Индуцирование устойчивости огуречных растений (Cucumis sativus L.) к фузариозному увяданию в условиях защищенного грунта

 

 

УДК: 635.63.632.4.631.234

На правах рукописи

 

 

 

 

Гамаль Ашур Ахмад Мохамед

 

 

 

 

 

Индуцирование устойчивости огуречных растений (Cucumis sativus L.) к фузариозному увяданию  в условиях защищенного грунта

 

 

 

 

 

Автореферат

 

диссертации на соискание ученой степени доктора философии (Ph.D.)

 по специальности 6D081100 – защита и карантин  растений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Республика Казахстан

Алматы 2011

Работа выполнена в Казахском национальном аграрном университете

 

 

 

Научные консультанты:	доктор биологических наук, профессор, академик НАН РК Сагитов Абай Оразович
	профессор патологии растений, университет Бинха, факультет сельского хозяйства, АРЕ Абду Махди Мохамед Махди
Рецензенты:	доктор сельскохозяйственных наук, профессор Сарбаев Амангельды Таскалиевич   доктор сельскохозяйственных  наук, профессор Байракимов Сагидолла Избасарович

 

Защита диссертации состоится «03» августа 2011 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета при Казахском национальном аграрном университете по адресу: 050010, г. Алматы, пр. Абая 8. 1-ый корпус, ауд. 82.

 

 

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке КазНАУ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    Ученый секретарь                         

     д. с.-х. н., доцент                                                        Тлеукулов А.Т.

 

                  

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Общее содержание работы: В диссертационной работе отражены данные научных исследований по использованию биотических и абиотических агентов для индуцирования устойчивости огурцов к фузариозному увяданию в тепличных условиях. Применение наиболее эффективных биотических агентов и тестирование их эффективности позволяет сократить использование фунгицидов против фузариозного увядания огурцов в открытом и защищенном грунте.

Актуальность темы. Огурцы (Cucumis sativus L.) являются одними из наиболее важных овощных культур, которые относятся к семейству тыквенных. Экономическое значение этой культуры проявляется, как и в местном потреблении, так и с целью экспорта. Огурцы выращивают и в открытом, и в защищенном грунте. Выращивание овощных культур в защищенном грунте позволяет продлить их вегетационный период и защитить от неблагоприятных условий, а также болезней и вредителей.

Огурцы являются одними из важных овощных культур в Египте, а также Казахстане. Египет занимает восьмое место в мире по производству огурцов, в 2008 г. здесь было собрано 595732 тонн огурцов. Казахстан занимает 17 место в мире по производству данных овощей, в 2008 г. в республике было собрано 268010 тонн огурцов. Мировое производство огурцов в 2008 г. составило 40млн. тонн (http://www.FAO.org).

Огурцы поражаются многими грибными патогенами и Fusarium oxysporum Schlechtend. Fr. является одним из наиболее важных из них. По данным Казахстанских ученых [Кулбыбаев 1974, Илюхин 1982, Карбозова 1993], гриб Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum вызывает значительные потери урожая огурцов в теплицах республики. Использование химических средств защиты от этого заболевания оказывает отрицательное влияние на качественные показатели урожая огурцов, поэтому разработка альтернативных подходов в решении данной проблемы является актуальной.

В настоящее время перспективным направлением является использование методов индуцирования устойчивости растений к болезням. Применение которых активизирует физиологические и биохимические процессы и повысит сопротивляемость растений к болезням. В качестве индукторов используют биотические и абиотические агенты. Положительное действие их доказано на многих культурах [Misaghi 1982, Lyon и Newton 1991]. В Казахстане анологичные исследования до настоящего времени не проводились.

Диссертационная работа выполнена в 2008-2011 в Казахском национальном аграрном университете, Казахском научно-исследовательском институте защиты и карантина растений и Университете Бинха, Факультете сельского хозяйства, Арабская Республика Египет.

Цель и задачи исследований. Цель работы - использование биотических и абиотических агентов для индуцирования устойчивости огурцов к фузариозному увяданию и изучение механизма их действия на биохимические и анатомические показатели огуречного растения.

В соотвествии с указанной целью на исследования поставлены следующие задачи:

1.Изоляция и идентификация гриба возбудителя фузариозного увядания

огурцов и тестирование его патогенности.

2. Изучение антагонистических свойств грибов и бактерий, а также химических индукторов на рост мицелия и проростания спор гриба - Fusarium oxysporum.

3. Изучение влияния антагонистических грибов и бактерий на поражение огуречных растений фузариозным увяданием в вегетационных опытах в теплице. 
         4. Изучение влияния химических индукторов на поражение огуречных растений фузариозным увяданием в вегетационных опытах в теплице.

5. Оценка эффективности антагонистических грибов и бактерий, а также химических индукторов против фузариозного увядания в производственных условиях в защищенном грунте.

6. Изучение влияния обработки огуречных растений биотическими и абиотическими агентами на биохимические показатели и анатомические свойства корня огуречного растения.

7. Оценка эффективности биотичеких агентов в коммерческих продуктах против фузариозного увядания в защищенном грунте.

Научная новизна: Впервые в Казахстане изучена возможность использования биотических  и абиотических агентов для индуцирования устойчивости огуречных растений к фузариозному увяданию. Исследован механизм их действия на биохимические и анатомические показатели огуречного растения.

Теоретическая и практическая значимость результатов исследования: Результаты настоящей диссертационной работы могут быть использованы как лекционный материал для общих и специальных курсов, таких как: «Патология растений», «Биологический контроль болезней растений», «Новые тенденции в управлении патологиями растений» и «Динамика устойчивости растений к болезням» в высших учебных заведениях по патологии растений,

- а также  как материал для производства биологических средств борьбы в коммерческих продуктах.

- В результатах диссертации представлена ​​базовая информация, необходимая для объяснения механизма индуцирования устойчивости огурцов против фузариозного увядания.

- Результаты диссертации обеспечивают информационную базу, которая необходима для проведения дальнейших исследований, связанных с индукционной устойчивостью в патологии растений.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Отбор наиболее эффективных биотических и абиотических индукторов против фузариозного увядания в лабораторных условиях.

2. Оценка эффективности отобранных биотических и абиотических индукторов в теплице и в производственных условиях защищенного грунта.

3.Изучения механизма действия отобранных биотических и абиотических агентов на биохимические и анатомические показатели огуречного растения.

4. Оценка эффективности биотических агентов при внесении их в коммерческие продукты.

Апробация практических результатов работы. Основные полученные данные и результаты диссертации докладывались и обсуждались на следующих международных конференциях:

- Республиканская научно-теоретическая конференция «Сейфуллинские чтения 5»  Астана, Республика Казахстан, 2009.

- Международная научно-практическая  конференция «Биологическое разнообразие и устойчивое развитие природы и общества» Алматы, Республика Казахстан, 2009.

-XIII. Чешская и Словацкая конференция по защите растений, Брно Чешская Республика, 2009.

-Инновационное развитие аграрной  науки в исследованиях молодых  ученых. Конференция КазНАУ, Алматы, Республика Казахстан, 2009.

- Республиканская научно-теоретическая конференция «Сейфуллинские чтения 6» Астана, Республика Казахстан, 2010.

- Международная научно-практическая конференция «Интродукция, сохранение биоразнообразия и использования растений» Бишкек, Республика Кыргызстан, 2010.

- Международная научно-практическая конференция «Индустриально-инновационного развития агропромышленного комплекса: Современное состояние и перспективы» Алматы, Республики Казахстан, 2010.

- Республиканская научно-теоретическая конференция «Сейфуллинские чтения 7» Астана, Республика Казахстан, 2011.

Публикации по теме диссертации. Опубликованы 18 статей, тезисов и докладов в журналах и трудах, международных и государственных конференциях. Из них 7 статей были опубликованы в зарубежных журналах. Один из них опубликован в международном журнале "Журнал биологической науки", который имеет импакт-фактор (3.30) в США, и оценивается как высокий уровень научной работы.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 154 страницах компьютерного тескта и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результаты исследований и обсуждение, заключение, резюме на английском, казахском, русском и арабском языках, список литературы включают 308 наименований. Работа содержит 37 рисунков и 43 таблицы.

Автор выражает благодарность своим научным руководителям д.б.н., профессору, академику НАН РК  А.О. Сагитову и профессору А.М.М. Махди и научному консультанту к.б.н., доценту А.А. Джаймурзиной за ценные советы  и помощь при проведении исследований, и также всем сотрудникам «Казахского научно-исследовательского института защиты и карантина растений».

 Я выражаю благодарность всем коллегам факультета сельского хозяйства университета Бинха, Египет

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

 

В обзоре литературы приводится анализ по актуальности  фузариозного увядания огурцов, восприимчивости огурцов-гибридов к фузариозному увяданию. Перспективность использования биотических и абиотических агентов в индуцировании устойчивости. Роль физиологобиохимических аспектов в защитной реакции растений, таких как: фенолы, литических энзимы, окислительных энзимы, изоэнзимы, лигнификация в обработанных корнях растений и анатомические изменения в них.

 

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ  ИССЛЕДОВАНИЙ

 

Исследования проводились в лабораторных условиях, в вегетационных сосудах в условиях теплицы, а также в производственных условиях защищенного грунта. Объектами исследования являлись – фузариоз огурца, его возбудитель гриб Fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum (FOC), гибриды огурца Сена1.

Изоляция и тестирование патогенности гриба, возбудителя фузариозного увядания, проводились согласно триаде Коха, путем изоляции, проверки патогенности и переизоляции, идентификации на основании культуральных и морфологических признаков гриба (Билай, 1977). Вредоносность изучалась по методике Liu et al., (1995).

Антагоностические свойства грибов и бактерий против возбудителя фузариозного увядания изучались в лабораторных условиях по методике Abd-El-Moity (1985) и Bindu & Padma(2009).

Изучение действия 3-х концентрации химических индукторов на устойчивость к фузариозному увяданию проводилось по методике (Bindu и Padma(2009)].

1- Салициловая кислота, щавелевая  кислота, лимонная кислота, аскорбиновая  кислота в концентрациях 2.5, 5.0 и 10.0 мM (семение обработки).

2- К2НРО4 в концентрациях 50, 100 и 200 мМ (семение обработки).

3- CoSO4 в концентрациях 1, 5 и 10 частей на миллион (семение обработки).

4- KMnO4 и CaSO4) в концентрациях 1000, 2500 и 5000 частей на миллион (почва обработки). 

Оценка эффективности индуцирования устойчивости отобранными биотическими и абиотическими агентами против фузариозного увядания огурцов в вегетационных и производственных опытах проводилась согласно методическим указаниям Maurhofer et al., (1995) и Park et al., (1991).

Исследования влияния биотических и абиотических агентов на биохимические показатели, такие как: фенолы, литические энзимы, окислительные энзимы определяли при помощи  ультрафиолетового спектроника (SPECTRONIC 20-D)–спектрофотометра согласно методике Matta & Dimond 1963, Monreal & Reese 1969, Ried & Ogryd-Ziak 1981 и Thomas & Dutcher 1924.

Были определены Изоэнзимы, а также использовался гель многоакриламида electrophoresis, была выполнена исключительно в горизонтальной аппаратной системе 13 мм за минигель плиты (3100 series)  согласно методу, описанному Stegemann et al., 1985. Лигнификация в обработанных корнях растений согласно Bjorkman 1956.

Для исследования анатомических показателей применялись общепринятые методики по приготовлению тонких срезов на микротоме. Срезы исследовали и фотографировали с помощью микроскопа [Johanson 1940]. Эффективность антагонистических штаммов грибов и бактерий на различных материалах-носителях (тальк, крахмал, масло парафин и альгинат натрия) и тестирование их эффективности против фузариозного увядания в защищенном грунте проводилось согласно методикам Fukui et al., [1994] и  Pierson & Weller [1994]. При статистических исследованиях использовали методику Snedecor и Cochran [1989].