноклеточный (несептированный) мицелий. Половой процесс - зигогамия, слияние двух морфологически одинаковых клеток с образованием зигоспоры. Бесполое размножение осуществляется неподвижными спорами (спорангиоспорами) без жгутиков. Клеточная оболочка содержит хитин. Класс делится на четыре порядка: мукоровые, энтомофторовые, эндогоновые, зоопаговые. Наибольшее значение имеют первые два порядка. К порядку мукоровые (Mucorales) относятся типичные плесневые грибы, ведущие сапрофитный образ жизни на загнивающих пищевых продуктах (преимущественно на плодах и овощах, реже на живых растениях, а также на молочных продуктах и мясе). Род Rhizopus nigricans вызывает черную плесень на хлебе, мокрую гниль батата, может быть причиной мягкой гнили картофеля, особенно при хранении. Rh.nodosus встречается на волокне хлопка, на ягодах винограда и инжира, при хранении корнеплодов свеклы. Порядок энтомофторовые являются в основном паразитами насекомых (тля, комнатные и другие мухи, кузнечики). 24 Проведение занятия. О б о р у д о в а н и е и м а т е р и а л ы . Микроскоп МБР-1, осветитель ОИ-9М, капельница, предметные и покровные стекла, препаровальные иглы; листья подсолнечника, винограда, пораженные грибом рода Plasmopara . листья табака, пораженные грибом рода Peronospora , листья картофеля или томатов, пораженные грибом рода Phytophthora, чистая культура гриба в чашках: Мuсог. Задание 1. Приготовить микро препарат бесполого размножения у грибов рода Peronospora, Plasmopara и рассмотреть под микроскопом и зарисовать в альбом. 2. Приготовить препарат Mucor и рассмотреть под микроскопом. 3. Рассмотреть болезни, вызываемые представителями классов оомицеты, зигомицеты и зарисовать в альбом. Вопросы для самоконтроля 1. Чем представлено тело у оомицетов? 2. Чем представлено бесполое и половое размножение у оомицетов? 4. Чем представлен половой процесс у зигомицетов? КЛАСС АСКОМИЦЕТЫ, или СУМЧАТЫЕ ГРИБЫ (АSCOMYCETES ) Аскомицеты, или сумчатые грибы, характеризуются многоклеточным септированным мицелием. Основной признак аскомицетов - образование в результате полового процесса сумок (асков). Как сумки, так и развивающиеся в них сумкоспоры (аскоспоры) могут иметь различную форму - округлую, овальную. Число спор в сумке почти всегда кратное и равно двум; чаще всего их восемь. Сумки образуются непосредственно на мицелии (у низших аскомицетов) или в особых вместилищах (у высших аскомицетов)плодовых телах. По этому признаку класс аскомицеты разделяют на три подкласса: 1) подкласс голосумчатые, или гемиаскомицеты (плодовые тела отсутствуют, сумки развиваются одиночно и непосредственно на мицелии); 2) подкласс плодосумчатые, или эуаскомицеты (сумки образуются в специальных вместилищах - плодовых телах - в клейстотециях, перитециях, апотециях); 25 3) подкласс локулоаскомицеты, или полостносумчатые (сумки образуются в особых полостях стром - локулах). Подкласс голосумчатые, или гемиаскомицеты (HEMIASCOMYCETIDAE) Подкласс включает два порядка. Для первого из них - порядка эндомицетовые (Endomycetales ) или дрожжевые - характерно образование на мицелии одиночных сумок. Большинство представителей этого порядка - сапрофиты, питающиеся субстратом, богатым сахаром. Характерный представитель - гриб Saccharomyces, виды которого используются в пищевой промышленности (пекарские дрожжи –S. cerevisiae и др.). Порядок тафриновые (Taphrinales) являются паразитами с узкой специализацией, вызывают на высших растениях образование галлов, "ведьминых метел", деформацию листьев, различные уродства ("кармашки" плодов). Плодовые тела отсутствуют. Мицелий располагается по межклетникам в ткани растений-хозяев. У многих видов мицелий зимующий, сохраняющийся из года в год в трещинках коры, в стеблях и почках пораженных растений. Заражение происходит гаплоидными аскоспорами. Разрастаясь по тканям, гифы проникают между эпидермисом и кутикулой. Здесь происходит расчленение на двухъядерные клетки, в которых между ядрами происходит кариогамия. В верхней части клеток возникает гифальный вырост, в который перемещается диплоидное ядро. Постепенно вырост разрывает кутикулу и превращается в сумку, оказывающуюся на поверхности зараженного органа. Сформированные сумки плотно прилегают друг к другу, образуя более или менее правильный слой, имеющий сходство с гимением высших сумчатых грибов. Однако в отличие от последних гимений не заключен в какие-либо плодовые тела. Поэтому тафриновые часто называют голосумчатыми. Диплоидное ядро в сумке трижды делится. В результате этого деления возникают 8 гаплоидных ядер, которые дают начало 8 аскоспорам. Аскоспоры способны к почкованию, в результате чего их число в сумках может увеличиваться в 2-4 раза. Тафриновые поражают в основном плодовые косточковые. Заболевания проявляются в нарушении нормального развития зараженных органов и в возникновении в них различных уродств. Установлено, что возникновение деформаций у зараженных растений связано со способностью тафриновых грибов выделять вещества, вызывающие интенсификацию синтеза фитогормонов 26 самими растениями-хозяевами. Тафриновые выделяют такие фитогормоны, как β-индолилуксусная кислота и вещества типа цитокининов, а также усиливают их синтез. Среди возбудителей болезней персика наиболее опасным является тафрина деформирующая (T.deformans), распространенная почти по всему земному шару. Болезнь носит название курчавость листьев персика. Листья, зараженные грибом при распускании почек, недоразвиваются, увеличиваются почти в 2 раза по сравнению с незараженными, жилки остаются укороченными. Особенно сильно разрастаются те листья, которые находятся в нижней части однолетних побегов. Важно отметить, что возбудитель курчавости способен заразить только молодые листья. Помимо листвы, деформирующая тафрина заражает стебли и плоды. Стебли при этом желтеют, искривляются и утолщаются. Плоды на зараженных побегах недоразвиваются и деформируются. У них появляются тканевые разрастания и они, как и листья, опадают. Сливовая тафрина (T.pruni) поражает сливу, вишню, алычу, терн и черемуху. Ее гифы, возникающие при прорастании отпочковавшихся аскоспор, проникают через цветоножки в завязь. Поражение завязей приводит к разрастанию их в вытянутые мешковидные образования – "кармашки" (дутые плоды, лишенные косточек). У зараженных плодов (покрытых беловатым восковидным налетом - сумчатым спороношением) разрастается перикарпий, косточка и зародыш не образуются и вместо них возникает обширная полость (рис.14). Болезнь "ведьмина метла" вызывает у вишни гриб T.cerasi. Taкoe название дано болезни за внешнее проявление. Мицелий гриба многолетний. "Ведьмины метлы" хорошо заметны весной, так как они раньше покрываются листочками, чем здоровые ветви. В результате возникновения "ведьминых метел" зараженные деревья ослабляются и у них уменьшается урожай плодов. Поражение этими грибами, как и другими тафриновыми, приводит к ослаблению жизнеспособности зараженных растений, в результате чего они заселяются и иными видами грибов. Подкласс эуаскомицеты, или голосумчатые (собственносумчатые) (EUASCOMYCETIDAE) Сумки грибов этого подкласса имеют однослойную оболочку и формируются на поверхности или внутри плодовых тел - клейстотециев, перитециев или апотециев. 27 В пределах подкласса плодосумчатых выделяют три группы порядков - плектомицеты, пиреномицеты и дискомицеты, различающихся между собой по таким признакам, как форма и строение плодового тела, характер расположения в нем сумок, характер высвобождения из них аскоспор. Группа порядков плектомицеты (Plectomycetidae). Плодовое тело клейстотеций, замкнутое, шаровидной формы. Освобождение аскоспор пассивное. Сумки расположены беспорядочно. Этот порядок называют также плектоасковыми (Plectoascales) или аспергилловыми (Aspergillales ), к которым относятся сумчатые стадии грибов рода Aspergillus и Penicillium, вызывающих главным образом плесени на семенах, а также гнили плодов при хранении. Поскольку преобладающей стадией этих грибов является конидиальная (сумчатая стадия развивается редко), Aspergillus и Penicillium чаще относят к несовершенным грибам. Группа порядков пиреномицеты (Pyrenomycetidae). Плодовые тела - перитеции, реже клейстотеции; сумки расположены пучком или слоем; освобождение аскоспор активное. В состав группы порядков пиреномицетов входит несколько порядков, из которых основное значение имеет порядок эризифовые, или мучнисторосяные. Порядок Эризифовые или Мучнисторосяные (Erysiphales).. Плодовые тела клейстотеции, образующиеся на мицелии, сумки расположены пучком, а освобождение аскоспор активное в результате набухания сумок и разрыва оболочки клейстотеция. В порядок Эризифовые входит только одно семейство – мучнисторосяные грибы (Erysiphaceae). Эризифовые грибы - облигатные паразиты, вызывающие у растений болезни, называемые мучнистыми росами. В отличие от ложных рос, вызываемых переноспоровыми грибами, их часто называют "настоящими мучнистыми росами". Для настоящих мучнистых рос характерны следующие особенности. 1. Многоклеточный мицелий мучнистых рос развивается поверхностно (экзофитно) по отношению к субстрату; внутрь субстрата, в эпидермальные клетки, заходат только гаустории, с помощью которых гриб осуществляет питание (рис 15). 28 2. Типичный признак проявления мучнистых рос - белый мучнистый налет на листьях (как на верхней, так и на нижней стороне), на побегах, плодах или других органах растения. Налет состоит из поверхностно развивающегося мицелия и бесполого конидиального спороношения - коротких прямых конидиеносцев и расположенных на них конидий, соединенных в цепочки. Конидии одноклеточные, овальные или бочонковидные, бесцветные. Обилие конидий придает налету порошащий мучнистый вид (отсюда и название "мучнистая роса"). 3. Распространение гриба и повторное заражение растений происходит конидиями, которые способны давать за лето несколько поколений. Таким образом, степень развития мучнисторосяных грибов зависит от того, насколько будут благоприятны условия для развития конидиальной стадии. 4. Зимуют возбудители настоящих мучнистых рос сумчатым спороношением, которое формируется (обычно к концу вегетации) в результате полового процесса в плодовых телах клейстотециях. Клейстотеции образуются на поверхности пораженной ткани и заметны невооруженным глазом в виде небольших темнокоричневых или почти черных точек. Весной или в начале лета созревшие клейстотеции растрескиваются, высвобождаются аскроспоры из асков и вызывают первичные заражения восприимчивых молодых листьев, побегов или плодов. 5. Клейстотеции мучнисторосяных грибов с поверхности имеют выросты - придатки. По расположению и строению придатков на плодовом теле (простые, ветвящиеся и др.), а также по числу сумок в клейстотециях (одна или несколько, или много) мучнисторосяные разделяют на рода, главнейшие из них следующие. Род Эризифе (Erysiphe) - придатки простые, сумок в клейстотеции несколько. E.graminis – возбудитель мучнистой росы злаков, включает ряд специализированных форм, способных паразитировать на растениях только рода пшеница, или только на ржи, ячмене и т.д. Род Микросфера (Microsphaera) - придатки дихотомически разветвленные, сумок много. Среди видов этого рода наибольшей вредоносностью обладает возбудитель мучнистой росы дуба - M. alphitoides. Род Унцинула (Uncinula) -придатки на концах закручены спирально, расположены главным образом в верхней части клейстотеций пучком, сумок несколько. К этому роду относится возбуди29 тель мучнистой росы винограда, или оидиума (пепелица) – U.necator. Род Подосфера (Podosphaera) - придатки дихотомически разветвленные, сумка одна. Важнейший представитель рода – P. leucotricha – возбудитель мучнистой росы яблони и груши. Поражаются молодые листья и черешки. Род Сферотека (Sphaerotheca) - придатки простые, сумка одна. Один из наиболее распространенных видов этого рода – S.morsuvae – возбудитель американской мучнистой росы крыжовника. 6. Все мучнисторосяные грибы - обязательные паразиты с узкой филогенетической специализацией. Многие из них приурочены к возрастно-молодым тканям растения (мучнистая роса яблони и др.). 7. Мучнистые росы в отличие от ложных рос могут развиваться в широких пределах относительной влажности воздуха. Сухая и жаркая погода, как правило, усиливает развитие настоящих мучнистых рос, так как в связи с потерей тургора растения становятся более восприимчивыми. Наиболее распространены и вредоносны следующие мучнистые росы: мучнистая роса злаков, оидиум винограда, мучнистая роса яблони; из тропических культур наиболее вредоносной является мучнистая роса манго, папайи и других культур. К группе порядков пиреномицетов относятся также порядки гипокрейные, диапортовые, сферийные и спорыньевые. Грибы этих порядков образуют плодовые тела перитеции с выводным отверстием на вершине, шаровидные или грушевидные, одиночные или собраны по несколько штук в строму. Оболочка перитециев темная, почти черная, но может быть светлая или яркая. К порядку Гипокрейные (Hypocreales) относятся грибы рода Nectria и Gibberella , конидиальные стадии которых патогенны для растений. Гриб Necrtia galligena вызывает обыкновенный рак яблони, гриб Gibberella - различные формы фузариоза хлебных злаков и кукурузы. Порядок Диапортовые (Diaportales) включает грибы родов Glomerella и Valsa , представляющих собой сумчатые стадии возбудителей некоторых антракнозов (фасоли, яблони и др.) и цитоспороза плодовых деревьев. Порядок Сферийные (Sphaeriales) включает в основном сапрофитные виды. Из возбудителей болезней растений наиболее распространен гриб Polystigma rubrum, вызывающий полистигмоз, или красную пятнистость листьев сливы. 30 К порядку Спорыньевые, или Клавицепсовые (Clavicipitales), относится гриб Сlaviceps purpurea - возбудитель спорыньи ржи и других злаков. На пораженных спорыньей растениях в соцветиях хорошо заметны склероции, имеющие вид рожков чернофиолетового извета. Они представляют зимующую стадию гриба. Из склероциев после перезимовки развиваются головчатые стромы желтого или красноватого цвета с погруженными в них перитециями. Прорастание склероциев происходит при температуре 1020°С, которая должна держаться довольно долго. Таким путем достигается строгая согласованность цикла развития паразита с фазами развития растения-хозяина - выбрасывание аскоспор происходит в период массового цветения злаков. После выбрасывания из перитециев аскоспоры разносятся ветром, попадают на рыльце пестика, прорастают в ростковые трубки и проникают в завязь. Через несколько дней после заражения на растениях развивается конидиальная стадия. Образуется огромное количество мелких конидий, погруженных в капли "медвяной росы". Она имеет неприятный запах и содержит большое количество сахара. Привлеченные ею насекомые переносят конидии на здоровые растения. Конидии могут распространяться не только насекомыми, но и каплями дождя, при трении колосьев друг о друга под действием ветра, при стекании капель "медвяной росы" с пораженных колосьев, а после ее высыхания конидии могут переноситься ветром. Время образования склероциев зависит от погоды. Во влажную погоду первые склероции можно обнаружить уже через неделю после появления "медвяной росы", а в сухую - через две недели. Развитие склероциев происходит медленно, приобретают форму "рожка". Сначала они желтовато-коричневые, затем приобретают серо-фиолетовую или черно-фиолетовую окраску. Полное их созревание происходит ко времени созревания зерна. В пораженных цветках ткани завязи полностью разрушаются и замещаются мицелием гриба. Часто гибнут также завязи и соседних с пораженным цветком. Склероции могут распространяться и человеком (при уборке урожая с зерном и т.д.). К этому порядку относится род Epichloё, вызывающий чехловидную болезнь злаков E.typhina. К группе порядков пиреномицеты относятся сумчатые стадии грибов рода Physalospora tucumanensis - возбудитель красной гнили сахарного тростника. Сумчатая стадия представлена перитециями, погруженными полностью в ткани растения, и наружу выходит только гладенькое отверстие перитеция. В плодовых телах 31 образуется множество сумок, перемешанных с парафизами. Сумки слегка утолщенные наверху, размером 70-90 × 13-18 мк. Сeratocystis paradoxa - возбудитель ананасной болезни сахарного тростника. Гриб поражает и многие другие тропические культуры: какао, бананы, кофе, ананас, пальму, а также кукурузу и др. Группа порядков Дискомицеты (Discomycetidae). Плодовые тела дискомицетов – апотеции - дисковидной формы с ножкой или без нее. Сумки расположены на поверхности или внутри апотция в виде плотного геминиального слоя. Аскоспоры освобождаются активно. В цикле развития дискомицетов отсутствует конидиальная стадия. В составе дискомицетов выделяют четыре порядка. Возбудители болезней растений в основном распределяются между порядками - фацидиевые и гелоциевые. Порядок Фацидиевые (Phacidiales). Апотеции грибов этого порядка погружены в ткань листа, сначала закрытые, затем раскрываются в виде узкой щели. Типичные представители - грибы Lophodermium, вызывающие пятнистость листьев манго (Lophodermium mangiferae), вызывает гибель сеянцев сосны (болезнь Шютте) – L.pinastri, Lophodermium, Rhytisma и др.виды), Coccomyces hiemalis - возбудитель коккомикоза вишни, абрикоса, персика и др. Порядок Гелоциевые (Helotiales). Апотеции грибов этого порядка обычно на более или менее удлиненных ножках, развиваются из склероциев после периода их покоя. Аски располагаются открыто на вогнутой поверхности апотеция. Сюда относятся грибы рода Sclerotinia. Грибы рода Scierotinia вызывают у растений болезни, известные под названием склеротиниозов. Sclerotinia sclerotiorum известен как возбудитель белой гнили различных сельскохозяйственных культур. Он встречается на корнях свеклы, моркови, петрушки, арахиса, на стеблях подсолнечника, томата, фасоли, гороха, на плодах огурцов, кабачков и многих других культур, на соцветиях подсолнечника, на клубнях картофеля, батата и др. Развитие гриба сопровождается характерными внешними признаками. Поверхность растения покрывается относительно плотным, войлочным, чисто-белым воздушным мицелием гриба, на котором через несколько дней начинают образовываться склероции в виде более плотных и в начале чисто-белых мицельных ско32 плений 3-5 мм в диаметре. Склероции образуются в больших количествах, группами или рассеянно. Пораженная ткань размягчается и разрушается. Склероции бывают шаровидные или продолговатые, от 0,5 до 4 см в диаметре. Так, в корзинках подсолнечника образуются склероции, заполняющие всю корзинку и имеющие сетчатый вид. Конидиальное спороношение y Sclerotinia sclerotiorum, как и у других видов рода склеротиния, отсутствует. При прорастании склероция образуются блюдцевидные, дискообразные или бокаловидные, довольно крупные апотеции на ножках. Сумки образуются открыто на вогнутой поверхности апотеция. Созревшие в сумках аскоспоры вызывают первичное заражение растений. Дальнейшее распространение грибов происходит только при помощи мицелия - обрывками его или чаще при прямом контакте больных растений со здоровыми, так как конидиального спороношения грибы рода Sclerotinia не образуют (Рис. 16). Грибы рода Pseudopeziza из этого же порядка вызывают пятнистости на листьях винограда, смородины, крыжовника, люцерны и других культур. У гриба Mollisia sp. возбудители пятнистости некроза винограда - апотеции мелкие, развиваются в местах поражения на лозе. Сумкоспоры созревают летом, рассеиваются и заражают виноградную лозу. Повторные заражения осуществляют конидии. Подкласс Асколокулярные, или Локулоаскомицеты (Полостносумчатые) (LOCULOASCOMYCETIDAE) Асколокулярные грибы отличаются от других аскомицетов тем, что сумки у них развиваются не в типичных перитециях, а в стромоподобных образованиях, называемых а с к о с т р о м а м и или п с е в д о т е ц и я м и . Сумки формируются в особых полостях - л о к у л а х , образующихся в мицелиальных стромах. Аски у локулоаскомицетов битуникатные, имеют толстые двухслойные оболочки. Аскоспоры освобождаются активно. Сумчатая стадия развивается сапрофитно на растительных остатках и обеспечивает первичное заражение растений. Паразитирующей и обеспечивающей дальнейшее распространение инфекции у асколокулярных грибов является конидиальная стадия. Среди представителей подкласса следует выделить порядки плеоспоровые (Pleosporales) и дотидейные (Dothideales). К порядку плеоспоровые относится гриб Venturia, являющимся сумчатой стадией возбудителей парши яблони и груши, к этому порядку относится род Leptosphaeria - возбудитель лептосфериоза риса, ку33 курузы, кольцевая пятнистость сахарного тростника, род офиоболус (Ophiobolus), вызывающий офиоболез листьев и колосков риса, глазковая пятнистость риса, гельминтоспориоз початков, стеблей и листьев кукурузы. К порядку Дотидейные относятся грибы рода Mycosphaerella и рода Didymella. К роду Mycosphaerella относятся сумчатые стадии таких грибов, как Septoria, вызывающих белые пятнистости на груше, смородине, септориоз цитрусовых, чайного куста, листьев и бобов фасоли, септориоз пшеницы, септориоз картофеля, батата и др. К роду Didymella относятся сумчатые стадии возбудителей аскохитоза огурца и аскохитоза гороха, пурпурной пятнистости малины и др. Псевдотеции Venturia, Didymella и Mycosphaerella, как правило, погружены в ткань питающего растения, имеют шаровидную или грушевидную форму. Сумки вытянутой формы - булавовидные, цилиндрические или почти грушевидные. часто согнутые, во многих случаях с псевдопарафизами (остатками межсумочной ткани), имеющими вид тонких нитей. Сумкоспоры двуклеточные, по созревании - желтовато-зеленоватые или оливково-бурые (Рис. 17). У грибов рода Septoria, Phyllosticta конидиальное спороношение развивается в специальных споровместилщах с отверстием на вершине - пикнидах (см. несовершенные грибы), форма и строение самих спор у них различны. У Septoria они вытянутые, почти нитевидные, с несколькими перегородками. Конидиальная стадия асколокулярных грибов может развиваться в течение вегетации в нескольких генерациях, вызывая повторные заражения. Проведение занятия Оборудование и материалы. Микроскоп МБР-1, осветитель ОИ-9М, капельница, предметные и покровные стекла, препаровальные иглы, листья пшеницы, ячменя и других злаков, пораженные мучнистой росой, колосья ржи, пораженные спорыньей, стебли подсолнечника или корнеплоды моркови, пораженные белой гнилью, листья яблони, пораженные паршой. Представители класса аскомицеты. 34 Представители класса Аскомицеты Рис.14. Кармашки слив 1 - здоровые плоды; 2 - пораженные плоды; 3 - сумки и аскоспоры Рис.15. Мучнистая роса: слева - проявление болезни на листьях дуба; справа - схема развития мучнисторосяного гриба. Мицелий (I) и конидиальное спороношение (2,3) развиваются на поверхности ткани; внутрь субстрата.в эпидермальные клетки, заходят только гаустории (4) Рис.16. Белая гниль подсолнечника: 1-поражение стебля; а- прорастание склероция Рис.17. Парша яблони: пораженный лист и плод яблони 35 Задание 1. Рассмотреть представителей подкласса гемиаскомицеты и зарисовать в альбом внешние признаки проявления заболеваний. 2. Приготовить микропрепарат бесполого и полового размножения мучнистой росы злаков. Рассмотреть под микроскопом и зарисовать. 3. Рассмотреть и зарисовать плодовые тела - перитеции, апотеции. 4. С листьев яблони, пораженных паршой, приготовить микропрепарат псевдотеция, конидиального спороношения, рассмотреть под микроскопом и зарисовать. Вопросы для самоконтроля 1. Чем представлено бесполое размножение у аскомицетов? 2. Чем представлен половой процесс у аскомицетов? 3. Перечислите типы плодовых тел . 4. Чем отличается по циклу развития настоящая мучнистая роса от ложной мучнистой росы? 5. По каким признакам отличаются друг от друга подклассы: гемиаскомицеты, эуаскомицеты, локулоаскомицеты? 6. Где формируются плодовые тела у аскомицетов? КЛАСС БАЗИДИОМИЦЕТЫ (BASIDIOMYCETES) Базидиомицеты - высшие грибы с многоклеточным мицелием. Среди базидиомицотов есть паразиты растений (например, широко распространенные и очень опасные для сельскохозяйственных растений головнёвые и ржавчинные грибы), многочисленные почвенные сапрофиты - шляпочные грибы (например, шампиньоны). К базидиомицетам относятся и микоризообразователи (белый, подберезовик, и другие лесные грибы). Есть среди базидиальных грибов и сапрофиты на древесине это многочисленные трутовики - активные разрушители древесины и валежника. Характерная особенность базидиомицетов – образование базидий с базидиоспорами в результате полового процесса. Базидиоспоры – экзогенные споры, образующиеся на особых выростах мицелия, называемых базидиями. Образованием базидий и базидиоспор завершается половое воспроизведение базидиомицетов. Сущность его заключается в следующем: в клетках базидии, образовавшейся на дикариофитном мицелии или на двуядерной покоящейся споре (у разных базидиомицетов по-разному) в период ее развития, дважды происхо36 дит деление ядра и образуются гаплоидные ядра. На базидии образуются специальные выросты - стеригмы, в каждую из которых переходит по одному гаплоидному ядру, концы стеригмы вздуваются и формируются базидиоспоры. У гетероталличных. т.е. раздельнополых, базидиомицетов образовавшиеся на базидиях базидиоспоры несут разные половые знаки (+ и -). Базидиоспоры производят первичное заражение растений. При этом в одних случаях, например у ржавчинных грибов, заражение осуществляют одиночные базидиоспоры, в результате чего развивается первичный гаплоидный мицелий, и в дальнейшем, при слиянии двух вегетативных клеток гаплоидного мицелия, гриб переходит в дикариофазу, в которой в основном и протекает его жизнь; в других случаях, как у головневых грибов, почкующиеся базидиоспоры (или клетки самой базидии) сначала попарно копулируют, а уже затем заражают растения. При этом гриб развивает дикариотический мицелий и вся его жизнь проходит практически в дикариофазе, как у ржавчинных грибов. Класс базидиомицеты подразделяют на три подкласса: гомобазидиомицеты (холобазидиомицеты), гетеробазидиомицеты и телиомицеты. В основу деления положены особенности строения базидии и место их образования. К гомобазидиальным относят грибы с простыми одноклеточными, булавовидными или цилиндрическими базидиями, образующимися на мицелии или в плодовых телах. К гетеробазидиомицетам - грибы, имеющие перегородчатые, часто четырехклеточные базидии, обычно расширенными книзу или с сильно увеличенными стеригмами. К телиомицетам относят грибы, у которых базидии перегородчатые, но развиваются из толстостенной покоящейся клетки - телиоспоры, плодовые тела отсутствуют. Подкласс Гомобазидиомицеты, или Холобазидиомицеты (HOMOBASIDIOMYCETIDAE) Среди представителей подкласса Гомобазидиомицеты наиболее распространены грибы, объединенные в группу порядков гименомицеты. Для них характерны крупные плодовые тела, развивающиеся на многолетнем мицелии. Базидии располагаются плотным гимениальным слоем на плодовых телах. В зависимости от формы и строения плодового тела Гименомицеты подразделяют на два порядка: афиллофоровые (Aphillophorales) и агариковые (Agaricales). 37 Для Афиллофоровых характерны плодовые тела различной формы и консистенции и преимущественно трубчатый гименофор. Гименофор агариковых в основном пластинчатый, а плодовые тела разделены на шляпку и ножку. Почти все Гименомицеты - сапрофиты, но среди них есть и полупаразитные формы, вызывающие гнили стволов и корней у древесных пород. К гименомицетам относятся, в частности, все трутовые грибы (настоящий и ложный трутовик на лиственных по родах, серо-желтый трутовик на дубе, белый домовой гриб и др.). К ним относятся все шляпочные, в том числе и съедобные грибы, большинство из них являются микоризообразователями. Из фитопатогенных шляпочных грибов следует отметить опёнок (Armillariella mellea), вызывающий периферическую гниль древесины у многих древесных, в том числе и у плодовых культур. К группе порядков Гименомицеты относится порядок Экзобазидиальные грибы (Exobasidiales), базидии формируются непосредственно на мицелии. Все Экзобазидиальные грибы - паразиты. На пораженных ими растениях происходит разрастание ткани и образуется плотный беловато-розовый налет, состоящий из базидий и базидиоспор. Грибы этого порядка вызывают экзобазидиоз чайного куста, экзобазидиоз брусники, голубики и друхих видов этого рода. Подкласс Гетеробазидиомицеты (HETEROBASIDIOMYCETIDAE) Большинство Гетеробаздциомицетов - сапрофиты. Исключение составляет гриб Heliobasidium purpureum, склероцилиальная стадия которого носит название Rhizoctonia violacea. Этот гриб вызывает красную, или войлочную гниль сахарной свеклы, моркови и других овощей. Rhizoctonia crocorum, развивающаяся на гниющей древесине. Подкласс Телиомицеты ( Телиоспоромицеты ) (TELIOMYCETIDAE, TELIOSPOROMYCETIDAE) Грибы подкласса Телиомицеты имеют разделенные перегородками базидии, образующиеся из толстостенной покоящейся клетки - телиоспоры. Подкласс включает два порядка: Головнёвые и Ржавчинные грибы. И головнёвые и ржавчинные грибы - облигатные паразиты, наносящие большой ущерб сельскохозяйственным культурам. 38 Порядок Головнёвые (Ustilaginales). Головнёвые грибы - узкоспециализированные паразиты, вызывающие у растений болезни, известные под названием головня, для большинства из них характерен диффузный тип паразита - мицелий пронизывает все органы и ткани растения. Проявляются головневые чаще на репродуктивных органах - завязях, соцветиях. Органы растения, пораженные грибом, как правило, полностью разрушаются и превращаются в темную плотную порошащую массу, состоящую из огромного числа спор, носящих название головневых спор. Этими спорами головневые распространяются и сохраняются. Прорастая, телиоспоры образуют базидию с базидиоспорами, которые у некоторых головневых грибов способны почковаться. Затем базидиоспоры попарно копулируют и, прорастая дикариотическим мицелием, заражают растения. Головневые грибы паразитируют главным образом на зерновых - пшенице, ячмене, ржи, сорго, кукурузе, просе и др. Из овощных культур головней поражается лук. Название отдельных видов головни, как правило, связано с особенностями проявления внешнего вида. Пораженные части растения выглядят как обугленные или покрытые сажей. Поэтому заболевания, вызываемые головневыми грибами, носят название "головня": твердая, пыльная, стеблевая, пузырчатая и т.д. По типам заражения (фазам, в которые происходит заражение, и источникам инфекции) все головневые грибы можно разделить на четыре основные группы. 1. Заражение растений происходит в период прорастания семян: а) за счет спор, находящихся на поверхности семян; б) за счет спор, находящихся в почве; в) за счет спор или кусочка мицелия, находящихся под пленкой (у пленчатых культур). 2. Заражение происходит в период цветения. 3. Заражение возможно в течение всей вегетации (в период активного роста растений). Заражение происходит в период выходящего колоса. В таблице 3 приведен перечень основных видов головни на хлебных злаках и других культурах с указанием типа, по которому происходит заражение. Как видно из таблицы, у большинства видов головни заражение происходит в период прорастания семян за счет спор, находящихся на поверхности. Все эти виды проявляются уже в период созревания зерна, и телиоспоры попадают на семена во время обмолота (у твердой, карликовой, стеблевой, пузырчатой головни), либо несколько раньше, незадолго до уборки, если головневая 39 масса может пылить в поле (пыльная головня овса, черная головня ячменя и др.). Таблица 3 Основные виды головни Вид головни Твердая головня пшеницы Пыльная головня пшеницы Карликовая головня пшеницы Стеблевая головня пшеницы Индийская головня пшеницы Стеблевая головня ржи Пыльная головня ячменя Твердая головня ячменя Черная (ложная) головня ячменя Пыльная головня овса Твердая головня овса Tilletia tritici (Т.caries) Тип заражения 2 3 4 1 а б в + - - - - - Ustilago tritici - Tilietia сontroversa Возбудитель + - - + + - - - - Urocystis tritici + + - - - - Neovossia indica - - - - + Urocystis occulta + + - - - - Ustilago nuda - - - + - - Ustilago hordei + - - - - - Ustilago nigra + - - - - - Ustilago avenae + - + - - - Ustilago levis + - + - - - Твердая головня риса Neovossia horrida - - - - - + Головня проса Sphacelotheca panici miliacei. Sorosporium reilianum + - - - - - + + - - - - Ustilago zeae + + - - + - Sphacelotheca sorghi + - - - - - Sphacelotheca cruenta + + - - - - Tolyposporium ehrenbergii + + - - - - Пыльная головня кукурузы и сорго Пузырчатая головня кукурузы Твердая головня сорго Мелко пузырчатая (пыльная) головня сорго Крупно пузырчатая головня сорго 40 - - - Из таблицы 3 видно, что заражение растений в период цветения происходит только у пыльной головни пшеницы и пыльной головни ячменя. В период колошения колоски, пораженные этими видами головни, полностью разрушаются, превращаясь в пылящую головневую массу. Споры, рассеиваясь ветром, попадают на цветки здоровый растений (на рыльце пестика) и прорастают в фрагмобазидию (базидиоспоры у этих видов головни не образуются). Клетки фрагмобазидии попарно копулируют и, прорастая, формируют дикариотический мицелий, который и осуществляет заражение. Достигнув завязи, гриб приостанавливает свое развитие. Зерно формируется нормально и ни внешне, ни по товарным качествам не отличается от здорового, но для семенных целей оно уже непригодно. При посеве такого зерна разовьется больное растение, на котором весь колос, кроме центрального стержня, превратится в пылящую головневую массу. Из таблицы видно, что заражение растений возможно в течение всей вегетации, это характерно для пузырчатой головни кукурузы. Телиоспоры могут находиться на поверхности зерна или в почве. В течение всей вегетации заражаются молодые растущие ткани. На пораженных органах появляются вздутия вначале небольшие, позже увеличивающиеся в размерах. Сначала они покрыты беловатой пленкой, которая позже разрывается, обнаруживая пылящую черную массу спор. Заражение выходящего колоса характерно для твердой головни риса и индийской головни пшеницы. В колосе поражаются не все зерна, а, как правило, бывает поражено 1-5 колосков. В незрелом колосе, не ломая его, трудно обнаружить индийскую головню, так как зараженные семена скрыты колосковыми чешуйками. При созревании больные колоски раскрываются больше здоровых, наружные и внутренние чешуйки раздвигаются и становятся видны зерна, пораженные головней. При небольшом сотрясении пораженные зерна выпадают из колосков, заражая почву. Источником инфекции в поле являются телиоспоры, сохраняющиеся в почве или приставшие к поверхности здоровых семян. Биологической особенностью возбудителя индийской головни является то, что телиоспоры прорастают после периода покоя (5-6 мес) и заболевание в первый год может не проявиться, но споры могут сохраняться жизнеспособными в почве больше 4 лет. Иногда болезнь заметна в год высева. Для РФ индийская головня - карантинный объект. 41 Проведение занятия О б о р у д о в а н и е и м а т е р и а л ы . Микроскоп МБР-1, осветитель ОИ-9М, капельница, предметные и покровные стекла, препаровальные иглы, колосья мятликовых, пораженные различными видами головни пшеницы, представители класса базидиомицеты подкласса холобазидиомицеты и телиомицеты (порядок головневые). Задание 1. Рассмотреть внешние признаки заболеваний, характерные для подкласса гомобазидиомицетов и экзобазидиомицетов и зарисовать. 2. Приготовить микропрепараты твердой головни пшеницы, стеблевой головни пшеницы, пыльной головни пшеницы или ячменя, карликовой головни пшеницы, рассмотреть под микроскопом телиоспоры названных видов головни и зарисовать в альбом. 3. Рассмотреть под микроскопом постоянный микропрепарат телиоспор индийской головни пшеницы и зарисовать. 4. Рассмотреть и зарисовать внешние признаки проявления головневых на зерновых культурах. Вопросы для самоконтроля 1. Чем представлено бесполое размножение у базидиомицетов? 2. Что образуется в результате полового процесса? 3. На какие подклассы делится класс базидиомицеты? 4. Какой тип заражения у твердой головни пшеницы? 5. Какой тип заражения у пыльной головни ячменя? 6. В какой период происходит заражение кукурузы пузырчатой головней? 7. Какие органы поражает пыльная головня кукурузы, сорго? 8. Когда происходит заражение индийской головней пшеницы? 9. Как проявляется мелкопузырчатая головня сорго? 10. Что характерно для пыльной головни проса? Порядок Ржавчинные (Uredinales). Ржавчинные грибы - возбудители болезней многих культурных и дикорастущих растений, называемых ржавчинами. Название порядка связано с присутствием в спорах пигмента, близкого по химическому строению к каротину. Симптомы поражения растений - пустулы (подушечки), ржавые, ржаво-бурого цвета. Отсюда название всей группы грибов этого порядка - ржавчинные грибы. Все Ржавчинные грибы - облигатные паразиты с узкой филогенетической специализацией. Для многих из них характерно наличие в пределах одного и того же вида нескольких специализиро42 ванных форм, приуроченных к одному или нескольким видам растений. Так, в пределах стеблевой, или линейной, ржавчины злаков различают специализированные формы - пшеничную, ржаную и др. Специализированные формы разделяются, в свою очередь, на физиологические расы, характеризующиеся более узкой специализацией, способностью (в пределах одной и той же культуры) поражать одни сорта и не поражать другие. Ржавчинные поражают все хлебные злаки, кукурузу, сорго, сахарный тростник, бобовые, хлопчатник, подсолнечник, свеклу, грушу. смородину, кофейное дерево и др. Цикл развития ржавчин очень сложен. Для большинства ржавчин в цикле развития необходимо наличие промежуточного хозяина. Рассмотрим цикл развития стеблевой, или линейной, ржавчины злаков (Puccinia graminis). Злак является основным растениемхозяином, а барбарис - промежуточным. Зимуют ржавчинные в телиостадии (телиоспорами). Прорастающие телиоспоры образуют базидиальное спороношение. Базидиоспоры ржавчинных грибов раздельнополы. На базидии образуются по две базидиоспоры разных половых знаков ( + и - ). Каждая из базидиоспор прорастает в гаплоидный мицелий своего полового знака. Из гаплоидного мицелия развиваются спермогонии со спермацмями. Базидиоспоры вызывают первичное заражение листьев барбариса. На листьях барбариса с верхней стороны появляются спермогонии (пикниды), содержащие мелкие одноклеточные споры – спермации, пикноспоры. Спермации и спермогонии возникают на одноядерном мицелии гриба. При их созревании из отверстий выделяется сладковатая жидкость, привлекающая насекомых, переносящих споры гриба на другие листья барбариса. Спермации и образующий их мицелий относятся к различным половым группам. Для дальнейшего развития гриба необходимо, чтобы содержимое двух различных спермаций соединилось друг с другом. Соединение мицелиев различных полов происходит насекомыми, которые переносят споры одного пола в спермогонии другого пола. Кроме того, на одном и том же листе прорастающие пикноспоры разных знаков и могут подрастать друг к другу. Иногда спора одного полового знака может дать отросток в спермогоний, относящийся к другому полу. Во всех случаях происходит копуляция ядер двух различных полов, в результате которого образуется двухъядерный мицелий. Однако слияние ядер не 43 происходит, а начинается двухъядерная, или дикариофитная, стадия гриба. Двухъядерный мицелий располагается под спермогониями внутри листа барбариса и в конце концов формирует на нижней стороне под спермогонием вместилище для двухъядерных спор - так называемый эций, внутри которого образуются эциоспоры (рис. 18). Рис, 18 . Жизненный цикл пукцинии А- бесполое размножение; Б - половое размножение; М - мейоз 1 - листья и стебли злака, пораженного пукцинией; 2 - урединиоспоры и их прорастание; 3 - телиоспоры и их прорастание; 4 - базидиоспоры; 5 - листья барбариса, пораженные пукцинией; 6 - лист барбариса с пикнидами;7 - образование дикарионного мицелия; 8 лист барбариса с эциями; 9 - эциоспора и ее прорастание 44 При помощи эциоспор у разнохозяиннных грибов осуществляется переход на основного хозяина и распространение инфекции в весенний период. Эции имеют вид округлых или продолговатых чашечек. Эциоспоры округлой формы, одноклеточные и окрашены в ярко-желтый цвет. После созревания эция он вскрывается, высыпаются эциоспоры. Эциоспоры производят новые заражения, попадая на стебли злаков. На них и начинается основное развитие паразита, развивается летняя стадия, или урединиостадия, паразита. На стеблях образуются продолговатые пустулы, заполненные спорами гриба - урединиоспорам. Урединиоспоры одноклеточные, с тонкой оболочкой, оранжевые, яйцевидной формы, расположенные на бесцветных ножках. Урединиоспоры разносятся ветром, дождем, насекомыми, вызывая новые заражения. Урединиостадия - самая массовая стадия ржавчинных грибов. За лето она может дать несколько поколений урединиоспор, которые, попадая на соседние растения при благоприятных внешних условиях, вызывают массовое поражение хлебов (эпифитотию). При наступлении неблагоприятных условий на месте урединиоспор на том же двухъядерном мицелии образуются двухклеточные с темной толстой оболочкой телиоспоры. Телиоспоры расположены на ножках в телиопустулах. Телейтоспоры (телиоспоры) служат для перезимовки гриба. Они зимуют на стерне злаков. Перезимовавшие телиоспоры прорастают в базидию с базидиоспорами. Для продолжения развития гриба необходимо, чтобы базидиоспора попала на листья барбариса. При прорастании на листе барбариса из каждой базидиоспоры развивается спермогонии, или пикниды. Поскольку базидиоспоры относятся к двум половым группам (две к одному полу, две к другому), спермогонии также относятся к двум половым группам. Таким образом, полный жизненный цикл возбудителя стеблевой ржавчины складывается из пяти следующих друг за другом спороношений: I) спермогонии, или пикниды, с развивающимися в них спермациями (пикноспорами); 2) эции с эциоспорами; 3) урединиостадия с урединиоспорами; 4) телейтостадия с телиоспорами; 5) базидия с базидиоспорами. Виды ржавчинных грибов, имеющих в своем цикле развития все указанные типы спороношении, относят к формам с полным циклом развития. У многих ржавчинных грибов некоторые типы спороношений отсутствуют. Их называют неполными формами. Как указывалось, эти спороношения могут развиваться на одном растении у однохозяйных видов и на различных у разнохозяйных 45 видах. Следовательно, вид Puccinia graminis относится к полным разнохозяйным видам ржавчинных грибов. К разнохозяйным ржавчинам относятся, например: линейная, или стеблевая, ржавчина злаков (промежуточный хозяин – барбарис), ржавчина кукурузы (промежуточный хозяин – кисличка) и др. Некоторые виды ржавчин способны развиваться по неполному циклу. Неполным называют цикл развития, в котором выпадают те или иные стадии спороношения. По такому неполному или, как его еще называют, - сокращенному циклу развивается, например, желтая ржавчина пшеницы. Весь цикл ее развития складывается только из урединиостадии, которой она распространяется и перезимовывает. Но обязательным условием для этого является наличие озимых посевов пшеницы, т. е. живых зимующих растений, на которых ржавчина могла бы сохраниться в виде урединиомицелия. Перезимовавший мицелий весной образует новые урединиопустулы с урединиоспорами, которые и будут осуществлять заражение. Сначала инфекция попадает на соседние растения, а затем при помощи ветра может распространиться и на яровые посевы пшеницы. По такому же сокращенному циклу могут развиваться и другие листовые ржавчины хлебных злаков – бурая ржавчина пшеницы, бурая ржавчина ржи, карликовая ржавчина ячменя (в районах, где есть посевы озимых этих культур). Параллельно с сокращенным циклом у этих ржавчин может проходить и полный цикл развития (при наличии промежуточника). В этом случае говорят, что они развиваются по неполному циклу. Разнохозяйные ржавчины, способные развиваться не только по полному, но и по сокращенному циклу, при котором они обходятся без промежуточного хозяина, называют необязательно разнохозяйными. В связи с изменением терминологии приводим новые и старые названия типов спороношения и спор: По ранее принятой По современной терминологии терминологии Эцидий Эций Эцидиоспора Эциоспора Уредопустула Урединия Уредоспора Урединиоспора Телейтопустула Телиопустула Телейтоспора Телиоспора 46 Основные роды ржавчинных грибов следующие. Род Puccinia. Телиоспоры двуклеточные. Подушечки телиослор темные, покрытые эпидермисом или разрывающие его. Грибы рода Puccinia вызывают стеблевую ржавчину злаков, бурую листовую ржавчину пшеницы, обыкновенную ржавчину кукурузы и сорго, ржавчину подсолнечника, свеклы и др. Род Uromyсes. Телиоспоры одноклеточные, на длинных ножках. Грибы рода Uromyces вызывают ржавчину гороха, бобов, фасоли и др. Род Hemiliae относят ржавчину кофейного дерева (H.vastatrix). Возбудитель развивается в основном в урединиостадии. Основные и промежуточные хозяева наиболее распространенных ржавчинных грибов Разнохозяйные Виды ржавчины Растения-хозяева основной промежуточный Возбудитель Стеблевая, или линейная, ржавчина злаков Puccinia graminis f.tritici Пшеница f.secalis Рожь f.avenae Овес Бурая листовая ржавчина пшеницы Бурая листовая ржавчина ржи Корончатая ржавчина овса Ржавчина гороха Обыкновенная ржавчина кукурузы и сорго Столбчатая ржавчина черной смородины P.triticina (P. recondita, f.tritici) P.dispersa Пшеница Василистник, лещица Рожь P.coronifera Овес Uromyces pisi Горох Кривоцвет полевой, воловик Крушина слабительная Молочай Кукуруза Puccinia Сорго maydis, P.sorghi Cronatrium ru- Смородиbicola на 47 Барбарис Барбарис Барбарис Кисличка Кисличка Сосна Веймутова, сосна кедровая Однохозяйственные Продолжение таблицы Ржавчина подсолнечника Ржавчина сои Ржавчина вигны Ржавчина свёклы P.helianthi Подсолнечник Uromyces sojae Соя U. vignae Вигна Соя Вигна U.betae Свекла Свекла Лук Малина Лук Малина Ржавчина лука P.allii Ржавчина ма- Phragmidium лины rubi-idaei Подсолнечник Проведение занятий. О б о р у д о в а н и е и м а т е р и а л ы . Микроскоп МБР-1, осветитель ОИ-9М, капельница, марлевые салфетки, предметные и покровные стекла, препаровальные иглы, листья пшеницы. пораженные бурой листовой ржавчиной, стебли злаков, пораженные ржавчиной. Представители порядка ржавчинные. Задание 1. Приготовить микропрепараты урединио- и телиостадии стеблевой ржавчины злаков, рассмотреть под микроскопом и зарисовать. 2. . Приготовить микропрепарат урединиостадии бурой листовой ржавчины пшеницы, ржавчины вигны, фасоли, рассмотреть под микроскопом и зарисовать 3. Рассмотреть и зарисовать внешние признаки проявления ржавчины. 4. Рассмотреть под МБИ-3 эции на барбарисе, василистнике, молочае и зарисовать в альбом. Вопросы для самоконтроля 1. Что поражает стеблевая ржавчина злаков? 2. Перечислите стадии развития стеблевой ржавчины злаков? 3. На каком растении развивается эциальная стадия бурой листовой ржавчины пшеницы? 4. Назвать основной источник инфекции стеблевой ржавчины злаков? 5. Основной источник инфекции желтой ржавчины злаков? 48 КЛАСС ДЕЙТЕРОМИЦЕТЫ (DEUTEROMYCETES), или НЕСОВЕРШЕННЫЕ ГРИБЫ (FUNGI IMPERFECTI) Дейтеромицеты имеют многоклеточный хорошо развитый мицелий, который развивается только в гаплоидной стадии. Распространяются и сохраняются они бесполым конидиальным спороношением. Половое спороношение отсутствует, у некоторых видов встречается сумчатое спороношение (например, род Penicillium или Aspergillus), но оно развивается настолько редко, что не играет существенной роли в цикле развития этих грибов. К Дейтеромицетам относят также грибы, не имеющие никакого спороношения, а встречаются только в виде стерильного (бесплодного) мицелия и размножаются только вегетативно. Дейтеромицеты - самая многочисленная группа возбудителей болезней. Большинство из них - необязательные паразиты и необязательные сапрофиты, поэтому заболевания в основном проявляются на ослабленных растениях. При поражении растений дейтеромицеты вызывают: увядание, образование пятнистостей на надземных вегетативных органах, цветках, плодах, гнили, язвы и др. Конидиальное спороношение несовершенных грибов - основной диагностический признак заболеваний, вызываемых этими грибами. По типу образования конидиального спороношения класс дейтеромицеты делится на четыре порядка: гифомицеты, меланкониевые, сферопсидные (пикнидиальные) и стерильные грибницы (рис. 18). Порядок Гифомицеты (Hyphomycetales). Конидиальное спороношение гифомицетов развивается прямо на грибнице или мицелиальных стромах и выходит на поверхность субстрата в виде налёта. Конидиеносцы могут быть короткие или длинные, простые или разветвленные, конидии - одноклеточные и многоклеточные, овальные, эллипсоидальные, нитевидные, веретенообразные или иной формы, окрашенные или бесцветные. Среди гифомицетов есть грибы – продуценты антибиотиков, ферментов. Их широко используют в микробиологической промышленности. Грибы, паразитирующие на насекомых–вредителях и фитопатогенных грибах, используют в борьбе с болезнями и вредителями растений. Гифомицеты разделяют на несколько родов, наиболее важные из которых следующие. 49 Род Ботритис (Botrytis) - конидиеносцы древовидно разветвленные, конидии одноклеточные, овальные, собранные на концах кодиеносцев в головки. Грибы рода Botrytis вызывают серую гниль капусты, винограда, цитрусовых, коробочек хлопчатника, початков кукурузы и других сельскохозяйственных культур (B.cinerea), серую шейковую гниль лука (B.allii) и др. Род Вертицилл (Verticillium) - конидиеносцы мутовчато-разветвленные, конидии одноклеточные, эллипсоидальные, вначале бесцветные, затем коричневатые. Грибы этого рода - один из основных возбудителей увядания хлопчатника, клещевины, подсолнечника, картофеля, овощных, также плодовых и ягодных культур, Род Церкоспора (Cercospora) - конидиеносцы в пучках, окрашены в оливковый или коричневатый цвет, конидии длинные, почти нитевидные, или веретенообразные, светлые, иногда почти белые, с несколькими поперечными перегородками. Cercosporaвозбудитель церкоспороза свеклы, C.arachidicola - арахиса, C.musae - банана, С.maydis - кукурузы, С.oryzae - риса и других культур. Все представители рода – паразиты растений, вызывающие пятнистости на листьях, стеблях, черешках и плодах. Род Гельминтоспорий (Helminthosporium) - конидиеносцы окрашенные, с перегородками, выходят из устьиц пучками. Конидии темноцветные, прямые или слегка изогнутые, цилиндрические, веретеновидные или обратнобулавовидные, с несколькими поперечными перегородками. К важнейшим представителям рода относятсявозбудители болезней злаков, называемых гельминтоспориозами. Гельминтоспориоз может проявляться в виде корневой гнили, "черного зародыша" семян пшеницы, ячменя и друхих злаков. H.turcicum - возбудитель гельминтоспориоза кукурузы, Н. oryzae - гельминтоспориоз риса, H.graminicola - листьев пшеницы, H.sorghi - copro, H.sасchari - гельминтоспориоз сахарного тростника. Род Дрекслера (Drechslera) имеет конидиеносцы продолговатые, цилиндрические или обратнобулавовидные. Конидии бледнооливковые или бесцветные. Наиболее важные предстаители: D.graminea (син. Helminthosporium gramineum) возбудитель полосатой пятнистости ячменя, D.teres (син. Р.teres) возбудитель сетчатой пятнистости ячменя. Род Пирикулярия (Piricularia) - конидиеносцы простые или ступенчатые, окрашенные. Конидии обратногрушевидные или веретеновидные, дымчатого цвета, с несколькими поперечными пе50 регородками. Р.oryzae - возбудитель пирикуляриоза риса, сахарного тростника, P.grisea - возбудитель пирикуляриоза проса. Род Фузариум (Fusarium) - конидии многоклеточные, бесцветные, серповидноизогнутые. Грбы этого рода имеют два вида конидий – макро- и микроконидии. Грибы рода Fusarium вызывают фузариоз пшеницы, льна, кукурузы, риса, хлопчатника, F.oxysporum F.musarum возбудитель фузариоза банана ("Панамская болезнь"), F. oxysporum f. batatas - возбудитель фузариоза батата и других культур. Фузариоз может проявляться в виде корневой гнили. Род Тиелавиопсис (Thielaviopsis) - в цикле развития две стадии: конидиеносцы бесцветные, по форме напоминают ламповое стекло, внутри образуются эндоконидии бесцветные, цилиндрические, и темноцветные, бочонковидные или цилиндрические хламидоспоры с толстыми стенками, развиваются цепочками на концах гиф. Грибы рода Тиелавиопсис вызывают черную корневую гниль различных растений, встречающихся во всех районах земного шара. Этот вид поражает более 100 видов растений, особенно страдают от него табак, хлопчатник, арахис, бобовые и другие культуры. Род Пенициллиум (Penicillium). Конидиеносцы этого рода на вершине кистевидноразветвленные, конидии в цепочках. Фитопатогенные виды являются возбудителями голубой и зеленой плесени плодов цитрусовых, коробочек хлопчатника, луковиц и семян многих растений. Большое значение имеет представители рода, синтезирующие биологически активные вещества – антибиотики. Род Аспергиллус (Aspergillus). Конидиеносцы шаровидные или булавовидновздутые, конидии в цепочках. Фитопатогенные виды вызывают племени: A.niger – возбудитель черной плесени на различных субстратах. Представители рода широко используются в микробиологической промышленности для получения органических кислот (лимонной) и ферментов. Род Триходерма (Trichoderma). Конидии у грибов этого рода шаровидные, собраны в головки. Отдельные виды вызывают гнили. Некоторые виды (T.lignorum) используются в биологической борьбе с фитопатогенными грибами. К порядку гифомицеты относятся и другие роды грибов Monilia, Alternaria, Macrosporium, Trichothecium, Glasterosporium. Порядок Меланкониевые (Melanconiales). Конидиальное спороношение развивается в специальных вместилищах - ложах (asservul). или подушечках, состоящих из сплетения гиф. Обычно ложе погружено в субстрат и сверху прикрыто кутикулой, эпидер51 мисом, или перидермой растения-хозяина, которые при созревании разрываются. Меланкониевые включают два близких между собой рода грибов Colletotrichum и Gloeosporium. Конидиеносцы в том и другом случае короткие, расположенные скученно. Конидии бесцветные, одноклеточные продолговато-яйцевидные, цилиндрические и серповидные, часто с капельками масла. Род Colletotrichum отличается от рода Gloeosporium тем, что имеет темноокрашенные щетинки (выросты) на конидиальном ложе. Род Gloeosporium щетинок не имеет, Болезни, вызываемые грибами родов Colletotrichum и Gloeosporium, называют антракнозами, Характерный признак изъязвление пораженных побегов, плодов, семян. На листьях пятнистость различной формы и величины. Наиболее распространены антракнозы тыквенных, бобовых, овощных культур, а также поражают субтропические и тропические плодовые - банан, манго, папайю, инжир, кофе, какао, цитрусовые, пальму и другие культуры. Порядок Сферопсидные (пикнидиальные) (Sphaeropsidales или Pycnidiales). Конидиальное спороношение развивается в пикнидах. Пикниды мелкие, шаровидной или грушевидной формы, и почти полностью погружены в субстрат, на поверхность пораженной ткани выходят только устья пикнид с небольшим выводным отверстием. Конидии (пикноспоры, стилоспоры) формируются в пикнидах на небольших, отходящих от стенок пикниды конидиеносцах и при созревании отчленяются от них. Окраска пикнид у сферопсидальных грибов от светлой до темной, почти черной. Они могут быть мягкими и твердыми. Конидии бесцветные или окрашенные, овальные, нитевидные, и др. По строению конидии одноклеточные и многоклеточные. Форма и строение конидий - основные признаки, по которым пикнидиальные грибы разделяются на роды. Пикнидиальные, поражая самые различные органы - листья, по беги, скелетные ветви, могут вызвать разнообразные симптомы заболеваний: пятнистость, увядание, засыхание. Для всех пикнидиаль-ных характерным диагностическим признаком является наличие на пораженных органах пикнид в виде темных бугорков или точек. Род Фома (Phoma) - пикниды шаровидные, эллипсоидальные, приплюснутые, погружены в субстрат. Конидии бесцветные, реже слегка желтоватые, одноклеточные, разнообразной формы от яйцевидных до цилиндрических. Конидиеносцы простые, расположены радиально или отсутствуют. P.betae - возбудитель фомоза 52 свеклы, фомоза капусты, моркови, томата, чайного куста и других культур. Род Аскохита (Ascochyta) - конидии от цилиндрических до веретеновидных, бесцветные, с одной, реже с двумя перегородками. Грибы этого рода - паразиты, вызывающие пятнистости различных частей - растений, варьирующие по форме и окраске. Болезни, вызываемые ими, называют аскохитозами: аскохитоз гороха, бобов, кунжута, клещевины, хлопчатника, табака и других культур. Род Диплодия (Diplodia) - конидии от сероватого до темнокоричневого цвета, в массе желто-коричневые. Форма конидий эллипсоидальная, двухклеточные. Наиболее известна диплодия кукурузы (D.zeae) - возбудитель диплодиоза кукурузы, или сухой гнили кукурузы. Диплодиоз поражает кенаф, батат, цитрусовые и др. Род Септория (Septoria) - конидии веретеновидные, цилиндрические, игольчатые, прямые или изогнутые, бесцветные, с различным числом перегородок и без них. Септория является широко распространенным родом, поражает сою, томаты, батат, цитрусовые и др. Род Цитоспора (Cytospora) - пикниды многокамерные, образуются в стромах, погруженных в ткань субстрата, конидии мелкие, слегка изогнутые. Виды рода цитоспора представляют собой конидиальные стадии Аскомицетов семейства вальсовые. Эти грибы вызывают широко распространенное заболевание цитоспороз, или усыхание косточковых и семечковых культур. Порядок стерильные (бесплодные) грибницы (Mycelia sterilia). Грибов, не развивающих спороношения, немного. В цикле развития имеются только грибница и склероции. Род склеротиум (Sclerotium). Грибы этого рода вызывают гниль растительных тканей - корней сахарной свеклы, стеблей кукурузы, подсолнечника, арахиса. При поражении растений грибом Sclerotium все части растения становятся серовато-черными от обильного образования черных мелких склероций, отчего болезнь называют угольной гнилью. Гриб паразитирует на кукурузе, сорго. Склероции этого гриба чаще прорастают мицелием. Возбудитель южной склероцилиальной гнили S.rolfsii поражает арахис, томаты, табак, фасоль и другие растения. Род ризоктония (Rhizoctonia). Rhizoctonia – возбудитель черной ножки рассады капусты, Rhizoctonia solani вызывает черную паршу картофеля, Rhizoctonia aderholdii - заболевание всходов свеклы, хлопчатника и других сельскохозяйственных культур. 53 Рис.19. Конидиальное спороношение грибов класса дейтеромицеты Проведение занятия. Оборудование и материалы. Микроскоп МБР-1, осветитель ОИ9М, капельница, марлевые салфетки, предметные и покровные стекла, препаровальные иглы, листья и стебли растений, пораженные грибами из класса дейтеромицеты. Гербарные образцы. Задание 1. Приготовить препараты конидиального спороношения из порядков: гифомицеты, меланкониевые, сферопсидные. Рассмотреть под микроскопом и зарисовать. 2. Зарисовать внешние признаки проявления заболеваний. Вопросы для самоконтроля 1 Каким способом происходит размножение у дейтеромицетов? 2 Как распространяются и сохраняются грибы? 3 Отличительные признаки порядков: гифомицеты, меланкониевые, сферопсидные? ЛИТЕРАТУРА Дементьева М.И. Фитопатология. – М., 1985. Жизнь растений, т.2 / Под ред. М.В.Горленко. – М,. 1976. Попкова К.В. Общая фитопатология. - М,. 1989. Узунов И.С. Тропическая фитопатология.- М., 1988. 54 СОДЕРЖАНИЕ ВИРУСНЫЕ, ВИРОИДНЫЕ, МИКОПЛАЗМЕННЫЕ БОЛЕЗНИ РАСТЕНИЙ И РИККЕТСИИ ..................................................................... 3 БАКТЕРИИ - ВОЗБУДИТЕЛИ БОЛЕЗНЕЙ РАСТЕНИЙ ................... 7 ГРИБЫ - ВОЗБУДИТЕЛИ БОЛЕЗНЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР .......................................... 13 КЛАСС ПЛАЗМОДИОФОРОМИЦЕТЫ (PLASMODIOPHOROMYCETES)...... 17 КЛАСС ХИТРИДИОМИЦЕТЫ (CHYTRIDIOMYCETES) ......................... 18 КЛАСС ООМИЦЕТЫ (OOMYCETES ) ....................................................... 20 KJIAСC ЗИГОМИЦЕТЫ (ZYGOMYCETES) ............................................... 24 КЛАСС АСКОМИЦЕТЫ, ИЛИ СУМЧАТЫЕ ГРИБЫ (АSCOMYCETES ) .... 25 КЛАСС БАЗИДИОМИЦЕТЫ (BASIDIOMYCETES).................................. 36 КЛАСС ДЕЙТЕРОМИЦЕТЫ (DEUTEROMYCETES), ИЛИ НЕСОВЕРШЕННЫЕ ГРИБЫ (FUNGI IMPERFECTI) .............................. 49 ЛИТЕРАТУРА ............................................................................................. 54 55