Заразиха – за раз…и ха?

До введения подсолнечника в культуру вид заразихи Orobanche cumana был распространен в девственной степи, где паразитировал на полынях морской и австрийской (Artemisia maritima incana Schm. и A. austriacaJacq.) (Бейлин, 1968). Подсолнечник оказался для заразихи более подходящим хозяином. Этот вид паразитирует кроме подсолнечника еще на томатах, капусте, сафлоре, может выживать и за счет сорных растений – на дурнишнике, ромашке, конопле сорной, циклахене. В Северной Америке, на родине подсолнечника, заразихи подсолнечниковой нет, несмотря на то, что посевная площадь подсолнечника более 1 млн га. Нет заразихи и в Южной Америке. Зато в 2015 году там обнаружили на подсолнечнике другой вид заразихи — Orobanche ludoviciana. Так что у них еще все впереди!

Когда корень подсолнечника оказываются рядом с семенами заразихи, ее семена под воздействием корневых выделений подсолнечника прорастают в почве на несколько мм. Семенам для прорастания необходима влажность почвы в пределах 70-85% и температура 16˚С-25˚С. При температуре ниже +10˚С и выше +35˚С семена заразихи не прорастают. Из семечек заразихи вырастает плоский, извилистый нитевидный отросток, который называется гаустория. Он прикрепляется к корням растения-хозяина, прорастая в ризодерму, а потом в древесину корня. Формируется «трубопровод» между сосудистой системой хозяина и паразита. На месте контакта проростка заразихи и корня подсолнечника начинает образовываться утолщение с почками, из которых начинают развиваться побеги заразихи.

Примерно в фазе 10 листьев уже видно влияние заразихи на подсолнечник — кажется, что вянет от засухи, но причина видна, если выдернуть корни. Побеги начинают появляться на поверхности уже через полтора-два месяца.

Заразиха начинает цвести в июне-июле. Цветки собраны в высокие колосовидные соцветия, имеют белый окрас с фиолетово-голубым отливом. Эти растения опыляются дикими пчелами, шмелями и мухами-фитомизами. Примерно 20% семян формируется в результате перекрестного опыления, рекомбинация генов ускоряет появление новых рас паразита. Если опыление с помощью насекомых не прошло, растения способны к самостоятельному опылению. Большая часть семян формируется в результате самоопыления, что способствует распространению наиболее удачных генных комбинаций. Иногда семена образуются в результате апомиксиса (бесполого размножения). На каждом цветоносе формируется до 40 коробочек, одно растение продуцирует 60-100 тыс. семян.

В первый год, когда семена заразихи впервые попали на поле, фермеры часто игнорируют незначительное заражение. Семена заразихи падают и остаются в радиусе около 1 м от материнских растений, они электростатичны и сразу прилипают к почвенным частицам при соприкосновении с ними. Это приводит к появлению очагов инфицирования заразихой, которые с каждым годом увеличиваются и имеют более высокий уровень поражения заразихой в середине. После 3-го или 4-го цикла воспроизведения почва может содержать до миллиарда семян/га и практически все растения подсолнечника на таких полях густо «обрастают» заразихой.

Поселяясь на корнях растений, заразиха обезвоживает и истощает подсолнечник. Поэтому максимальный ущерб паразит причиняет при засушливых условиях, усугубляя действие засухи. На влажных плодородных почвах подсолнечник легче переносит вынужденное соседство с заразихой. Вредоносность заразихи также зависит от количества цветоносов паразита на зараженных растениях. При 30 цветоносах на одном растении урожай семян подсолнечника снижается в 7 раз, а при 60 и более – он почти отсутствует. На одном растении подсолнечника может сформироваться в среднем от 4 до 200 побегов паразита. Экспериментально установлено — в результате поражения 25% растений заразихой урожай подсолнечника составлял 12,1 ц/га, при 36% — 6,2 ц/га, при 87% — 0,1 ц/га.

Существуют гибриды подсолнечника, которые имеют генетическую устойчивость к заразихе. Устойчивые генотипы при проникновении гаустории происходит ускоренное деление камбия и образование слоя лигнина, который препятствует дальнейшему проникновению паразита. В местах прикрепления к корню подсолнечника гаустории заразихи, почки не образуются и сорняк просто не может расти и развиваться.

На протяжении более чем вековой истории возделывания подсолнечника в Украине было три периода, когда сильное поражение посевов заразихой ставило культуру под угрозу исчезновения. Непрекращающаяся сопряженная эволюция паразита и хозяина приводит к появлению новых рас паразита, способных преодолевать иммунитет устойчивых сортов и гибридов. На сегодняшний день в Европе существуют 8 рас заразихи (A, B, C, D, E, F, G, H), которые отличаются по вирулентности и агрессивности к сортам и гибридам подсолнечника. Три последних из них являются самыми вирулентными, они были обнаружены сначала в Испании (1995-1996 гг.), затем в Румынии (1997 г.) и Турции (2006 г.). При этом новые расы вытесняют старые. Например, в течении 10 лет на юге Испании возросла частота рас E и F, а в центральной Испании –рас B и F при снижении частоты расы А (Melero-Vara et al., 2000). В центральной Испании и в Турции выявлена еще и раса G заразихи, превосходящая по вирулентности расы А, В, С, D и Е. И все это «изобилие» рано или поздно, так или иначе окажется в Украине.

Существует несколько методов борьбы с этим растением-паразитом. Наиболее распространенным методом борьбы с заразихой является непрерывная селекция подсолнечника на иммунитет к наиболее вирулентным биотипам заразихи. Это настоящая «гонка вооружений», выигрыш в которой может быть только временным. Настойчиво рекомендуется соблюдение технологии возделывания. Уничтожение сорной растительности, заселяемой этим паразитом, особых вопросов не вызывает. А вот возврат подсолнечника на прежнее место не ранее 6-8 лет воспринимается как фантастика, или как цитата из книги полувековой давности. Наиболее популярным в последнее время химическим методом контроля стало использование гибридов, стойких к гербицидам с д.в класса имидазолинонов. Существуют и биологические методы, гораздо менее популярные, чем перечисленные выше. Например, использование гриба Fusarium orobanches, мушки Phytomyza orobanchia, провокационных посевов культур, стимулирующих прорастание семян заразихи.

ОБРАБОТКА ПОЧВЫ — КОНСЕРВАЦИЯ ПРОБЛЕМЫ?

Семена у заразихи мелкие, но долговечные. И их много — до 500 тысяч на одном растении. Поэтому потомство одного паразита, оказавшегося на поле, может появляться на протяжении 15-20 лет.

Обычно семена заразихи осыпаются недалеко (в радиусе 1-1,5 м) от породивших их растений. На поверхности почвы шансов уцелеть и сохранить всхожесть у них немного. Влага осадков, перепады температур, поражение фузариозом и микроорганизмами почвы безжалостно уменьшают количество всхожих семян. Оставшиеся жизнеспособные семена, которые находятся на поверхности, а не в толще почвы, имеют мало шансов на успех. Ведь они находятся на поверхности, а корни подсолнечника — в почве.

Но обработка почвы, особенно глубокая вспашка с оборотом пласта, создает семенам заразихи благоприятные условия и для сохранения, и для прорастания. Семена заразихи, «зарытые» в почву, сохраняются долго. Ожидая того момента, когда корень молодого подсолнечника нарушит их сон, предвещая «завтрак в постель». Даже если семена оказались в глубоких слоях почвы, очередная вспашка поднимет их обратно в верхние слои почвы. Популярная некогда разноглубинная обработка равномерно распределяет семена заразихи в пахотном слое почве, увеличивая тем самым вероятность их контакта с корнями подсолнечника.

Кстати, сотрудники ВНИИМК обнаружили экземпляры заразихи, цветки которой располагаются не только по всей длине стебля, но и ниже уровня почвы. Эти соцветия способны к образованию плодов и семян. Существует обоснованное предположение, что способность к цветению и созреванию плодов под землей сформировалась под воздействием глубокой вспашки почвы, когда с оборотом пласта семена паразита «зарывали» на глубину до 40 см.

Исследования, проведенные в Испании, подтвердили, что отказ от оборота пласта при обработке почвы уменьшает запас семян заразихи на своих полях. Поэтому «nо-till» и мелкая минимальная обработка почвы предпочтительнее, чем глубокая дисковка или отвальная вспашка.

Междурядная культивация в посевах подсолнечника повреждает или уничтожает основной побег заразихи. Но при этом образуются многочисленные новые побеги из клубеньков. То есть повторяется мотив сказки о борьбе со Змеем Горынычем, у которого вместо одной отрубленной головы вырастает три. Поэтому культивация не уничтожает, а стимулирует паразита. Признак многостебельности у заразихи может генетически наследоваться как полезная для вида мутация, и на полях присутствует определенный процент растений заразихи, способных передавать такой признак по наследству.

Поэтому лучший способ не помогать заразихе — это не пытаться ее «зарыть» вспашкой или уничтожить культивацией.

«ПРОВОКАТОРЫ» И ПРИРОДНЫЕ ВРАГИ ПРОТИВ ЗАРАЗИХИ

Семена заразихи не прорастают сами по себе. Они дожидаются встречи с растущим корнем подсолнечника. Прорастание семени заразихи происходит в непосредственной близости от корня (дистанция не более 3 мм). Только при таком условии проросток заразихи может проникнуть в корень и продолжить своё развитие.

Сигналом для прорастания являются специфические химические соединения, выделяемые растениями (корневые экссудаты, необходимые для поглотительной функции корней). Это стриголактоны: сесквитерпеновые лактоны (у подсолнечника), стригол и 5-дезокси-стригол (также содержится в корневых экссудатах кукурузы). Голландские ученые на 3-м Международном симпозиуме по заразихе (Амстердам, 1994) даже предложили обрабатывать поля синтетическими препаратами линейки GR-24 на основе стригола, для стимуляции прорастания семян заразихи. Препараты показали высокую эффективность в провокации прорастания семян заразихи, но этот способ не используется в производственных условиях из-за высокой стоимости препаратов.

К началу прошлого века семена заразихи успешно прорастали в большом количестве дистиллированной воды, в питательном растворе Кнопа и слабом растворе лимонной кислоты. Но уже к 40-м годам прошлого века изменился «пусковой механизм» прорастания семян заразихи. Семена расы Б в отличие от расы А прорастали только под воздействием корневых экссудатов растений-хозяев и некоторых других культур, не являющихся хозяевами. Стимуляторы прорастания семян заразихи содержатся в корневых экссудатах растений кукурузы, проса, сорго и суданской травы. Именно эти культуры можно использовать для провокации всходов, так как заразиха прорастает, но не может «подстыковаться» к этим растениям и погибает.

И.Г. Бейлин еще в 1940 году провел исследование по стимулированию прорастания семян заразихи корневыми выделениями других растений — салата, льна, сои и кукурузы. Через 24 дня от замачивания семян заразихи в растворе корневых выделений этих культур их всхожесть на салате составляла 13%, льне – 8%, сое – 8%.

Наиболее перспективными «провокаторами» являются кукуруза и сорго. По результатам исследований испанских ученых, применивших этот метод, кукуруза и сорго способствуют уничтожению около половины семян заразихи в почве. С той же целью кукурузу использует в Китае. Используя эти культуры в севообороте с подсолнечником можно таким экологически безопасным (и малозатратным) путём уменьшать количество семян O. cumana в почве. Это также уменьшает вероятность возникновения и быстрого распространения новых мутаций у заразихи.

Но эффект от провокации при использовании различных гибридов кукурузы (и сортов сорго) существенно отличается. Данные исследований (Я.А. Абдуллаева, С.Г. Хаблак 2014) показали, что всхожесть семян заразихи варьировала от 0 до 70% под воздействием корневых выделений 23 гибридов кукурузы. Это связано, вероятно, с различной концентрацией стимулирующих, или с наличием ингибирующих веществ в корневых выделениях различных гибридов кукурузы. Семена заразихи в наибольшем количестве (60-70%) прорастали под воздействием экссудатов из корней гибридов Белозерский 295СВ, Витязь МВ, ПР38Р92 и ДК 315. Плохо прорастали семена заразихи в присутствии корневых выделений гибридов Кадр 267 МВ, Кремень 200 СВ, Любава 279 МВ, Харьковский 329 МВ, Злагода МВ, Одесский 346 МВ, Веселка МВ, Одесский 385 МВ, Одесский 360 МВ, ПР37Д25, Аробаз, Делитоп, ДК 391, ДКС 3511 и ДК 440. Доля проросших семян паразита составляла 5-23,5%. Вообще не стимулировали прорастание семян заразихи экстракты корней гибридов Харьковский 295 МВ, Нива МВ, Флагман и ПР39Д81.

Действие гибридов избирательно, и необходимо проводить предварительное тестирование, как влияют экссудаты их корней на способность к прорастанию семян заразихи, собранных на каждом конкретном поле. Гибрид Белозерский 295 СВ, стимулирующий прорастание 70% семян заразихи, в короткоротационном севообороте уменьшил число цветоносов паразита примерно в 5 раз по сравнению с первыми двумя годами.

Провокационный стимулирующий эффект различных сортов сорго зернового и сахарного (Антонова Т.С., Стрельников Е.А,2014) также значительно отличается. Так, например, семена заразихи из Азовского района Ростовской области (популяция № 44) вообще не прорастали под действием экссудатов корней некоторых образцов сорго зернового (Brigga, Великан, Зерноградское 53 и Лучистое), так же как сахарного (Дебют и Зерноградский янтарь). При этом экссудаты корней сорго зернового Queyras стимулировали прорастание заразихи этой популяции на 58,8%. Сорт зернового сорго Хазине 28 и сорго сахарного Лиственит обеспечил высокий (20-45%) процент проросших семян у трёх популяций заразихи (25,9; 20,0; 44,2%). Сорта суданской травы Анастасия и Александрина, а также просо Гуреевой стимулирует к прорастанию значительный процент семян нескольких популяции. Экссудаты корней изученных культур меньше стимулировали прорастающий эффект семян O. cumana, чем выделения корней подсолнечника (63,8 – 80,5 %). Корни растений подсолнечника выделяют наружу сесквитерпеновые лактоны, обладающие более сильным стимулирующим действием на семена заразихи, чем стриголактоны, имеющиеся у других культур, и искусственный стимулятор GR24.

Таким образом, при правильном подборе «провокаторов прорастания» заразихи можно существенно уменьшить запасы семян этого сорняка в почве. Но большое значение имеет правильный подбор, соответствие гибрида (сорта) культуры конкретной популяции заразихи. Эффективность при правильном и неправильном подборе сортов (гибридов) отличается в несколько раз.

Существуют и другие природные методы уничтожения заразихи. Мушка фитомиза (Phytomyza orobanchiae Kalt.) откладывает яйца в цветки заразихи, и личинка выедает большую часть семян. Как дополнительная мера снижения количества семян заразихи фитомизу необходимо использовать систематически. Так как это ручной труд, то затраты по выращиванию и хранению мушек для производственных условий не всегда себя оправдывают.

Фузариоз, вызываемый грибами из рода Fusarium, может значительно уменьшить популяцию заразихи. Из образцов паразита был выделен и идентифицирован вид Fusarium sporotrichioides, который может значительно повреждать цветоносы заразихи. Однако подсолнечник тоже поражается фузариозом, и заразиха может стать источником сохранения и распространения инфекции.

ХИМИЧЕСКАЯ АТАКА

До недавнего времени надежных гербицидов, уничтожающих заразиху в посевах подсолнечника, не было. В 1970-80х годах единственным «химическим оружием» агронома были препараты с д.в. трифлуралин. Применение Трефлана не только снижало число проростков и цветоносов заразихи, но и сокращало запасы семян этого паразита в пахотном слое почвы Внесение Трефлана под предпосевную культивацию уменьшало число цветоносов заразихи в 3,5-5 раз (Васильев, Баранова, 1974; Ačimovič, 1980). По данным исследований М.И. Цветковой (1977), внесение 3 л/га Трефлана обеспечивало гибель 85-92% растений заразихи. В опытах В.И. Хатнянского (1985) результаты были намного скромнее – погибало примерно 30% растений паразитов.

Ситуация радикально изменилась с появлением гибридов подсолнечника, стойкого к имидазолинонам. Устойчивость к действию гербицида достигается точковой мутацией вследствие чего в белковой молекуле фермента ацетолактатсинтазы аминокислота аспарагин меняется на серин. Фермент ацетолактатсинтаза (ALS) присутствует у многих организмов и катализирует биосинтез аминокислот с разветвленной боковой цепью – валина, лейцина и изолейцина. Имидазолиноновые гербициды, при воздействии на ALS неустойчивого растения, ингибируют биосинтез этих аминокислот на начальных стадиях. Результат — угнетение и гибель. При обработке гербицидом вегетирующих посевов подсолнечника, устойчивого к имидазолинонам, в растения подсолнечника попадает некоторое количество имазапира и имазомокса. «Присосавшаяся» к обработанному подсолнечнику заразиха получает порцию «отравленного» сока с печальными для себя последствиями. Кстати, подобным эффектом обладают и другие д.в класса имидазолинонов. Имазетапир, например. Существует даже патент, описывающий особенности применения препаратов с этим д.в против заразихи подсолнечника. Практическое использование гербицида Юпитер (имазетапир, 100 г/л) с нормой расхода 0,8 л/га на «евролайтинговом» подсолнечнике показало достаточно высокую эффективность препаратов с этим д.в как против сорняков, так и против заразихи.

Для контроля сорной растительности имидазолиноновые гербициды лучше вносить на ранних стадиях развития культуры (2 пары листьев). При этом «вторжение» заразихи в растения подсолнечника обычно проходят позже — от фазы V10 (10 настоящих листьев) до стадии V18 (18 настоящих листьев). Эти стадии развития подсолнечника совпадают со стадией развития заразихи “с” (начальная стадия и видимые почки) и “d” (развитые почки и корни). Поэтому иногда, особенно при выпадении значительного количества осадков после внесения гербицида, заразиха может уцелеть и на «евролайтинговом» подсолнечнике.

В исследованиях Я.Н. Демурина и А.А. Перстенёва (2011) был установлен эффект применения гербицидов с д.в. трибенурон-метил на SURES-B подсолнечнике (СУМО, Экспресс) против заразихи. Выяснилось, что трибенурон-метил угнетает и даже частично уничтожает (до 40-45%) растения заразихи, «присосавшиеся» к обработанному гербицидом подсолнечнику. Контроль заразихи трибенурон-метилом на «гранстароустойчивом» подсолнечнике существенно уступал контролю этого паразита имидазолинонами на «евролайтинговом» подсолнечнике. Тем не менее, обнаруженная активность трибенурон-метила позволяет рассматривать стойкие к этому д.в. гибриды подсолнечника как более защищенные по сравнению с традиционным, «обыкновенным» подсолнечником. Тем более, что вполне возможно комбинировать внесение трифлуралина до посева с обработкой стойкого гибрида трибенурон-метилом по вегетации. Вполне вероятно, что таким способом можно добиться достаточно эффективного контроля заразихи.

РУБЕЖИ ОБОРОНЫ

Для того чтобы обеспечить надежную защиту, еще в Средние Века не ограничивались одним рубежом обороны. Замок защищали не только высокие стены, но глубокий ров и высокий вал перед ними. А тело — не только панцирь, но кольчуга и толстый стеганный поддоспешник. Щит и умение маневрировать (отступать, наступать и уворачиваться) тоже работали как защита. И в этом был резон — любой дополнительный шанс может оказаться тем самым, последним шансом…

Для того чтобы справиться с таким терпеливым (ждет в почве до 20 лет), многочисленным (миллионы семян) и постоянно совершенствующимся (8 рас) противником, использовать только один метод защиты — рискованно. Селекция и генетика могут не угнаться за эволюцией паразита, имидазолиноновый гербицид может быть промыт, а о севообороте…печально помолчим о нереальном. Но если использовать комбинацию нескольких методов, каждый из которых сам по себе не обеспечивает эффективного контроля, то можно надеяться на высокий уровень защиты. Например, комбинация «no-till» технологии (исключает попадание семян в почву), последующей «провоцирующей» культуры — кукурузы, сорго или просо (провоцирует прорастание семян и гибель всходов заразихи), внесение почвенного гербицида с д.в трифлуралин (уничтожает семена и всходы) и посев стойкого к заразихе гибрида. Либо сочетание посева «евролайтингового» подсолнечника с одним или несколькими указанными выше методами. Есть повод для оптимизма…

Александр Гончаров специально для Инфоиндустрии

Читайте нас у Telegram