Біологічні системи: теорія та інновації

Фітопатогенна мікобіота в агроценозах культурних рослин в умовах Центрального Лісостепу України

І.В. Безноско, Ю.А. Дідик, С.П. Паламарчук
Завантажити статтю
Анотація

Інтенсивний розвиток фітопатогенних мікроміцетів в агроценозах культурних рослин призводить до суттєвих втрат урожаю, погіршення його якості та зменшення продуктивності рослин. Фітопатогени є потужним чинником біологічного забруднення агроекосистем. Метою нашого дослідження є визначення чисельності та видового складу мікроміцетів на листках рослин соняшника гібридів Душко та Олівер та пшениці озимої сортів Подолянка та Скаген в агроценозах Центрального Лісостепу України. Дослідження мікобіому листків рослин соняшника показали, що на чисельність мікроміцетів істотно впливають біологічні особливості досліджуваних гібридів соняшника та технологій їхнього вирощування. Встановлено, що чисельність фітопатогенних мікроміцетів на листках досліджуваних гібридів за органічної технології вирощування соняшника знаходилась на рівні традиційної технології і варіювала в межах 14,6 – 19,9 тис. КУО/г сухого листка. Визначено видовий склад мікроміцетів на листках рослин соняшника та встановлено, що домінуючими є гриби родів: Аspergillus P. Micheli ex Haller, Alternaria Nees, Penicillium Link; Fr, Fusarium Link та Cladosporium Link. Вони характеризувались різною частотою трапляння впродовж вегетації, що коливалась в межах 15 – 70%. За результатами дослідження мікобіому листків рослин пшениці озимої встановлено, що чисельність мікроміцетів коливалась в межах від 0,9 до 3,8 тис. КУО/г сухого листка та істотно залежала від технології вирощування культури та біологічних особливостей рослин різного селекційного походження. Метаболіти рослин пшениці озимої сорту Подолянка в умовах як традиційної, так і органічної технології вирощування стимулювали розвиток мікроміцетів в мікобіомі листків рослин. Метаболіти рослин пшениці озимої сорту Скаген в умовах різних технологій вирощування стримували розвиток мікроміцетів на екологічно безпечному рівні. Визначено видовий склад мікроміцетів на листках рослин пшениці озимої та встановлено, що в умовах традиційної технології вирощування домінуючими мікроміцетами були види F. oxysporum, F. graminearum, B. sorokiniana із частотою трапляння від 55 до 70%. А в умовах органічної технології вирощування - F. oxysporum та T. viride, частота трапляння яких становила 50%. Перелічені мікроміцети є токсиноутворюючими видами, які забруднюють посіви сільськогосподарських культур мікотоксинами, що становить значну небезпеку для здоров’я тварин та людини 

Ключові слова

фітопатогени; КУО; соняшник; пшениця озима; сорти та гібриди; мікобіом; вегетативні органи; біологічне забруднення екосистем

ЦИТУВАТИ
Beznosko, І., Didyk, Yu., & Palamarchuk, S. (2023). Phytopathogenic mycobiota in agrocenoses of cultural plants in the conditions of the Сentral Forest Steppe of Ukraine. Biological Systems: Theory and Innovation, 14(2), 84-98. https://doi.org/10.31548/biologiya14(3-4).2023.008
Використані джерела

[1] Antonyak, G.L., Kalynets-Mamchur, Z.I., Dudka, I.O., Babich, N.O., & Panas, N.E. (2013). Ecology of mushrooms. Lviv: Ivan Franko National University of Lviv.

[2] Atallah, Z.K., & Subbarao, K.V. (2012). Population biology of fungal plant pathogens: methods and proof. Plant Fungal Pathogens,  333-363. doi: 10.1007/978-1-61779-501-5_20.

[3] Behrens, C.E., Smith, K.E., Iancu, C.V., Choe, J.Y., & Dean, J.V. (2019). Transport of anthocyanins and other flavonoids by the Arabidopsis ATP-binding cassette transporter AtABCC2. Scientific Reports, 9(1), article number 437.  doi: 10.1038/s41598-018-37504-8.   

[4] Bilovus, G., Vashchyshyn, O., & Prystatska, O. (2021). The harmfulness of fungal diseases of winter wheat in the conditions of the Western Forest Steppe. Herald of Agrarian Science, 99(3), 31-38. doi: 10.31073/agrovisnyk202103-04. 

[5] Borovska, I.Yu., & Petrenkova, V.P. (2018). Methodology for the formation of a special collection of sunflower lines based on adaptability in terms of disease resistance. Breeding and Seed Production, 113, 18-34. doi: 10.30835/2413-7510.2018.134355.

[6] Broeckling, C.D., Broz, A.K., Bergelson, J., Manter, D.K., & Vivanco, J.M. (2008). Root exudates regulate soil fungal community composition and diversity. Applied and Environmental Microbiology, 74(3), 738-744. doi: 10.1128/AEM.02188-07.   

[7] Bryden, W.L. (2007). Mycotoxins in the food chain: Human health implications. Asia Pacific Journal of Clinical Nutrition, 16(S1), 95-101. Retrieved from https://apjcn.nhri.org.tw/server/APJCN/16%20Suppl%201//95.pdf.   

[8] Cheng, F., & Cheng, Z. (2015). Research progress on the use of plant allelopathy in agriculture and the physiological and ecological mechanisms of allelopathy. Frontiers in Plant Science, 6, article number 1020. https://doi.org/10.3389/fpls.2015.01020. 

[9] Colin, K.C., Elizabeth, M.J., & David, W.W. (Ed.). (2013). Identification of pathogenic fungi, 2nd Edition. Hoboken: Wiley-Blackwell.

[10] DSTU 7847:2015. (2016). Soil quality. Determination of the number of microorganisms in the soil by the method of sowing on a solid (agarized) nutrient medium. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=62729. 

[11] George, N. (Ed.). (2005). Plant pathology. Florida: Plant Pathology University of Florida.   

[12] Golovchak, N. (2007). The structure and effect of mycotoxins on living organisms. Herald of the Ivan Franko National University of Lviv, 43, 33-47.    

[13] Guerrieri, A., Dong, L., & Bouwmeester, H.J. (2019). Role and exploitation of underground chemical signaling in plants. Pest Management Science, 75(9), 2455-2463. doi: 10.1002/ps.5507. 

[14] Iqbal, A., Shah, F., Hamayun, M., Khan, Z. H., Islam, B., Rehman, G., et al. (2019). Plants are the possible source of allelochemicals that can be useful in promoting sustainable agriculture. Fresenius Environ Bull, 28(2A), 1052-1061. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/331166306.  

[15] Jevtić, R., Župunski, V., Lalošević, M., Jocković, B., Orbović, B., & Ilin, S. (2020). Diversity in susceptibility reactions of winter wheat genotypes to obligate pathogens under fluctuating climatic conditions. Scientific Reports, 10(1), article number 19608. doi: 10.1038/s41598-020-76693-z.

[14] Korniychuk, M.S. (2015). Methods of controlling the phytosanitary condition of field crops. Collection of scientific works of the National Science Center Institute of Agriculture of the National Academy of Sciences, (2), 152-163. Retrieved from http://nbuv.gov.ua/UJRN/znpzeml_2015_2_19.

[16] Koval, E.Z., Rudenko, A.V., & Voloshchuk, N.M. (Ed.). (2016). Penicillia: A guide to the identification of 132 species (reducers, destructors, pathogens, producers). Kyiv: National Research and Restoration Center of Ukraine.   

[17] Krut, V.V., Yastremska, L.S., Hyrych, Y.A., & Varnashova, N.Yu. (2019). Isolation of causative agents of bacterial diseases of sunflower. Herald of UNUS, 1, 98-102. doi: 10.31395/2310-0478-2019-1-98-102.   

[18] Kryvtsova, M.V., & Nikolaychuk, M.V. (2011). Ecology of microorganisms. Uzhhorod National University: Biologist.

[19] Kuznetsova, Y.A., Bozhkov, A.I., & Menzyanova, N.G. (2018). Planting density and culture time of wheat seedlings affect their growth rate and exometabolite production. Indian Journal of Plant Physiology, 23(3), 557-563. doi: 10.1007/s40502-018-0385-5.

[20] Lindow, S.E., & Brandl, M.T. (2003). Microbiology of the phyllosphere. Applied and Environmental Microbiology, 69(4), 1875-1883. doi: 10.1128/aem.69.4.1875-1883.2003.

[21] Muhammad, Z., Inayat, N., Majeed, A., Ali, H., & Ullah, K. (2019). Allelopathy and agricultural sustainability: Implication in weed management and crop protection – an overview. European Journal of Ecology, 5(2), 54-61. doi: 10.2478/eje-2019-0014.   

[22] Musilova, L., Ridl, J., Polivkova, M., Macek, T., & Uhlik, O. (2016). Effects of secondary plant metabolites on microbial populations: Сhanges in community structure and metabolic activity in contaminated environments. International Journal of Molecular Sciences, 17(8), article number 1205. doi: 10.3390/ijms17081205.   

[23] Myrchynk, T.G. (Ed.). (1988). Soil mycology. Moscow: Moscow State University Press.

[24] Petrenkova, V.P., Kyrychenko, V.V., Chernyaeva, I.M., et al. (Eds.). (2012). Basics of selection of field crops for resistance to harmful organisms. Kharkiv: Yuriev Institute of Plant Industry of NAAS.

[25] Retman, S.V., & Bazykina, N.G. (2019). Fungicidal protection of sunflower against major leaf diseases. Quarantine and Plant Protection, 5–6, 9-11. doi: 10.36495/2312-0614.2019.5-6.

[26] Retman, S.V., & Dovgan, S.V. (2010). Phytosanitary status of cereal grains. Quarantine and Plant Protection, 3, 2-5.

[27] Sabadin, V.Ya. (2020). Immunological characteristics of winter wheat varieties to diseases in the conditions of the Central Forest Steppe of Ukraine. In Materials of the international scientific and practical conference “Agrarian education and science: Achievements and development prospects”(pp. 122-124). Bila Tserkva: Bila Tserkva National Agrarian University.

[28] Schandry, N., & Becker, C. (2020). Allelopathic plants: Models for studying plant – interkingdom interactions. Trends in Plant Science, 25(2), 176-185. doi: 10.1016/j.tplants.2019.11.004. 

[29] Sugiyama, A. (2019). The soybean rhizosphere: Metabolites, microbes, and beyond – a  review. Journal of Advanced Research, 19, 67-73. doi: 10.1016/j.jare.2019.03.005.   

[30] Voloshchuk, O.P., & Bilovus, G.Ya. (2008). Fungal diseases of winter wheat in the conditions of the western part of the Forest Steppe of Ukraine. Herald of the Lviv State Agrarian University, 12, 122-126.

[31] Zhdanova, N.M. (2002). Monitoring of myxomycetes when determining the sanitary condition of soils/Agroecological monitoring and certification of agricultural lands. Kyiv: Phytosocial Center, 146-152.