Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии».
«Чёрная ножка» картофеля признана опасным заболеванием на основе проведенного анализа фитосанитарного риска для Dickeya dianthicola и приданием возбудителям заболевания статуса регулируемых некарантинных вредных организмов в ЕС. Заболевание вызывается комплексом бактериальных патогенов из рр. Dickeya и Pectobacterium. В настоящее время эти патогены получили широкое распространение в европейских странах и угрожают широко акклиматизироваться в России. Вследствие высокой вредоносности этих бактерий в Европе реализуются научно-исследовательские проекты, позволяющие изучить структуру популяции патогенов, экологию и предложить решения для борьбы с ними. Передовой зарубежный опыт позволит помочь в организации диагностики, научно-исследовательских работ и сертификации семенного картофеля в рамках подпрограммы «Развитие селекции и семеноводства картофеля в Российской Федерации» Федеральной научно-технической программы развития сельского хозяйства на 2017-2025 гг.
«Черная ножка» является экономически значимым бактериозом картофеля и некоторых важных декоративных культур (гвоздики, гиацинта, ириса) (Sigee D.C, 1993). В нашей стране наиболее экономически значимой поражаемой сельскохозяйственной культурой является картофель. Это заболевание вызывается бактериями из семейства Enterobaceae. Так, по состоянию на 2019 г. «черную ножку» картофеля в Европе вызывает комплекс бактерий из рода Dickeya (D. dadantii, D. chrysanthemi, D. zeae, D. dianthicola, D. solani van der Wolf et al. 2014) и рода Pectobacterium (P. atrosepticum, P. carotovorum subsp. carotovorum, P. wasabiae (Goto and Matsumoto 1987) Gardan et al. 2003, «P. carotovorum subsp. brasiliensis» Nabhan et al. 2012, P. parmentieri sp. nov Khayi et al. 2016 (Игнатов А. Н. и соавтор., 2018; Humphris S. N.et al, 2015; Picard C. et al., 2019; Taxonomy, 2019). Также было обнаружено, что картофель является растением-хозяином для D. paradisiaca (Picard C. et al., 2019). Стоит отметить, что у разных европейских авторов (J. Van der Wolf (van der Wolf et al., 2016) (Нидерланды), C. Picard (Picard C. et al., 2019) (Франция)) существуют разные мнения о видовом составе возбудителей «черной ножки» на картофеле. В этой статье приведен наиболее полный список патогенов, как часто встречаемых видов, так и относительно малораспространенных. Стоит отметить, что вследствие перехода с одних растений-хозяев на другие, адаптации к новым климатическим условиям предполагается обнаружение и признание новых видов, поражающих картофель, в этих родах.
Вред, вызываемый этими патогенами культурным растениям, позволил в рамках двухгодичного проекта ЕС и ЕОКЗР по регулируемым некарантинным вредным организмам (контракт SANTE\2016\G1\SI2.726941) признать в 2018 г. эти фитопатогены на уровне рр. Pectobacterium, Dickeya РНКВО на семенном картофеле (Solanum tuberosum) (Picard C. et al., 2018; Picard C. et al., 2019). Придание бактериям статуса РНКВО на уровне рода может значительно облегчить выявление и идентификацию бактерий в семенном картофеле, и тем самым сертификацию картофеля. Из-за того, что возбудители заболевания хорошо сохраняются в посадочном материале, опасность этого заболевания для ряда вегетативно размножаемых культур признана в европейских странах, что доказано Европейским агентством по безопасности продуктов питания (EFSA) через проведённый в 2013 году анализ фитосанитарного риска для Dickeya dianthicola (EFSA Panel on Plant Health, 2013). Этот патоген (как Erwinia chrysanthemi) признан рекомендованным к регулированию как карантинный организм в ЕОКЗР (из Перечня А2) в 1975 году и карантинный организм в ЕС (из Перечня II/A2) в 1992 (EPPO, 2019), но теперь он на уровне рода относится к РНКВО. АФР позволяет на научном уровне «спрогнозировать» распространение бактерий из рр. Pectobacterium и Dickeya на картофеле при несоблюдении фитосанитарных мероприятий.
По итогам этого АФР была установлена высокая вероятность акклиматизации патогена на культурах, выращиваемых в открытом грунте, но низкая — для культур, выращиваемых в закрытом грунте в Европе (EFSA Panel on Plant Health, 2013). Также в АФР предложено для предотвращения распространения патогенов применять сертификацию посадочного материала, выращивание устойчивых сортов, выращивание высших репродукций культуры в защищённых зонах/территориях, в которых подтверждено отсутствие заболевания (EFSA Panel on Plant Health, 2013). Условия для создания защищённых зон прописаны в МСФМ 04 «Требования по установлению свободных зон» (МСФМ No 4, 1995).
Для сертификации посадочного материала в Европе и ЕАЭК в настоящее время существует целый ряд нормативных документов, регламентирующих выращивание здорового посадочного материала из исходного материала и его сертификацию в отношении картофеля (например, региональный стандарт ЕОКЗР РМ 4/028 (1) «Схема сертификации для семенного картофеля») (ЕОКЗР, 2011). В ЕАЭК с 1 января 2018 г. был введен в действие межгосударственный стандарт на семенной картофель ГОСТ 33996–2016 «Картофель семенной. Технические условия и методы определения качества» (Анисимов Б.В., 2018). В этом стандарте прописаны нулевые допуски к содержанию Dickeya spp. и Pectobacterium spp. в оригинальном и элитном картофеле, для репродукционных семенных клубней — не более 1%.
По данным «Глобальной базы данных ЕОКЗР» и Международного центра по сельскохозяйственным и биологическим наукам стран Британского содружества (CABI) «черная ножка», вызванная Dickeya dianthicola, широко распространена в европейских странах (рис. 1) (CABI, 2019; EPPO, 2019).
В России учеными также были предприняты попытки обследования посадок картофеля с помощью современных диагностических методов и был сделан предварительный прогноз распространения бактерий в России. По данным специалистов из РГАУ-МСХА, вид D. solani (штамм D. Fil) выявлен в Воронежской области. D. dianthicola обнаружена в Липецкой области (2009 г.), Dickeya sp. (штамм D23) — в Московской (2010 г.) и D. dianthicola (D33, D9, D8, D17) — в Нижегородской области (2010 г.) (Карлов А.Н. и др., 2011). По результатам обследований, проведенных учеными ВНИИ фитопатологии в 2001-2004 гг., P. atrosepticum и P. carotovorum были обнаружены в Московской, Тульской, Калужской, Брянской, Самарской, Воронежской, Липецкой, Псковской, Новгородской, Калининградской, Свердловской и Магаданской областях, бактерии из р. Dickeya были выделены только из кукурузы и хризантемы в Краснодарском крае. В 2013 г. «черную ножку» картофеля, вызванную бактериями Dickeya, обнаружили также в Калужской, Тверской, Тамбовской, Курской и Орловской областях. Встречаемость бактерий р. Dickeya в этом обследовании составляла 28,6 % (Игнатов А. Н. и др., 2014). По сведениям Игнатова с соавторами за 2009 г. комплекс бактерий, ранее отнесенный к виду Erwinia chrysanthemi, встречается в России и будет распространяться с запада на восток нашей страны (Игнатов А.Н. и др., 2009). По данным 2018 г. P. atrosepticum встречается в Ленинградской, Костромской, Московской, Тверской, Нижегородской, Иркутской областях (Malko A. et al., 2019). Патоген P. carotovorum subsp. carotovorum обнаружен в Ленинградской, Костромской, Московской, Тверской, Нижегородской, Самарской, Иркутской областях и в Ставропольском крае (Malko A. et al. 2019). Патоген D. dianthicola — в Иркутской области. D. solani — в Костромской и Тверской областях (Malko A. et al., 2019). Детали использования этого формата ПЦР в «реальном времени» для мультиплексной диагностики нескольких патогенов в России приведены в соответствующей литературе (Nikitin M. et al., 2018). По результатам фитосанитарного мониторинга, проведенного в 2017-2018-х гг. в различных регионах РФ М.А. Кузнецовой (неопубликованные данные) и диагностической экспертизы в научной лаборатории ООО «Сингента» в «Сколково» на картофеле встречаются различные виды Pectobacterium spp. и Dickeya spp., но с большей частотой P. atrosepticum, «P. carotovorum subsp. brasiliensis», Dickeya solani.
Для успешного отбора образцов растений и эффективного выявления патогенов в них весьма желательно быть хорошо знакомым с симптомами заболевания в динамике. Во-первых, заражение материнских клубней и их загнивание, вызванное видами Pectobacterium spp., Dickeya spp., приводит к выпадению всходов картофеля (рис. 2).
При поражении P. atrosepticum проростки могут и прорастать, а первые симптомы поражения на них проявляются в виде замедления роста по сравнению с соседними растениями. У пораженных стеблей замедляется рост, их верхние листья скручиваются краями внутрь. Листья начинают желтеть, и ботва сильно увядает. Стоит отметить, что не на каждом стебле, выросшем из материнского клубня, проявляются симптомы. При поражении P. atrosepticum, P. carotovorum subsp. carotovorum, P. wasabiae на поверхности почвы стебель у основания загнивает (классическое проявление «черной ножки») (рис. 3 А). Этот симптом дал название заболеванию — «черная ножка».
Бактерии видов Dickeya spp., «P. carotovorum subsp. brasiliensis» могут попадать из почвы или с расположенной у основания стебля «черной ножки» («классическая черная ножка»), а также с пораженных стеблей, черешков или листьев на точку поражения, часто в месте прикрепления листьев к стеблю, вызывая «аэральное проявление «черной ножки») (рис.3 Б).
Над загнившей зоной листва желтеет, увядает и погибает. Стебель в зоне загнивания размягчается, высвобождая бактериальную массу. Если разрезать стебель, то на срезе по краям загнившей зоны на сосудистых тканях наблюдается коричневое или бурое изменение цвета.
Как уже отмечалось выше, поражение видами Dickeya spp., «P. carotovorum subsp. brasiliensis» приводит к развитию «аэральной формы чёрной ножки», в отличие от P. atrosepticum, P. carotovorum subsp. carotovorum. «Аэральная форма черной ножки», увядание и симптомы на листьях появляются позднее, чем при поражении P. atrosepticum, P. carotovorum subsp. carotovorum, P. wasabiae и возможно, поэтому поражение Dickeya spp. называется медленным увяданием.
При поражении P. atrosepticum и Dickeya spp. заболевание распространяется от материнского клубня на стебель. Бактерии способны передаваться через столоны со стеблей развивающимся клубням. При большом количестве инфекционного начала гниль может развиваться в точке прикрепления клубня сначала на небольшом участке, а затем распространиться на весь клубень. Клубни могут загнивать при хранении на земле и в хранилище (рис.3 В).
Если на клубнях содержится значительное количество бактерий P. atrosepticum, P. carotovorum subsp. carotovorum, Dickeya spp. или на них есть заселенные бактериями ранки, то на клубни быстро загнивают. Если у клубней отсутствуют ранки, то поражение клубня начинается с ткани вокруг чечевичек. Сначала пораженная ткань вокруг чечевичек имеет комковатую структуру и кремовую окраску. Пораженная ткань резко отличается от здоровой ткани. Постепенно пораженная ткань чернеет. При сильном загнивании клубня жидкость, содержащая экссудат бактерий попадает на здоровые клубни в хранилище, заражая их. Часто клубни, пораженные бактериальной гнилью, вторично заселяются грибами и другими бактериями. После этого подтвердить, что первичной причиной загнивания клубня стала «черная ножка» становиться затруднительно. Характерным симптомом поражение «черной ножкой» является присутствие запаха селедки, хотя часто при раннем поражении бактериями запах может и не появляться. Следует отметить и ещё раз подчеркнуть, что ранее в Европе симптомы «черная ножка» на стеблях связали с P. atrosepticum. Однако недавние исследования показали, что P. carotovorum subsp. carotovorum, «P. carotovorum subsp. brasiliensis», P. parmentieri sp. nov, P. wasabiae вызывают такие же симптомы (Picard C. et al., 2019).
Вследствие постоянного пересмотра таксономического положения и сложности диагностики возбудителей в растительном материале и поливной воде в Европе запущен ряд исследовательских проектов по изучению фитопатогенов, вызывающих «черную ножку».
Так, в настоящее время ЕОКЗР через программу Euphresco и Euphresco-II координирует ряд международных среднесрочных фитосанитарных проектов по изучению бактерий, вызывающих «черную ножку» картофеля:
Работы по проекту проводились международным консорциумом организаций с участием национальных экспертов в своей области. Каждая организация финансировала участие своих национальных экспертов в проектах.
В исследованиях, выполненных в рамках этих проектов, были получены важные результаты. Так, например, в исследовании, проведенном в 2013-2015 гг.,(Euphresco-II, 2015; van der Wolf et al., 2016) было установлено, что «P. carotovorum subsp. brasiliensis» и P.atrosepticum были наиболее вирулентными видами и вызывали заболевание растений при инокуляции семенных клубней суспензией бактерии (106 КОЕ/мл) в 75–95 % случаев, D. solani, P. wasabiae — от 5 % до 25 % случаев (Euphresco-II, 2015; van der Wolf et al., 2016). При инокуляции P. carotovorum subsp. carotovorum и D.dianthicola развитие заболевания было относительно небольшим. Совместная инокуляция семенных клубней «P. carotovorum subsp. brasiliensis» и D. solani привело к такому же развитию заболевания, что и при инокуляции только «P. carotovorum subsp. brasiliensis» (Euphresco-II, 2015; van der Wolf et al., 2016). Однако совместная инокуляция «P. carotovorum subsp. brasiliensis» и P.wasabiae привело к уменьшению развития заболевания (Euphresco-II, 2015; van der Wolf et al., 2016). Присутствие патогенов в дочерних клубнях было подтверждено ПЦР в «реальном времени» с использованием TaqMan проб.
Вследствие того, что в нашей стране пока не налажено планового мониторинга посадок картофеля разных репродукций, пост- и предуборочного досмотра клубней семенного картофеля с использованием современных методов будет особо интересен опыт Шотландского научного совета сельскохозяйственных наук (SASA), приведённый в этих проектах (Euphresco, 2013; Euphreso-II, 2015). Так как территория Шотландии обладает статусом ЕС «Территория для выращивания картофеля высших категорий» и позволяет выращивать семенной картофель высоких репродукций высокого качества, регион вкладывает значительные средства в научные исследования и мероприятия по предотвращению интродукции и акклиматизации опасных патогенов. По данным из окончательного отчета по проекту (Euphresco, 2013) можно сделать некоторые выводы об организации проверки картофеля в Шотландии. За сертификацию семенного картофеля в Шотландии отвечает Шотландский научный совет (SASA), который является подразделением Директората по сельскому хозяйству и сельской экономики Шотландского правительства и органом по сертификации в рамках схемы классификации семенного картофеля, что позволяет проводить проверку всего семенного картофеля нешотландского происхождения на Dickeya. Досмотры посадок картофеля проводятся официальными инспекторами от НОКЗР Великобритании. При предпосадочном досмотре от каждой партии картофеля отбирается образец, состоящий из 600 клубней (не 200 клубней как обычно). По данным из окончательного отчета по проекту (Euphresco-II, 2015) в период вегетации дважды проводится досмотр вегетирующих растений, отбор растений с симптомами поражения «черной ножкой» картофеля и отправка их в лабораторию SASA. Отдел по бактериологии SASA проводит рутинную диагностику картофеля как на карантинные виды (кольцевую гниль, бурую гниль картофеля, Dickeya spp.), так и на РНКВО (Pectobacterium spp.). Также в этом отделе проводится диагностика картофеля на эти патогены в рамках ежегодного мониторинга посадок семенного картофеля и водоемов. Клубни картофеля предбазисных категорий проверяют после уборки урожая. При плановой проверке рек для анализа выбираются те водоемы, воду из которых использовали для орошения картофеля и/или которые находились неподалёку от очагов заболевания.
В России добровольную сертификацию картофеля и мониторинг посадок и посадочного материала на «черную ножку» проводит Российский сельскохозяйственный центр (Россельхозцентр).
В целях предотвращения накопления инфекции и борьбы с «черной ножкой» рекомендуется использование сертифицированного здорового посадочного материала в соответствии с межгосударственными (ГОСТ 33996-2016) и региональными стандартами.
Для производителей картофеля весьма желательно соблюдение комплекса агротехнических мероприятий, направленных на снижение инфекции в полях и посадочном материале, например, соблюдение севооборота, отказ от протравливания клубней путем погружения, внесение сбалансированных норм органических и минеральных удобрений. Так, для семенного картофеля рекомендуется внесение удобрений с соотношением N:P:K 1:1–1,2:1,6–2, а для продовольственного картофеля — 1:0,8–1:1,5–1,8. Для снижения травмируемости клубней рекомендуется внесение кальциевой селитры. Некоторые приемы агротехники (лущение стерни, глубокая зяблевая вспашка и др.) способствуют минерализации растительных остатков, которые могут быть источником первичной инфекции. Для уменьшения повреждения растений в поле рекомендуется создание технологической колеи. Снижению инокулюма способствует борьба с сорными растениями, вредителями (нематодами, проволочниками, колорадским жуком и др.). В сорных растениях может в неблагоприятный период может сохраняться инфекция и впоследствии передаваться молодым растениям весной, а также в период вегетации. Вредители могут быть потенциальными переносчиками инфекции и ослаблять растения, нанося им раны, которые впоследствии могут стать «воротами для инфекции». При уборке следует использовать более щадящие приемы выкопки, транспортировки и сортировки. При закладке клубней на хранение следует провести ряд профилактических и фитосанитарных мероприятий, а также соблюдать правильные режимы хранения клубней.
Для исследователей и разработчиков нормативных документов проведение научных исследований по изучению свойств популяции фитопатогенов, создание устойчивых сортов и сертификация семенного картофеля в России с учетом передового научного опыта может способствовать устойчивому развитию картофелеводческой отрасли в рамках подпрограммы «Развитие селекции и семеноводства картофеля в Российской Федерации» Федеральной научно-технической программы развития сельского хозяйства на 2017–2025 года (Подпрограмма No 559, 2018).
Полный список.