МИКОФЛОРА СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ И БОБОВЫХ КУЛЬТУР В ЗЕРНОХРАНИЛИЩАХ ЮЖНОГО КАЗАХСТАНА
КАЗАХСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЖЕНСКИЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Бостанова Ардак Муратовна
МИКОФЛОРА СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ И БОБОВЫХ КУЛЬТУР В ЗЕРНОХРАНИЛИЩАХ ЮЖНОГО КАЗАХСТАНА
03. 00. 24 - МИКОЛОГИЯ
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Научный руководитель
д. б. н., профессор Кужантаева Ж. Ж.
Республика Казахстан
АЛМАТЫ, 2007
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы . Ускоренное и устойчивое наращивание производства зерна является ключевой проблемой сельского хозяйства. Большое значение придается осуществлению мероприятий по увеличению урожайности и валовых сборов зерна. Важное практическое и научное значение имеет проблема хранения семян. В связи с этим большое внимание уделяется хранению урожая семян от вредителей и болезней и его хранению без снижения показателей качества. Все вышеизложенное обусловливает проведение исследований по всестороннему и углубленному изучению микофлоры зерновых и бобовых культур, поражающих семена в период хранения.
Жизнеспособность семян при хранении с момента уборки до посева зависит от степени пораженности полевыми грибами видов родов Botrytis Micheli , Cladosporium Link ex Fries ., Helminthosporium Link ex Fries ., Alternaria Nees. , Fusarium Link. , Tilletia Tulasne , Ustilago (Pers. ) Roussel , Urocystis Rabenh , Sorosporium Rudolphi и условий их хранений: относительной влажности воздуха, температуры окружающей среды, аэрации, влажности сагах зерен, скорости происхождения в них физиологических процессов, степени поражения микроскопическими грибами, механических повреждений покровных тканей и др. [1, 2, 3, 4] . Правильная оценка значимости того или иного фактора является основным условием создания научно-обоснованной системы хранения семян.
При нарушении режима хранения на семенах развиваются главным образом, грибы родов Rhizopus Ehrenberg , Mucor Micheli , Аspergillus Micheli Link и Реnicillium Link ex Fries. Они снижают всхожесть семян, изменяют их окраску, вызывают гибель зародыша, их метаболиты часто токсичны для растений, животных и человека [5, 6, 7] . Однако биология и таксономия этих грибов на семенах зерновых и бобовых культур изучены недостаточно. Из-за трудностей в идентификации, сведения по видовому составу грибов родов Mucor, Аspergillus и Реnicillium до сих пор крайне ограничены.
Для разработки эффективных методов борьбы с болезнями семян в период их развития и хранения необходимы данные по биологии их возбудителей, особенности их развития в зависимости от экологических факторов и влиянию их на посевные качества семян.
Изучение видового состава, закономерностей развития и взаимоотношений отдельных представителей семенной микофлоры позволят регулировать режимы хранения и увеличить сроки сохранения, высокого качества семенного материала. Решение поставленных задач имеет такое исключительное значение для длительного хранения семян, сохранения всхожести мировой коллекции семян сельскохозяйственных растений, обеспечивающих сохранность генофонда на многие годы.
Цель и задачи исследований . Цель исследования - изучить видовой состав грибов на юге Казахстана на семенах зерновых и бобовых культур, выявить факторы, снижающие их развитие.
В задачи данной работы, посвященной выявлению микофлоры семян зерновых и бобовых культур и изучению факторов, снижающие развитие фитопатогенов, входило:
1. Выявить видовой состав грибов семян зерновых и бобовых культур в хранилищах.
2. Выявить особенности развития полевых грибов Helminthosporium, Alternaria, Fusarium, Tilletia, Ustilago, Uromyces, Sorosporium др. в условиях хранения.
3. Определить влияние температуры и влажности на развитие микофлоры семян зерновых и бобовых культур в закрытых помещениях.
4. Обосновать научные основы снижения развития видов грибов на семенах в условиях хранения.
Научная новизна . На юге Казахстана из семян зерновых и бобовых культур в зернохранилищах (2320 проб), всего выделено и идентифицировано 137 видов грибов, относящихся к поверхностной и субэпидермальной микофлоре, из них нами выявлены и описаны 72 вида, относящиеся к 30 родам, 14 cемействам, 4 отделам. Обнаружены 5 видов, отсутствующие во «Флоре споровых растений Казахстана» [8] для юга Казахстана.
В ходе лабораторного эксперимента:
- уточнены диагнозы исследуемых грибов с указанием их отличий в характере онтогенеза;
- прослежена динамика распространения грибов в условиях хранения на семенах и степень их поражения;
- показаны особенности развития полевых грибов родов Helminthosporium, Alternaria, Fusarium, Tilletia, Ustilago, Uromyces, Sorosporium в условиях хранения на семенах зерновых и бобовых культур;
- показаны биоэкологические особенности сукцессии полевых грибов и грибов хранения на семянах кукурузы и ячменя;
- установлена роль грибов хранения видов родов Mucor, Aspergillus, Реnicillium и др. в снижении качества семян;
- изучено влияние температуры и влажности на развитие микофлоры на семенах в период хранения.
Положения, выносимые на защиту .
- на юге Казахстана в зернохранилищах на семянах зерновых и бобовых культур выявлены и описаны 72 вида, относящиеся к 30 родам, 14 cемействам, 4 отделам. Для юга Казахстана 5 видов обнаружены впервые;
- показаны особенности развития полевых грибов ( Botrytis, Cladosporium, Helminthosporium, Alternaria, Fusarium, Tilletia, Ustilago, Uromyces, Sorosporium) на семенах в условиях хранения и в поле;
- выявлены виды родов Rhizopus, Mucor, Botrytis, Trichothecium, Aspergillus, Penicillium, Stemphyllium, Cladosporium, Macrosporium, Alternaria, вызывающие плесневение семян, интенсивно развивающиеся в поле и в условиях хранения;
- определены биоэкологические особенности видов родов Mucor, Aspergillus, Penicillium в период хранения в зернохранилищах и их роль в снижении качества семян;
- показан температурный оптимум и минимум особо вредоносных видов грибов в условиях хранения на семенах зерновых и бобовых культур;
- показано влияние влажности семян на особенности развития хрибов хранения (видов грибов Mucor, Aspergillus, Penicillium ) ;
- разработана система защитных мероприятий семян от грибных инфекций.
Теоретическое и практическое значение работы . В результате изучения особенностей развития грибов на семенах зерновых и бобовых культур, в зависимости от экологических факторов установлены виды-индикаторы, развитие которых приурочено к определенным условиям и периодам хранения посевного материала.
Установленные оптимальные требования отдельных видов грибов к влажности субстрата и температуре окружающей среды положены в основу разработки практических рекомендаций по длительному хранению семян зерновых и бобовых культур в зернохранилищах, мукомольных комбинатах.
Данные по видовому составу грибов, поражающих семена в полевых условиях и в период хранения, могут быть использованы в дальнейших исследованиях и для составления диагностического атласа микроскопических грибов, а также при теоретических курсах по биологии низших растений.
Апробация работы . Основные результаты диссертационного исследования были представлены на ежегодных научно-теоретических конференциях Казахстанско-Российского университета (2003, 2004, 2005, 2006), на Международной научной конференции “Актуальные проблемы науки и образования в области химии и биологии” (2005), на заседании кафедры биологии Казахского государственного женского педагогического института при заслушивании диссертационной работы (2006) .
Опубликованные работы . По теме диссертации опубликовано 5 научных статей, а также 2 тезиса в сборниках международных конференций.
Структура и объем диссертации . Диссертация состоит из введения и девяти глав: обзора литературы, методов исследования, обсуждения микофлоры зерновых и бобовых культур, анализа распространения видов грибов на семенах, особенности их развития в условиях хранения, влияния внешних факторов на особенности развития микофоры, систем защитных мероприятий, заключения и списка использованных источников.
Работа изложена на 125 страницах, иллюстрирована 44 рисунками, 7 таблицами и 2 приложениями в виде таблиц. Библиография содержит 154 названий, в том числе более 50 иностранных авторов.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
1 История изучения микофлоры семян зерновых и бобовых культур
Изучая зарубежную и отечественную литературу, посвященную микофлоре, передаче инфекции семенным материалом, миграции микроорганизмов посредством семян, оздоровлению посевного материала, системе защитных мероприятий при хранении семян мы пришли к заключению, что большинство существующих по этому вопросу данных отрывочные и весьма спорные.
До настоящего времени одни исследователи изучали только видовой состав грибов на семенах и их вредоносность, другие выяснили проникновение грибов в семена и их распространение [9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31] . Во всех этих работах показана возможность передачи инфекции семенами и другим посадочным материалом, но слабо освещен механизм данного процесса.
В последние годы стали изучать различные грибы, вызывающие как заболевание самих растений, так и наносящие значительный ущерб семенному материалу. Таким возбудителем в условиях Узбекистана является Verticillium dahliae Kleb . Получены интересные данные по биологии, экологии, распространению этого гриба [32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41] .
М. В. Горленко [42, 43] отмечает, что семена могут служить источником заражения растений патогенными грибами, бактериями и вирусами. В определенных условиях они могут сохранять возбудителей многих инфекционных болезней, быть источником возобновления их на следующий год; с семенами патогены могут переноситься в новые районы, где их до этого не было, т. е. имеют важное значение в миграции патогенных микроорганизмов и распространении инфекционных болезней растений.
М. Димитров [44] в микрофлоре зерна пшеницы, собранной из различных районов Болгарии, установил различный видовой состав грибов. Это явление он объясняет специфическими для каждого района почвенными и климатическими условиями, влияющими на сбор и хранение зерна.
W. Kaiser [45] также указывает, что наряду с растительными остатками семенной материал служит резерватором инфекции различных заболеваний.
А. Я. Семенов [46], касаясь микологических аспектов фитопатологической экспертизы семян, указывает, что в каждом конкретном случае состав возбудителей болезней семян не является постоянным, и степень воздействия на семена может изменяться в зависимости от многих факторов.
Е. Д. Новоселова с соавторами [47] приводят данные о паразитных грибах на плодах и семенах культурных растений, в которых приводятся диагнозы, распространение возбудителей и, что очень важно, ключи для определения видов грибов.
В. В. Ремеле [48] исследовала микромицеты и содержание афлотоксинов в зерне основных сельскохозяйственных культур, возделыемых в Казахстане, в процессе их производства, хранения и реализации. Практически все исследованные пробы (1530 проб) поражены микромицетами. Исследованы 59 видов грибов, относящиеся к 18 родам. Выявлены закономерности распространения грибов, поражающие как нормальное, так и зерно пониженного качества в зависимости от вида сельскохозяйственных культур и зоны их возделывания.
Н. Г. Запрометов [49] писал о семенной инфекции вертициллезного вилта в Средней Азии.
Н. Г. Естифеев [50], говоря о роли семян хлопчатника в передаче болезни «вилт», указывает, что при микротомных срезах семян удалось установить наличие мицелия или части его плодоношения в семенах хлопчатника. Он установил процент передачи болезни, равный 1. После высева больных семян внешние признаки не наблюдаются, семенами болезнь передается обычно при заражении их наружным путем.
М. А. Целле [51] обнаружил гриб рода Verticillium в семенной кожуре и в ядре подсолнечника. Из 10 семян 4 оказались зараженными, но гриб очень быстро терял свою способность прорастать.
Л. В. Пояркова [52] утверждает, что при поражении хлопчатника вилтом уменьшается всхожесть, энергия прорастания и абсолютный вес семян.
А. Н. Соловьев [53] утверждает, что в семенах вилт обнаруживается в исключительных случаях.
А. А. Бабаян с соавторами [54] приходит к выводу, что гриб Verticillium dahliae перезимовывает на семенах в ограниченном количестве и в Средней Азии практического значения не имеет. В Армении при высеве таких семян в почву на здоровые участки болезнь не проявлялась, в лабораторных опытах семена были сильно заражены. Гриб распространяется на всех ярусах растения и в семенах. В то же время гриб отмечался даже на волокне хлопчатника.
А. И. Соловьева и Е. В. Швер [55] установили, что при вертициллезном увядании хлопчатника значительно понижается энергия прорастания и полевая всхожесть семян, но заболевание семенами передается редко. При фузариозном увядании ( Fusarium vasinfectum ) заражение семян достигает 6-7%, посев даже при слабой зараженности семян крайне способствует заражению почвы и распространению болезни.
А. И. Тишин [56] провел следующий опыт: собранные со слабо-, сильно- и среднезараженных вилтом растений семена хлопчатника высеяли на следующий год. Заболевание хлопчатника вилтом семенами не передавалось.
Е. С. Неллен и С. А. Жуковская [57] предполагают, что вертициллез поражает семена сои и вызывает гибель всходов.
Н. С. Мирпулатова и В. М. Малинин [58] указывают, что, по мере проникновения грибов Verticillium dahliae в сосудистую систему, затем в симподиальные ветви, часть его доходит до основания коробочек. Следовательно, возможно проникновение инфекции в семена.
T. Watanabe [59] исследовал семена фасоли в Японии. При посеве их в пастеризованную почву часть семян (7, 5-14, 5%) давала всходы, из которых выделены Rhizostonia solani, Colletotrichum lindenuthianum.
Prasad Rajendra, Basu Chaudhary K. C. [60] при анализе семян Lens culinaris выявили следующие фитопатогенные грибы: Botrytis cinerea, Fusarium oxysporum, Fusarium scirpi, Rhizoctonia solani, Sclerotium rolfsii , описаны методы изучения микофлоры семян.
A. P. Chaturvedi, R. S. Dwivedi [61] впервые обнаружили микопаразит Trichothecium roseum на Rhytisma sp.
M. A. Ahmed, Shahid S. Husan [62] из зерна кукурузы, ячменя, сорго и проса изолировали 38 видов грибов, относящихся к 15 родам. 83% из них - представители группы Fungi imperfecti , 15% - Ascomycota и Phycomycota . Преобладающими являются представители рода Aspergillus . Авторы указывают на необходимость протравливания семян, при котором резко снижается их зараженность.
B. Welling [63] отмечает, что при месячном пребывании семян ячменя в условиях повышенной влажности они повреждаются грибами из родов Aspergillus и Penicillium . В результате всхожесть их значительно снижается. Последующая очистка и сушка не снижает процента поражения зерна и не повышает его всхожесть.
A. I. I. Abdel-Hafez [64] из полученных образцов семян кормовых бобов, нута и чечевицы 8 районов Египта выделил изоляты грибов относящихся к 69 видам 4 разновидностям из 22 родов, преимущественно дейтеромицетов. На агаре Чапека с глюкозой (10г/л) выделены 59 видов и 4 разновидности из 18 родов, на агаре Чапека с целлюлозой (19г/л) - 48 видов и 2 разновидности из 15 родов. Наиболее часто обнаруживались изоляты из рр. Aspergillus, Penicillium, Rhizopus, Mucor, Fusarium , в частности, на обоих средах преобладали (независимо от вида растений) Aspergillus niger, Aspergillus flavus, Aspergillus nidulans, Aspergillus terreus, Aspergillus flavus var. columnaris, Penicillium chrysogenum, Penicillium citrinum, Penicillium funiculosum, Rhizopus stolonifer, Mucor hiemalis, Fusarium moniliforme . Обычными были и выделявшиеся только на агаровой среде с целлюлозой Chaetomium globosum , Chaetomium olivaceum, Chaetomium spirale, Acremonium strictum, Stachybotrys chartarum, Microascus trigonosporus, Beauveria bassiana, Macrophomina phaseolina.
Т. Б. Шайдулина, Е. П. Кондратенко, Л. Пинчук [65] установили, что к типичной зерновой микрофлоре можно отнести грибы родов Aspergillus и Penicillium (в свежеубранном зерне их доля в микрофлоре около 2%) . Но их действие при влажности 15, 5-16, 0% почти не проявляется. Наиболее интенсивный рост плесени хранения на зерне пшеницы наблюдался при влажности 17-20% и температуре 25-30 0 С: оптимальные температуры для развития грибов рода Penicillium около +25 0 С, для грибов рода Aspergillus - 28 - 35 0 С. При самосогревании отмечалось вытеснение грибов рода Penicillium видами Aspergillus. На хранящемся самосогревающемся зерне пшеницы доля плесени хранения достигала 54% от всей микрофлоры. При самосогревании уменьшается натура зерна, стекловидность, содержание сырой клейковины.
В. Ф. Тимчук, [66] в своих исследованиях, проведенные в Молдавии, показал, что при сплошном заселении колоса сапрофитами потери урожая могут составлять 80%, при частичном заселении колоса - 32, 2% (количество щуплых семян в колосе достигает 58%) . При сильном развитии грибов зерно может приобрести токсические свойства.
М. В. Горленко, [67] указывает, что пораженные сапрофитными грибами семена при хранении способны перезаражаться. Заселение семян этими грибами вредно отражается на их посевных качествах, снижая всхожесть и ослабляя растения. При значительной зараженности семян сапрофитными плеснями может произойти изреживания всходов, задержка развития растений и снижение урожая, при этом вредоносность плесневения семян зависит от погодных условий и состояния семян.
Т. Д. Степанова, А. Е. Чумакова, [68] в своих работах установили, что снижение всхожести семян наблюдается только в случае поражения зародыша плесенями, при развитии последних на других участках зерновки они не влияют на всхожесть. Но могут стать первичным очагом инфекции для заражения зародыша. Зародыш чаще подвергается заражению микроорганизмами, так как хуже других частей семени защищен от воздействий внешних условий и содержит много влаги и питательных веществ.
М. К. Хохряков [69], Л. М. Городилова [70], М. К. Койшибаев [71], Б. Д. Ермекова [72] доказали вредоносность видов рода Helminthosporium, Fusarium при которой отмечено их влияние на снижение всхожести семян, на увеличение степени развития корневой гнили .
Ж. Т. Джиембаев [73], Л. М. Городилова, С. И. Шевцов [74] приводят данные о семенах, как источнике и передатчике инфекции гельминтоспориозной и фузариозной корневой гнили пшеницы в засушливых районах Казахстана.
... продолжениеВы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
- Информатика
- Банковское дело
- Оценка бизнеса
- Бухгалтерское дело
- Валеология
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Религия
- Общая история
- Журналистика
- Таможенное дело
- История Казахстана
- Финансы
- Законодательство и Право, Криминалистика
- Маркетинг
- Культурология
- Медицина
- Менеджмент
- Нефть, Газ
- Искуство, музыка
- Педагогика
- Психология
- Страхование
- Налоги
- Политология
- Сертификация, стандартизация
- Социология, Демография
- Статистика
- Туризм
- Физика
- Философия
- Химия
- Делопроизводсто
- Экология, Охрана природы, Природопользование
- Экономика
- Литература
- Биология
- Мясо, молочно, вино-водочные продукты
- Земельный кадастр, Недвижимость
- Математика, Геометрия
- Государственное управление
- Архивное дело
- Полиграфия
- Горное дело
- Языковедение, Филология
- Исторические личности
- Автоматизация, Техника
- Экономическая география
- Международные отношения
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда
