03.02.2017

Стеблевая ржавчина наносит ответный удар

Излюбленный прием создателей фантастических боевиков – возрождение уже было поверженного злодея. В итоге героям приходится спустя годы вновь бороться с Дракулой, Фредди Крюгером, Годзиллой, Чужим и другими противниками. Теперь, похоже, с давним врагом вновь придется столкнуться специалистам по защите растений.

Эпидемии стеблевой ржавчины злаков не были отмечены в Европе с 1950-х годов. Но, как предупреждают исследователи, болезнь вот-вот вернется на европейские поля. Летом 2016 года вспышка стеблевой ржавчины произошла в Сицилии, причем патогенный гриб, который вызывает болезнь, был представлен новым, необыкновенно разрушительным штаммом. Его споры могут распространиться по остальной территории Европы, остающейся крупнейшим в мире регионом, производящим пшеницу.

Вызывает стеблевую ржавчину злаков грибок Puccinia gramini из отдела базидиальных грибов (Basidiomycota). Он поражает пшеницу, есть также его формы, способные развиваться на ржи, овсе, рисе и ячмене. Затрагивает он также кормовые (тимофеевка, ежа сборная) и дикорастущие злаки. Болезнь охватывает надземные части растения, проявляясь в виде коричневых образований, покрывающих стебли, а затем и листья. Рост патогенного грибка нарушает физиологические процессы в организме растения, поэтому пораженные растения отмирают обычно еще до того, как дадут урожай. Если зерно и образуется, то оно остается недоразвитым. Вспышки стеблевой ржавчины ведут к значительным потерям урожая.

В летний период грибок производит так называемые уредоспоры, способные поражать злаки. К осени на нем появляется другой тип спор (телейтоспоры), предназначенный для зимовки. Следующей весной из телейтоспор развивается особая структура – базидия. На базидиях формируются особые споры, заражающие промежуточного хозяина. Чаще всего это кустарник барбарис обыкновенный, но в этой роли могут выступать также другие представители родов барбарис и магония, а для некоторых разновидностей ржавчины злаков - еще и крушина. С барбариса споры ржавчинного гриба вновь попадают на злаки. Впрочем, у гриба есть и запасной вариант развития, не требующий участия барбариса. Он может перезимовать, если заразит всходы озимой пшеницы. А весной перейдет с нее на яровую.

Тревогу по поводу нового наступления стеблевой ржавчины на Европу подняли ученые из специализированного центра по ржавчине злаков Global Rust Reference Center (GRRC) в датском городе Слагельсе и Международного центра улучшения кукурузы и пшеницы (CIMMYT), штаб-квартира которого находится в мексиканском Тескоко. 2 февраля они выпустили официальное сообщение о новой угрозе. «Мы должны быть осторожны, чтобы кричать "волк" слишком громко. Но это может быть самой крупной вспышкой, которую мы видели в Европе в течение многих лет», – говорит эпидемиолог растений из Кембриджского университета профессор Крис Гиллиган (Chris Gilligan), возглавляющий группу, которая строила модель возможного распространения спор гриба.

В прошлом году стеблевая ржавчина уничтожила десятки тысяч гектаров посевов в Сицилии. Особую тревогу вызывает сообщение исследователей из GRRC, что данный штамм оказался способен заражать десятки различных сортов пшеницы, в том числе и те, которые считались устойчивыми к болезни.

Также ученые сообщают, что в прошлом году на обширных посевных площадях были отмечены случаи другого заболевания – желтой ржавчины пшеницы, вызываемого родственным грибком Puccinia striiformis. Он представлен двумя новыми штаммами. Один был замечен в Европе и Северной Африке, другой – в Восточной Африке и Центральной Азии. Вероятно, они связаны со штаммами, которые в предшествующие годы вызывали обширные эпидемии в Северной Африке и Афганистане. Ожидается, что заявление по поводу распространения ржавчины злаков сделает 3 февраля Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO).

Различные ржавчинные грибки, в том числе стеблевая ржавчина, желтая и бурая ржавчина пшеницы, были серьезной проблемой для растениеводства до 1950-х годов, когда ученым удалось вывести устойчивые к болезням сорта. Появление таких сортов стало одним из важных компонентов так называемой «зеленой революции», обеспечившей повышение урожаев сельскохозяйственных культур по всему миру.

Первые признаки контрнаступления со стороны ржавчины злаков стали заметны в 1990-х и 2000-х годах. Тогда в Африке был отмечен новый штамм стеблевой ржавчины Ug99 (Уганда–1999), распространившийся по Африке и некоторым районам Ближнего Востока. Там он привел к значительному сокращению урожаев. Но до сих пор этот штамм не проникал в регионы, где выращивается основная часть пшеницы: Европу, Северную Америку и Китай. Но вспышка 2016 года в Сицилии свидетельствует о возвращении болезни в Европу. При этом, как отмечает Могенс Ховмёллер (Mogens Hovmøller) из GRRC, он поражает даже сорта твердой пшеницы, которые ранее считались устойчивыми к ржавчине. Однако, по словам ученого, еще пока рано говорить о том, будет ли новый штамм столь же разрушительным, что и Ug99.

Модели, основанные на учете ветров и других погодных условий, которые построила команда Криса Гиллигана совместно с CIMMYT и Метеобюро Великобритании, позволяют предположить, что споры стеблевой ржавчины, выделившиеся во время сицилийской вспышки, могут распространиться по всему Средиземноморью. Это не означает, что обязательно распространится и болезнь. Например, споры могут и не пережить зиму. Но все равно это заставляет задуматься о профилактических мерах.

Новый штамм желтой ржавчины пшеницы, появившийся в Европе, получил предварительное название Pst(new). Он был зафиксирован в 2016 году на Сицилии, в Марокко, Италии и даже в странах северной Европы. Он происходит от штамма, вызывавшего вспышки болезни в 2000-х годах в Северной Африке.

Обычно специалисты по защиты растений фиксировали в Европе один–два новых штамма ржавчинных грибов в год, причем обычно штаммы не были опасно вирулентными. Но с 2010 года, как говорит Могенс Ховмёллер, проникновение патогенных грибов усилилось. Причины этого неизвестны. Они могут быть связаны с более теплой погодой осенью и мягкими зимами. Свою роль могли сыграть изменения в сельскохозяйственной деятельности, например, переход к раннему посеву пшеницы весной. Наконец, распространителями спор могут быть и люди, совершающие поездки в другие страны.

Исследователи надеются, что их предупреждение позволит фермерам среагировать раньше, чем пшеница взойдет на полях Европы весной 2017 года. Пока есть достаточно времени для мониторинга полей и применения фунгицидов, чтобы остановить распространение заболевания. Одновременно стоит увеличить усилия по созданию сортов, устойчивых к новым штаммам. В ближайшее время ученые планируют обратиться в Европейский исследовательский совет с просьбой выделить средства для создания системы раннего предупреждения о ржавчинных заболеваниях злаков.

Максим Руссо

Источники:

1. polit.ru