Биоценотические основы регуляции популяций фитопаразитических нематод

На правах рукописи

МИГУНОВА Варвара Дмитриевна БИОЦЕНОТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РЕГУЛЯЦИИ ПОПУЛЯЦИЙ ФИТОПАРАЗИТИЧЕСКИХ НЕМАТОД Специальность 03.02.11 – паразитология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Москва – 2011

Работа выполнена в лаборатории фитогельминтологии ГНУ Всероссийского научно-исследовательского института гельминтологии им. К.И. Скрябина (ВИГИС).

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор Шестеперов Александр Александрович

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Горохов Владимир Васильевич доктор биологических наук, профессор Кураков Александр Васильевич доктор биологических наук Кулинич Олег Андреевич

Ведущая организация: Центр паразитологии института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН

Защита диссертации состоится «_» 2011 г. на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 006.011.01 при ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт гельминтологии им.

К.И. Скрябина» (ВИГИС).

По адресу: 117218, Москва, ул. Б. Черемушкинская, д.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВИГИС Автореферат размещен на офицальном сайте ВАК РФ Автореферат разослан «» _ 2011 г.

Ученый секретарь Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций, доктор биологических наук, профессор В.К. Бережко Актуальность проблемы Фитопаразитические нематоды вызывают заболевания (фитогельминтозы) сельскохозяйственных, лесных, декоративных, лекарственных и дикорастущих растений.

Фитогельминты широко распространены в природе - известно более видов.

Для контроля численности фитопаразитических нематод в сельском хозяйстве используют химические нематоциды, которые являются частью интегрированной системы защиты растений. Доля рынка таких препаратов может достигать более 60 % (Нидерланды) от общего числа производимых в стране пестицидов (Chitwood, 2003). В Российской Федерации зарегистрировано и рекомендовано 3 нематоцида на основе комплекса авермектинов в борьбе с галловыми нематодами (Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешнных к применению на территории РФ, 2011), которые оказывают влияние только на личинок галловых нематод.

Отсутствуют препараты для борьбы с карантинными объектами, а также с другими фитопаразитическими нематодами.

В настоящее время происходит ограничение использования химических нематоцидов в сельском хозяйстве (Regulation EC № 396/2005). Это определяет необходимость поиска альтернативных экологически безопасных средств борьбы с фитопаразитическими нематодами (Davies, 2009;

Мигунова, Шестеперов, 2010;

Wepuhkhulu, 2011).

Они основаны на использовании природных врагов и антагонистов нематод, таких как хищные нематоды, простейшие, тихоходки, клещи, дождевые черви, бактерии, грибы в сочетании с использованием нематодоустойчивых сортов растений.

Значительные исследования по изучению фауны фитонематод в различных типах экосистем проведены как у нас в стране, так и за рубежом (Парамонов, 1962;

Кирьянова, Кралль, 1969;

Нестеров, 1979;

Соловьева, 1986, Шлепетене, 1986;

Ettama, Bongers, 1993;

Wasilewska, 1994;

Волкова, Ерошенко, Казаченко, 2005;

Груздева, Матвеева, Коваленко, 2004, 2005). Параллельно разрабатывались биологические средства борьбы с фитогельминтами (Сопрунов, 1958;

Косовец, 1972;

Cayrol, 1983;

Теплякова, 1992;

Мацкевич, 1997;

Борисов, 2008) без анализа структурной и функциональной составляющих экосистем, в которые производилась интродукция биоагентов.

Только последние работы (Романенко, 1999;

Романенко и др., 2006, 2008) объединяют эти два направления в одну стратегию биометода, включающую анализ комплексов нематод и использование биологических агентов.

Положительный пример использования энтомофагов и микроорганизмов для биологической защиты растений на основе разработанной системы биоценотической регуляции при управлении численностью вредных насекомых и клещей (Павлюшин, Воронин, 2007;

Павлюшин, 2010) открывает перспективы использования биоценотического подхода для развития нового направления в фитогельминтологии – биоценотической регуляции популяций фитонематод.

Сведений по влиянию организмов-антагонистов на численность нематод мало, но все же они убедительно доказывают значительное снижение популяционной плотности фитогельминтов в почве при определенных условиях, и как следствие этого снижение потерь урожая (Stirling, 1991;

Теплякова, 1999;

Долматов 2005;

Ashoub, Amara, 2010).

Одной из главных причин недостаточного использования биологического метода в борьбе с фитогельминтами является отсутствие данных об экологии организмов-антагонистов (Kerry, 1990;

Khan, Kim, 2005;

Migunova, Shesteperov, 2005). Для выяснения основных факторов, влияющих на взаимодействие между нематодами и организмами-антагонистами, определяющих активность и выживание в почве последних, необходимы наблюдения в естественных и антропогенных экосистемах, лабораторные эксперименты с микрокосмами, вегетационные опыты и испытания в условиях, способствующих развитию фитогельминтозов.

Актуальность проблемы обусловлена необходимостью разработки теоретических основ управления популяциями фитопаразитических нематод, ограничением данных применения биологических методов контроля фитогельминтов и часто противоречивостью результатов их применения.

Востребованность таких разработок вызвана практикой сельского хозяйства - ежегодный ущерб, наносимый фитогельминтами, оценивается в млрд. долларов США (Chitwood, 2003). Наиболее прогрессивной по отношению к фитогельминтам является стратегия управления плотностью популяций этих паразитов (Перевертин, 2006). Она основывается на исследованиях сложных биоценотических взаимоотношений между ними и их врагами и, соответственно, разработке сложных подходов биологической регуляции в экосистемах.

Цель работы – обоснование подхода биологической регуляции популяций фитонематод на основе биоценотических связей с их природными врагами и антагонистами и разработка методологии получения биопрепаратов для борьбы с фитопаразитическими нематодами.

Задачи исследования:

Разработать и обосновать концептуальные основы теории и практики 1.

биологической регуляции фитонематод.

Провести сравнительные исследования в координатах двух 2.

основополагающих компонент: естественные (на примере вторичной сукцессии Центрально-лесного государственного природного биосферного заповедника) – трансформированные (антропогенные) (на примере тепличных хозяйств «Барвиха», «Тепличное» и ОАО «Совхоз весна») экосистемы для анализа перехода комплексов нематод от типичных (эталонных) природных к типично антропогенным экосистемам.

Определить влияние видового разнообразия растений на комплекс 3.

фитонематод и их природных врагов в длительных наблюдениях (на примере модельной агроэкосистемы полевого типа Jena - Experiment, Германия).

Разработать методологию поиска, выделения, поддержания культур 4.

природных врагов и антагонистов фитопаразитических нематод, проанализировать и выявить механизмы и факторы, влияющие на их взаимодействие с нематодами. Создать лабораторные технологии производства препаративных форм.

Провести скрининг штаммов микроорганизмов, обладающих высоким 5.

нематоцидным эффектом по отношению к фитонематодам, антагонистическими действиями в отношении фитогельминтов, фитопатогенных грибов и бактерий, а также обладающих фиторегуляторным эффектом.

Собрать коллекцию фитонематод, их естественных врагов и 6.

перспективных штаммов микроорганизмов из различных регионов, отличающихся почвенно-климатическими условиями.

Оценить биологическую, хозяйственную и экономическую 7.

эффективность биоагентов и биопрепаратов в борьбе с фитопаразитическими нематодами в условиях агроценозов.

Научная новизна.

Сформулирована концепция биологической регуляции фитопаразитических нематод, включающая структурно-функциональный анализ нематодных сообществ экосистем, трофическую специализацию природных врагов и антагонистов, а также биоценотические особенности развития фитогельминтозов.

Впервые осуществлен сравнительный анализ фауны фитонематод естественных биогеоценозов вторичной сукцессии Центрально-лесного государственного природного биосферного заповедника (Тверская обл.) и защищенного грунта тепличных хозяйств «Барвиха», «Тепличное» (Московская обл.) и ОАО «Совхоз весна» (Саратовская обл.). Показано значительное снижение регуляторной функции хищных организмов в экосистемах, как следствие антропогенной деятельности. Вследствие этого рекомендовано искусственно увеличивать долю хищников и паразитов в агробиоценозах путем интродукции организмов животного и микробиологического происхождения.

В модельном опыте по влиянию видового разнообразия (до 60 видов) и функциональных групп (бобовые, злаки, низкорослые и высокие травы) растений на численность и состав фитонематод установлено, что снижение разнообразия растительного сообщества вызывает значительные перестройки нематодного сообщества: уменьшается разнообразие нематод, особенно плотность популяций хищных нематод.

Впервые показано действие нематоцида фостиазата на численность и состав фауны нематод агроценоза полевого типа с детерминированным набором видов растений. Установлено, что фостиазат Нематорин достоверно снижает численность не только фитопаразитических нематод, но также бактериоядных, хищных и нематод со смешанным типом питания. Элиминация нематод при помощи нематоцида продемонстрировала их роль в формировании структуры и функции лугового сообщества посредством изменения конкурентных отношений между растениями разных функциональных групп, а также ослаблении связи между разнообразием и продуктивностью растений.

Подтверждена неоднозначность протекания биоценотических процессов при смешанном фитогельминтозе, и как следствие - усложнение системы биологической регуляции, основанной на использовании биологических агентов, что установлено при совместной инвазии растений сенполии фиалкоцветной фитогельминтами Ditylenchus dipsaci, Aphelenchoides fragariae и Aphelenchoides ritzema-bosi.

Впервые произведен поиск, сбор и выделение в чистую культуру природных врагов фитонематод из почв биогеоценозов с экстремальными климатическими условиями: национальный парк «Сагарматха» (Непал), заповедников «Кедровая падь» (Приморский край), «Столбы» (Красноярский край), Тофаларский заказник (Иркутская область), песчаные почвы Синайского полуострова (Шарм-эш-Шейх).

Впервые нами разработан новый биологический препарат Нематофагин МФ, представляющий собой жидкую культуру нематофагового гриба Arthrobotrys oligospora IG для борьбы с фитопаразитическими нематодами.

Биологический препарат Нематофагин МФ впервые применен в сочетании с почвенными бактериями-антагонистами: Bacillus thuringiensis, Bacillus subtilis, Serratia plymuthica, Pseudomonas chlororaphis, P. putida и паразитическим грибом Paecilomyces lilacinus для борьбы с галловыми нематодами овощных культур защищенного грунта. Применение композиции бактерий-антагонистов и грибов (A.oligospora) значительно увеличило выживаемость и биомассу растений, снизило развитие мелойдогиноза.

Препарат Нематофагин МФ вызывал более позднее формирование самок золотистой картофельной нематоды на корнях растений картофеля за счет нематофагового эффекта хищных грибов, элиминирующих первую волну личинок, выходящих и цист.

Впервые показано, что интродукция хищных организмов (хищных грибов и хищных нематод) в почвенный субстрат при культивировании растений винограда, тыквы и растений огурца вызывала достоверное увеличение популяционной плотности хищных нематод почвенного субстрата.

Эффективность применения Mononchus papillatus и Eudorylaimus carteri для регулирования численности личинок галловых нематод на растениях огурца зависит от популяционной плотности хищных нематод.

Результаты работы позволяют сделать заключение о том, что биоценотический подход с использованием природных врагов фитонематод является новым и перспективным направлением биологического контроля паразитических нематод.

Практическая значимость Создана коллекция хищных почвенных грибов, включающая штаммов, выделенных из почв разных типов и субстратов, растительного и животного происхождения, расположенных в умеренно-континентальном, континентальном, муссоном, тропическо-пустынном и высокогорном типах климата. Большинство штаммов грибов относится к роду Arthrobotrys.

Поддерживаются в культуре грибоядные нематоды: Aphelenchus avenae, Aphelenchoides saprophilus, паразиты растений: Aphelenchoides fragariae, Aphelenchoides ritzema-bosi, Ditylenchus dipsaci, Ditylenchus destructor, Meloidogyne incognita, Meloidogyne javanica, Globodera rostochiensis Ro1, Rotylenchus robustus, Pratylenchus crenatus, Paratylenchus nanus;

хищные нематоды: Mononchus papillatus, Butlerius filicaudatus, бактериоядные нематоды Rhabditis sp., Panagrolaimus sp., хищные грибы рода Arthrobotrys;

бактерии антагонисты: Bacillus subtilis, Bacillus thuringiensis, Serratia plymuthica, Pseudomonas chlororaphis, Pseudomonas putida, которые используются для изучения экологических моделей паразит-хозяин, хищник-жертва, конкурентных взаимоотношений и разработки биологических средств защиты сельскохозяйственных растений от вредителей.

Материалы диссертации могут быть использованы при разработке и планировании мероприятий по биологической борьбе с фитопаразитическими нематодами в естественных и искусственных агроэкосистемах.

Результаты работы вошли в следующие нормативно-технические документы: 3 патента (14,15, 16), Методика культивирования хищных грибов (одобрена комиссией по «Нематодным болезням сельскохозяйственных растений» отделения защиты растений Россельхозакадемии 04 ноября 2004 г.) (4), Технологический регламент на опытную партию биологического препарата Нематофагин МФ для борьбы с галловой нематодой в защищенном грунте (24), Технические условия на биопрепарат Нематофагин МФ для борьбы с галловой нематодой, Методические рекомендации на способ производства биопрепарата Нематофагин МФ для борьбы с галловой нематодой в защищенном грунте (одобрены комиссией по «Нематодным болезням сельскохозяйственных растений» отделения защиты растений Россельхозакадемии 26 января 2011 г.) (12) Материалы диссертации используются в курсе чтения лекций Дармштадского технического университета (Германия), МГУ и РГАЗУ.

Апробация. Результаты работы были представлены на II,VI и VII международных нематологических симпозиумах (Москва, 1997;

2005;

Петрозаводск, 2007), на Всероссийской научной конференции «Взаимоотношения паразита и хозяина» (Москва, 1998), на II Всероссийском совещании по почвенной зоологии (Москва, 1999), на 9 международном симпозиуме по микробной экологии (Амстердам, 2001), на Международном симпозиуме «Структура и функции почвенной микробиоты" (Марбург, 2003), на конференции «Теория и практика борьбы с паразитарными болезнями» (Москва, 2007;

2011), на конференции: Биоразнообразие и экология паразитов наземных и водных ценозов. (Москва, 2008), на конференции:

«Диверсификация в защите растений» (Ла Гранд Мотт, 2008), на конференции:

Трофические взаимоотношения в почве (Упсала, 2009), на Втором международном научно-практического совещании: «Паразитические нематоды растений» (Большие Вяземы, 2010), на международной конференции:

Биологическая защита растений, как основа экологического земледелия и фитосанитарной стабилизации агросистем (Краснодар, 2010).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 43 печатные работы, в том числе 11 - в журналах, рекомендованных ВАК РФ и 5 - в журналах, включенных в базы данных Web of Science, Scopus, Web of Knowledge, PubMed.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Концепция регуляции популяций фитопаразитических нематод строится на воссоздании биоценотических процессов.

2. Выделяются существенные отличия, проявляющиеся в значениях показателей общей численности, состава и трофической специализации сообществ нематод, формирующихся в естественных биоценозах и антропогенных экосистемах.

3. Методология и технология получения и применения препарата Нематофагин МФ основывается на использовании хищного гриба Arthrobotrys oligospora IG для снижения численности инвазионных личинок галловых и цистообразующих нематод в почве.

4. Регуляция популяций фитопаразитических нематод носит комплексный характер, включающий использование биологических агентов, элиминирующих паразита на стадии яиц, инвазионных личинок и взрослых особей, а также композиционное сочетание бактерий, нематод, бактерий и хищных грибов, хищных и паразитических грибов, оказывающих влияние не только на паразита, но и на растение-хозяина.

Личный вклад автора. Диссертация является результатом многолетних научных исследований автора. Исследования по анализу фауны нематод полевых агроценозов явились частью глобального международного многолетнего проекта по биоразнообразию (Jena-experiment). Работа по выделению, идентификации и экспериментальным исследованиям бактериальных штаммов-антагонистов проведена совместно с Бумажкиным Б.А., Бызовым Б.А. и Рябченко Н.Ф. на кафедре биологии почв МГУ. Работа в тепличном комбинате «Матвеевское» выполнена совместно с главным агрономом хозяйства Лычагиной С.В. Картирование теплиц комбината «Барвиха» проведено с Котовой В.В.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, изложения результатов экспериментов и их обсуждения, заключения, выводов, списка литературных источников, приложений. Работа изложена на 319 страницах текста, иллюстрирована 43 рисунками, включает 57 таблиц, 1 картограмму.

Список литературы состоит из 407 наименований, из них 273 - зарубежные.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность Авдиенко И.Д., Бумажкину Б.А., Бутенко К.О., Бутову Е., Бызову Б.А., Волковой Т.В., Дмитриевой Л.Г., Добровольской Т.Г., Зиновьевой С.В., Козырь Е.Г., Котовой В.В., Кузьмичеву А.А., Куракову А.В., Лычагиной С. В., Максимовой Т.В., Марфениной О.Е., Романенко Н.Д., Рябченко Н.Ф., Самойловской Н.А., Удаловой В.Б., Удаловой Ж.В., Хрусталеву А.В., Чернову И.Ю., Nico Eisenhauer, David Chitwood, Gerrit Spaas, Stefan Scheu за помощь в экспериментальной работе и обсуждение результатов. Борисову Б.А. за предоставление культуры паразитического гриба Paecilomyces lilacinus.

Отдельно мы выражаем благодарность Шестеперову А.А. за консультирование настоящей работы.

Проведение исследований было поддержано грантами РФФИ (проекты 99 04-48000-а, 02-04-49049-а, 02-04-63063-к, 03-04-06514-мас, 06-04-48557-а, 07 04-10091-к, 07-04-01566) и German Science Foundation (FOR 456).

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ В обзоре литературы анализируются достижения в области изучения биоценотического значения фитонематод, их природных врагов и антагонистов, а также попытки биологического контроля фитопаразитических нематод. Обзор включает следующие разделы: Фитонематоды, Биоценотическое значение фитонематод, Контроль фитопаразитических нематод, Хищные нематоды, Хищные грибы, Паразитические грибы, Бактерии-антагонисты.

МАТЕРИАЛЫ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Исследования, составившие основу настоящей работы, проведены на кафедре биологии почв факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова (1997-2011 гг.), в лаборатории фитогельминтологии ВИГИС (2003-2011гг.), в 2001 г. – во Франции (лаборатории Аgriphyto, Phytex, Serail, AGPM), в 2005 г. – в Дармштадском Техническом Университете (Германия).

Объектами исследования служили паразитические нематоды растений, их природные враги и антагонисты: бактерии, грибы, нематоды.

Растения. В вегетационных, тепличных опытах и в открытом грунте использовали растения огурца (Cucumis sativus), тыквы (Cucurbita pepo), картофеля (Solamium tuberosum), салата (Lactuca sativa), ячменя (Hordeum vulgare), томата (Solanum lycopersicum), кукурузы (Zea mays), лука (Allium cepa), моркови (Daucus carota), сенполии фиалкоцветной (Saintpaulia ionantha).

Растения, используемые в Jena-Experiment, были представлены 60 видами традиционно используемых в сенокосных лугах, которые были разделены на функциональные группы: злаки (16 видов), низкорослые травы (12 видов), высокие травы (20 видов) и бобовые (12 видов) (Roscher et al., 2004).

Фитопаразитические нематоды. Исследования проведены со следующими фитогельминтами: золотистая картофельная цистообразующая нематода Globodera rostochiensis (Wollenweber, 1923) Behrens,1975;

южная галловая нематода Meloidogyne incognita (Kofoid et White, 1919), Chitwood, 1949 северная M. hapla Chitwood, 1949;

арахисовая M. аrenaria (Neal, 1889) Chiwood, 1949;

яванская M. javanica (Treub, 1885), Chitwood, 1949, стеблевая нематода Ditylenchus dipsaci (Khn, 1857) Filipjev, 1936;

земляничная нематода Aphelenchoides fragariae (Ritzema Bos, 1890) Christie 1932, хризантемная нематода A. ritzema-bosi (Schwartz, 1911) Steiner 1932;

рисовая листовая нематода A. besseyi Christie, 1942.

Хищные нематоды. Культивирование нематод, питающихся яйцами (путем заглатывания и высасывания их содержимого), личинками, взрослыми особями и седентарными формами осуществляли инокуляцией выделенных из почв нематод на агаризованные среды Чапека и картофельный агар. В чашки Петри раскапывали суспензию сапробиотических нематод, которые являлись жертвами хищных нематод.

Бактерии-антагонисты. Бактерии выделяли из почвенных образцов и растений. Идентификацию бактерий осуществляли согласно стандартным микробиологическим методам (Bergey, 1994) с последующей идентификацией генов 16S РНК (Vandamme et al. 1996).

Хищные грибы. Селективным методом на среду Гетчинсона с целлюлозными фильтрами было выделено 248 штаммов хищных грибов из почв и растительных субстратов различных экосистем (Великанов и др., 1980).

Культуры грибов поддерживали в лаборатории на среде Чапека с 1% дрожжевым экстрактом с добавлением молочной кислоты (4 мл/л среды).

Способность ловить и утилизировать бактериоядных нематод Caenorhabditis elegans была установлена при их совместном культивировании на картофельном агаре.

Паразитические грибы. Гриб Paecilomyces lilacinus был любезно предоставлен сотрудниками Центра Паразитологии РАН в виде споровой суспензии грибного препарата.

Почвы. Почвы для выделения микроорганизмов отбирались в различных типах экосистем Московской, Владимирской, Смоленской, Саратовской областях, в горных системах Восточного Саяна, из почв заповедника «Кедровая падь», песчаных почв Синайского полуострова и Национального парка «Сагарматха».

Методы. Выделение живых нематод из почвы производили модифицированным методом Бермана (Ruess, 1995) или центрифугированием в растворе сахарозы (Southey, 1986). Выделенных нематод подсчитывали под световым микроскопом, идентифицировали по анатомо-морфологическим признакам и относили к различным трофическим группам согласно классификации Йитса (Yeates et al., 1993): 1) фитонематоды (фитопаразитические), 2) потребители гиф грибов (грибоядные), 3) потребители бактерий, одноклеточных эукариот и детрита, 4) хищники и 5) нематоды со смешанным питанием. Использовали определители: Кирьянова, Крааль (1969), Элиава (1982,1984), Gooday (1959), Bongers (1994). Подсчитывали количество каждой группы в нематокомплексе почв и почвенных субстратов.

Экспериментальная работа. Фауну естественных и трансформированных экосистем исследовали в почвах агроценозов и фитоценозов вторичной сукцессии, формирующихся при зарастании лесом сельскохозяйственных угодий (Центрально-лесной государственный биосферный заповедник, Тверская обл.). Исследовали образцы почв картофельного поля (монокультура), луга косимого (доминирует Alopecurus pratensis), луга, зарастающего древесными и кустарниковыми растениями в течение 10 лет (ива, береза, ель;

травянистый ярус: Dactylis glomerata, Poa pratensis, Hypericum maculatum, Vicia cracca, Equisetum sylvaticum,), смешанного леса (50-60 лет) (береза, ольха, ива, ель, лещина;

травянистый ярус : Lychnis flos-cuculi, Stellaria media, Veronica chamedrys, Cerastium sp., Equisetum sulvaticum, Galeopsis speciosa, Angelica sylvestris, Deschampsia caespitosa) и ельника-кисличника (100 120 лет;

травяно-кустарничковый ярус: Oxalis acetosella, Rubus saxatilis, Dryopteris linnaeana, зеленые мхи). Выделенные нематоды были отнесены к родам.

Состав нематод тепличных грунтов анализировали в тепличных хозяйствах Московской и Саратовской областях, производя отбор образцов буром или лопатой на глубине 25-30 см.

Изучение влияния видового разнообразия растений на структуру нематокомплекса было проведено в рамках обширного полевого эксперимента Jena-Experiment. Исследование проводили в долине реки Заале, северная часть г. Йена (Тюрингия, Германия). Опыт был заложен в мае 2002 года, как типичное луговое сообщество Центральной Европы с мезофильной растительностью и видовым разнообразием, традиционно используемым в сенокосных лугах. 60 видов растений использовали для закладки эксперимента.

Градиент из 1, 2, 4, 8, 16 и 60 видов рассматривали, как варианты. Также учитывали функциональные группы растений (злаки, бобовые, высокие и низкорослые травы): 1, 2, 3 и 4 функциональные группы. Всего было заложено 82 блока 20м20м. Блоки были разделены на 4 категории, в сответствии с изменением почвенных характеристик. Каждый блок содержал одинаковое количество подблоков с определенным количеством видов (Roscher et al., 2004).

В эксперименте при анализе проб было обнаружено 8181 особей нематод, из них 7387 экземпляров идентифицированы до уровня рода (4079 – фитопаразитических, 1293 - бактериоядных, 1183 - грибоядных, 129 - хищных, 703 - со смешанным питанием).

Отдельно в общем эксперименте был заложен опыт, целью которого было проанализировать действие химического нематоцида на численность и состав нематод. В каждом блоке рандомизировано были выбраны два подблока 1м1м - с нематоцидом и без (контроль). Почву обрабатывали 3 раза в год широко используемым нематоцидом фостиазатом (Tobin et al., 2008) в гранулированной форме (Nemathorin, Syngenta Agro GmbH, Maintal, Germany).

Для изучения влияния питательной среды на хищную активность нематофагового гриба A.oligospora использовали среду Чапека с 1 % дрожжевым экстрактом, мелассу (25% раствор) и пивное сусло. На вышеперечисленных средах были наработаны жидкие препараты. Полученные препараты разбавляли водой и вносили в вегетационные сосуды, с инвазионным фоном галловых нематод 215 личинок на растение. У растений проводили морфо-метрические измерения: высота, число листьев, цветов, завязей, площадь листовой пластинки длина и степень развития корневой системы по 3-х бальной шкале. В конце эксперимента определяли биомассу надземной и подземной частей растений, число и биомассу плодов, развитие мелойдогиноза по 10 балльной шкале, число галлов на корнях, общую численность и состав нематод.

Конкурентные отношения фитогельминтов Ditylenchus dipsaci, Aphelenchoides fragariae и A. ritzema-bosi исследовали при искусственном заражении сенполии фиалкоцветной нематодами. Паразитических нематод вносили в розетки в виде суспензии по 100 экземпляров в опыт с моноинвазией и по 50 особей – при смешанной инвазии. После 5 месяцев выращивания, от каждого растения отбирали листья, имеющие признаки аномального развития, измеряли, фотографировали. Вороночным методом выделяли нематод из листьев, определяли их вид, подсчитывали количество взрослых и личиночных форм.

Анализ действия хищных нематод на нематодофауну почвенного субстрата и пораженность растений мелойдогинозом проводили в вегетационных сосудах 0,7 л на растениях огурца. В качестве контрольного варианта рассматривали растения огурца, высаженные в субстрат с естественным инвазионным фоном галловых нематод. В опытные варианты добавили 20 и 40 г мхов рода Sphagnum. 20 г сфагнума содержало - 500 особей Eudorylaimus carteri, особей Pungentus sp., 50 особей Mononchus papillatus.

Опыт по анализу влияния грибных препаратов, представленных мицелиальной и конидиальной стадиями развития A.oligospora IG, на заражнность картофеля золотистой картофельной нематодой проводили в вегетационных сосудах объмом 0,75 л. В вегетационные сосуды засыпали окультуренную супесчаную почву, заражнную G. rostochiesis (популяция из Владимирской области, патотип Ro1). Инвазионная нагрузка составляла ± 2500 яиц и личинок на сосуд. Затем в сосуды высаживали клубни картофеля восприимчивого к ЗКН сорта – Красная роза. Препараты из конидий (концентрация 106 конидий/мл) и мицелия (концентрация 500 мг/мл) объмом 75 мл вносили в сосуды. Проводили учты численности самок глободер на коме почвы, регистрировали число белых и жлтых самок.

Испытание опытной партии препарата Нематофагин МФ, полученной согласно технологическому регламенту (24), в условиях защищенного грунта для борьбы с галловыми нематодами проводили в теплице № агропромышленного комплекса «Барвиха». В теплице во втором блоке было произведено предварительное картирование с целью выявления степени заражения грунта галловой нематодой. После анализа блока, были отобраны участки с одинаковой степенью поражения галловой нематодой. Эти участки, общей площадью 28 м2, были обработаны Нематофагином МФ в концентрации 250 мг мицелия/л, из расчета 200 мл/лунка. В течение вегетации регистрировали высоту растений, кол-во завязей и плодов, биомассу огурцов.

Достоверность и обоснованность результатов подтверждены проведенной статистической обработкой экспериментальных данных с применением компьютерных программ «STATISTICA 6.0» и «SAS V9.1» (SAS Institute Inc., Cary, USA).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 1. Теоретические основы биологической регуляции популяций фитонематод В последнее время в практике защиты растений развивается стратегия биометода, основанная на реализации закона биоценотического равновесия в агроэкосистемах, т.е. эколого-биоценотической коадаптации вредных и полезных видов и популяций, которые, взаимодействуя между собой в биоценотическом процессе, создают временное биоценотическое равновесие в агросистемах на уровне экономических порогов вредоносности (Павлюшин Воронин 2007).

Создание концепции биологической регуляции популяций фитонематод основывается на знаниях структуры и функционирования экосистем. При переходе от природных сообществ к агроценозам происходят изменения в структуре и функциональных связях компонентов экосистем, которые могут привести к увеличению популяционной численности фитопаразитических нематод, и как следствие - поражению и гибели растений. Вследствие этого, целесообразно, воссоздавать в агроценозах биотические взаимодействия и процессы, которые являются ключевыми в естественных экосистемах.

Биологическая регуляция фитопаразитических нематод строится на возможности управления популяционной численностью фитогельминтов человеком. Антибиоз, хищничество, паразитизм и конкуренция являются основными типами взаимодействий, регулирующими популяционную плотность нематод и их естественных врагов и антагонистов.

По аналогии с понятием триотрофа, используемым исследователями ВИЗР (Шапиро и др., 1979;

Воронин, 1992), с позиций фитогельминтологии агробиоценоз можно охарактеризовать иерархией трех уровней: первый – флористический (культура и сопровождающие ее сорняки, микориза), Второй – паразитический (паразитические нематоды растений и грибов) – консументы I порядка, Третий – паразитоценологический (хищники, паразиты и антагонисты нематод) – консументы II порядка (Рис. 1).

Поскольку растение является продуцентом, обеспечивающим жизнь всех гетеротрофов трофической цепи, именно оно определяет во многом специфику связанных с ним фитогельминтов, сапробиотических нематод, хищников и паразитов. Фитогельминтам присущ дуализм - способность выступать в роли вредителя, то есть прямого ассимилянта продуктов фотосинтеза, так и в роли фитопатогена, вызывающего заболевание – фитогельминтоз. Это находит практическое выражение в категориях экономических порогов вредоносности и развития фитогельминтозов.

Важной особенностью агробиоценоза является его саморегуляция, в основе которой лежит механизм обратной связи, то есть воздействие объекта регулирования на регулятор. В результате такой регуляции стабилизируется система «популяция растенияпопуляция фитогельминтапопуляции их врагов», а при е снижении возрастает популяция фитогельминтов.

Культура Сорняки Фитогельминты- Фитогельминты вредители патогены Хищники, Хищники, Паразиты, Паразиты, Антагонисты Антагонисты 3 Рис. 1 Иерархия трех уровней агробиоценоза (4): 1 – флористический, 2 – паразитический (паразитические нематоды растений и грибов), 3 – паразитоценологический (хищники, паразиты и антагонисты нематод) В качестве регуляторов плотности популяций фитогельминтов выступают два блока - иммунно-генетический (характеристика растения-хозяина) и паразитоценологический (хищники, паразиты, антагонисты). Механизм обратной связи срабатывает на уровне каждого из блоков: растение – фитогельминт и фитогельминт – хищник, паразит, антагонист.

В подсистеме «фитогельминт – хищники, паразиты, антагонисты» биологические агенты могут воздействовать в период нахождения фитогельминтов в почве, ризосфере, в некоторых случаях внутри тканей растения-хозяина. Когда возбудитель фитогельминтоза проник в растение, тогда эффективность воздействия биологических агентов резко снижается.

В целом же, благодаря этим механизмам, в агроэкосистемах достигается тот или иной уровень воздействия фитогельминтов на растения и биологических агентов на возбудителей фитогельминтозов или эктопаразитических корневых нематод.

Биоценотическая регуляция - многофакторное явление. Каждый из структурно-функциональных блоков, входящих в агробиоценоз, представляет собой сложную динамическую систему со своим внутренним регуляторным механизмом, находящимся под постоянным воздействием факторов внешней среды. Очень важным является то, что каждый из этих блоков и все они вместе могут находиться под контролем человека и испытывать его управляющее влияние.

Универсальный характер биоценотической регуляции в созданных человеком экосистемах обнаруживается в защищенном грунте. В теплицах и оранжереях сконструирована и функционирует биоценотическая система, состоящая из четырех структурно-функциональных блоков. Первый блок – грунт, который может включать в себя почву, компост, торф, в других случаях это может быть: смесь размельченной коры, опилок, стружек или одного перлита. Второй блок – это культивируемые растения. Третий блок - вредные консументы – вредители, возбудители болезней. Четвертый блок состоит из специально привнесенных в теплицы нематофагов и микробов-антагонистов.

Фитогельминты в защищенный грунт могут попадать с компонентами грунта, посадочным материалом, с воздухом и водой, а также при нарушении профилактических и карантинных требований.

Формирование экосистемы теплиц в защищенном грунте идет иначе, чем это происходит в природе или полевых агроценозах. В защищенном грунте этот процесс в большей мере зависит от деятельности человека. Возделываемые в теплицах культуры в условиях тепло- и влагообеспеченности создают огромную массу пищевого и энергетического вещества. Эти условия благоприятны для развития фитогельминтов и фитопатогенов, которые при заносе в теплицы начинают размножаться при отсутствии сопротивления среды: естественных врагов, разнообразие которых крайне мало. Образуется система «растение-фитогельминты, фитопатогены», которая может быть нестабильной, если сорт культуры восприимчив. В этих условиях фитогельминт имеет тенденцию к быстрому и, часто, резкому увеличению численности, поскольку она не регулируется, как это имеет место в природе.

Поэтому возникает необходимость химических обработок и (или) формирования блока биологических регуляторов, т.е. применение биометода, как главного блока фитосанитарной оптимизации тепличных агробиоценозов.

К настоящему времени блок биологических регуляторов нематод в теплицах может быть сформирован за счет изыскания и освоения естественных врагов и антагонистов вредителей и возбудителей болезней тепличных культур из природных и агробиоценозов.

Пример биологической регуляции фитогельминтов в защищенном грунте может быть контроль развития мелойдогиноза. Если рассматривать мелодойгиноз, как процесс биоценотический, то он не сводится к процессу, в котором участвуют только хозяин и патоген. Растения и нематоды тесно связаны с почвой, населенной многочисленными представителями микрофлоры, микро- и мезофауны.

Биологическая регуляция мелойдогин включает контроль развития паразита на всех стадиях его развития от яйца до взрослых особей. На первых стадиях развития, когда инвазионные личинки мигрируют в почву к корням растений, они могут стать жертвами хищных нематод и хищных грибов, это же относится впоследствии к мигрирующим самцам. При проникновении мелойдогин в растения, когда формируются самки с яйцевыми мешками, их численность могут сокращать нематоды сем. Dorylaimidae, высасывающие содержимое яиц, и грибы, паразитирующие на самках и яйцах. На последующих стадиях развития заболевания, когда активизируются сапробиотические процессы, переходящие в бактериозы и микозы, необходимо использовать организмы, подавляющие развитие бактериальных и грибных заболеваний, а также выделяющие вещества, обладающие фитостимулирующим эффектом. Это могут быть, например, бактерии антагонисты, относящиеся к родам Bacillus, Pseudomonas, Serratia (Рис. 2).

Инвазионные личинки ГН ХГ Интенсивное I развитие мелойдогин внедрение ХН Корни растения Интенсивное ПГ II развитие растения Некротические очаги Гибель мелойдогин Б-А III Сапробиотические очаги Миграция инвазионных личинок Нематоды в почву сапробионты ФСТ Бактериоз, микоз Рис. 2. Регуляция популяций галловых нематод при развитии мелойдогиноза, как биоценотического процесса. ХГ – хищные грибы, ХН – хищные нематоды, ПГ – паразитические грибы, Б-А – бактерии-антагонисты, ФСТ – фитостимуляция, ГН –галловые нематоды.

Биологическим регулятором подвижных стадий мелойдогин в теплицах могут быть хищный нематофаговый гриб Arthrobotrys oligospora (действующий агент препарата Нематофагин МФ (20)) и хищные нематоды Butlerius filicaudatus, Seinura sp., Mononchus papillatus и Eudorylaimus carteri (25).

Элиминация неподвижных стадий развития мелойдогин возможна при помощи паразитического гриба Paecilomyces lilacinus (23) и бактериальной композиции, включающей: Bacillus subtilis, Serratia plymuthica, Pseudomonas chlororaphis, Pseudomonas putida и B. thuringiensis (19).

Итак, для регуляции фитопаразитических нематод в агробиоценозе необходимо воссоздавать и стимулировать процессы хищничества, паразитизма и антагонизма, направленные по отношению к фитогельминтам. Если природные враги и антагонисты нематод присутствуют в агросистемах, то нужно создавать условия, способствующие их размножению.

2. Сравнительный анализ фауны нематод естественных и антропогенных экосистем Конкретный организм часто ведет себя различно в разных экосистемах.

Эта изменчивость связана с тем, что организм взаимодействует с другими компонентами экосистемы (Одум, 1986).

Анализ и моделирование многоуровневых взаимоотношений в естественных экосистемах являются ключевыми для понимания причин увеличения численности паразитических нематод в агросистемах и механизмов, лежащих в основе их регуляции при помощи природных врагов и антагонистов.

Только применение многоуровневых исследований – от простых моделей - к более сложным, позволит установить основные движущие силы процессов, обуславливающих устойчивость экосистем (биоценотических процессов) и как результат, возможность контроля и управление численностью нематод.

2.1. Изучение фауны нематод естественных экосистем Естественные сообщества Центрально-лесного заповедника были выбраны для экспериментов, как ненарушенные местообитания нематод и их природных врагов. Вторичная сукцессия антропогенных экосистем представлена луговыми ассоциациями, смешенным лиственным лесом, переходящим в климаксный ельник-кисличник.

В дерново-подзолистых почвах при вторичной сукцессии фитоценозов, зарастании лесом луга, четко прослеживается возрастание микробной биомассы, обусловленное увеличением количества грибного мицелия (Кураков, Давыдова, 2005;

Благодатский и др., 2008).

В составе нематодного комплекса луга косимого преобладающие роды нематод относятся к бактериоядным Acrobeloides (14%), Rhabditis (15%) и грибоядным – Aphelenchus (12%) и Tylenchus (15%) (Табл. 1). Доминирующие позиции в комплексе этого биоценоза разделены между нематодами, питающимися бактериями и грибами, что коррелирует с данными по составу биомассы бактерий (47% от общей биомассы) и грибов (53%) в этом сообществе. В биоценозах луга зарастающего и смешанного леса наблюдается значительное увеличение разнообразия растений по сравнению с начальными стадиями сукцессии (28 и 32 вида растений соответственно).

Табл. 1. Состав и относительное обилие нематод в дерново-подзолистой почве (гор. А1, Апах.) биоценозов Центрально-лесного государственного биосферного заповедника Луг Луг Картофельное Смешанный Ельник, Род косимый, зарастающий, поле,% лес,% % % % Alaimus 6 2 Prismatolaimus Monhystera Monhistrella Plectus 20 5 5 Wilsonema Clarcus Mylonchulus 1 2 Anatonchus Prionchulus Prodorylaimus 2 2 Mesodorylaimus 5 2 3 Eudorylaimus 5 Dorylaimus 2 1 3 Thonus Aporcelaimus Pungentus 2 2 5 Teratocephalus 4 Cephalobus Acrobeles 2 3 Acrobeloides 6 14 12 Cervidellus Chiloplacus 2 Panagrolaimus 10 3 Panagrellus Mesorhabditis Rhabditis 4 15 2 1 Diplogaster 1 1 Diplogasteritus Aphelenchus 12 Paraphelenhus Aphelenchoides 5 8 2 Seinura 1 2 Aglenchus Filenchus 2 4 Malenchus 5 2 Ditylenchus 5 Tylenchus 7 15 5 18 Helicotylenchus Pratylenchus 4 1 4 Paratylenchus 1 36 24 Meloidogyne J2 Dorylaimidae J. Tylenchidae juv. Tylenchidae В этих разнообразных растительных сообществах луга активно развиваются фитопаразитические нематоды. Так, в биоценозе зарастающего луга доля паразитов растений достигает 43%, а в почве смешанного леса – 24% (Табл. 2).

Это свидетельствует о наличии пищевой базы для паразитов в луговых ценозах. В их нематодных комплексах доминируют нематоды-паразиты растений рода Paratylenchus (36% и 24% соответственно для луга зарастающего и смешанного леса).

1, 0, Ельник 1, 0, ФП Б Г Х СМ 0, 3, 2, Смешанный лес 3, 3, 4, 1, 0, Луг зарастающий 4, 5, 9, 0, 0, Луг косимый 2, 2, 0, 1, 0, Картофельное поле 4, 10, 0, 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12, особей /г почвы Рис. 3 Численность нематод различных трофических групп (ФП – фитопаразитических, Б - бактериоядных, Г - грибоядных, Х - хищных и СМ – со смешанным типом питания) в биоценозах вторичной сукцессии Табл. 2. Эколого-трофические группы нематод в горизонте А1 биоценозов Центрально- лесного государственного биосферного заповедника Фито паразити- Бактериоядные, Грибоядные, Хищные, Смешанное Биоценоз ческие, питание, % % % % % Картофельное 4 64 25 0 поле Луг косимый 4 40 40 2 Луг зарастающий 43 26 21 2 Смешанный лес 24 23 20 15 Ельник 6 14 35 11 Преобладание фитопаразитов в луговых ценозах подтверждают данные других авторов (Соловьева, 1986;

Yeates, Bongers, 1999). В микробиоте ельника-кисличника доминируют грибы, что обуславливает значительное увеличение численности нематод рода Tylenchus, питающихся грибами и корневыми волосками растений (30%) и нематод со смешанным питанием рода Eudorylaimus (15%) (Табл. 1).

Таким образом, на примере растительных сообществ вторичной сукцессии, формирующихся при зарастании лесом сельскохозяйственных угодий, отмечено, что при переходе от агроэкосистем (картофельное поле, косимый луг) к ненарушенным экосистемам (смешанный лес, ельник) наблюдается значительное увеличение доли хищных и всеядных нематод, обладающих регуляторным эффектом на другие трофические группы нематод (Табл. 2).

2.2 Эколого-трофический состав нематод в тепличных грунтах При анализе образцов из тепличного хозяйства Саратовской области ОАО «Совхоз весна» средняя численность нематод составила 3,9±0,5 особей на 1г тепличного грунта. Средняя численность личинок галловых нематод составила 1,2 особей на 1г тепличного грунта, остальные нематоды были представлены родами Acrobeloides, Rhabditis, Butleriellus, Helicotylenchus, Panagrolaimus (Рис.

4).

Анализ субстрата из теплиц после пропаривания показал, что эта процедура не дает полной элиминации личинок галловых нематод и они становятся источником инвазии и причиной развития мелойдогиноза. Хищные нематоды в тепличном грунте после пропаривания не обнаружены.

4% 10% 5% 28% 32% 21% Panagrolaimus ЛГН Acrobeloides Rhabditidae Butleriellus Helicotylenchus Рис. 4. Данные о составе комплекса нематод грунтов, из под растений томата «Силуэт» тепличного комбината ОАО «Совхоз Весна»., не пропаренная Теплица №4. ЛГН – личинки южной галловой нематоды.

Анализ грунтов тепличных хозяйств Московской области также подтвердил, что фауна хищных нематод защищенных грунтов бедна. Нематоды сем.

Mononchidae не были выявлены в обычном тепличном субстрате, представители сем. Dorylaimidae встречали редко и в малом количестве. Только хищных нематод рода Butlerius (сем. Diplogasteridae) часто регестрировали в тепличном субстрате, и они могут рассматриваться, как потенциальные агенты биологического контроля галловых нематод.

Отсутствие хищных нематод в тепличных грунтах способствует распространению мелойдогинозов в защищенном грунте. Повышение численности хищных нематод сем. Diplogasteridae представляет практический путь ограничения заболеваний растений, вызываемых галловыми нематодами.

Итак, агроэкосистемы отличаются от природных биоценозов не только меньшими запасами бактериальной и грибной биомассы в почвах (Кураков, Давыдова, 2005;

Благодатский и др., 2008), но и плотностью популяций хищных нематод, что представляется ключевым для биологического регулирования численности фитонематод.

2.3 Изучение влияния видового разнообразия растений на структуру нематокомплекса луговых сообществ (модельная агроэкосистема Jena Experiment, Германия) При анализе почв модельного опыта Jena-Experiment из первой и второй группы блоков были выделены нематоды 53 родов, из третьей – 56, из четвертой – 62 (группы блоков отличались друг от друга физико-химическим составом, обусловленным удалением от русла реки Заале).

Нематоды принадлежали к следующим трофическим группам:

бактериоядные (Acrobeles, Acrobeloides, Alaimus, Bastiania, Cephalobus, Cervidellus, Chiloplacus, Monhystera, Panagrolaimus, Pelodera, Plectus, Rhabditis, Tripyla, Wilsonema, Cylindrolaimus, Diploscapter, Eucephalobus, Mesorhabditis, Monhystrella), фитопаразитические (Aglenchus, Boleodorus, Coslenchus, Criconema, Criconemoides, Filenchus, Helicotylenchus, Hemicycliophora, Lelenchus, Malenchus, Paratylenchus, Pratylenchus, Psilenchus, Rotylenchus, Tylenchorhynchus, Tylenchus, Trichodorus, Anguina), хищники (Anatonchus, Discolaimus, Miconchus, Mononchus, Mylonchulus, Seinura), грибоядные (Aphelenchoides, Aphelenchus, Diphtherophora, Ditylenchus, Ecphyadophora, Paraphelenhus), со смешанным питанием (Aporcelaimellus, Diplogaster, Dorylaimus, Eudorylaimus, Mesodorylaimus, Prodorylaimus, Pungentus, Labronema).

Из функциональных групп растений только присутствие злаков влияло отрицательно на плотность бактериоядных нематод (-37%). Спустя 5 лет после закладки эксперимента было зарегистрировано достоверное увеличение численности грибоядных (F=7,87;

P 0.05) и хищных нематод (F=4,52;

P 0.05) с увеличением видового разнообразия растений.

Результаты эксперимента подтверждают гипотезу о том, что снижение разнообразия растительного покрова в агроценозах вызывает снижение численности хищных нематод, и как следствие – снижение регуляторной роли последних в экосистеме.

2.4. Изучение влияния нематоцида фостиазата на структуру нематокомплекса Исследование действия химических нематоцидов в основном показано по отношению к фитопаразитическим нематодам культурных растений (Скарбилович, Бурштейн, 1985;

Шлепетене, 1986;

Chellam et al., 1988;

Indicula et al., 1988;

Chitwood, 2003). Результаты опытов противоречивы. В некоторых исследованиях продемонстрировано, что применение химических нематоцидов приводит к значительному снижению численности микроорганизмов и сапробиотических нематод с одновременным увеличением фитогельминтов (Chellam et al., 1988;

Indicula et al., 1988). Это увеличение популяционной плотности нематод-паразитов растений исследователи связывали с гибелью их естественных врагов (Perry, 1953) или как следствие улучшения роста растений (Singh, 1970).

В нашем исследовании модельного полевого опыта мы предположили, что применение химических препаратов снижает численность не только целевой группы – фитопаразитических нематод, а также оказывает влияние на другие экологические группы нематод, играющих огромную роль в функционировании экосистем.

В опыте Jena-Experiment общая численность нематод составила 29± особей/г сухой почвы. Фитопаразитические нематоды преобладали среди других трофических групп (35% фауны), группа бактериоядных нематод также была многочисленна (29%), грибоядные, всеядные и хищники составили соответственно 16%, 15% и 5% от общего числа нематод.

Внесение нематоцида значительно снизило общую численность нематод ( 42%). Особенно этот эффект отразился на фитопаразитических нематодах ( 63%) и хищниках (-79%). Численность бактериоядных (-17%) и всеядных ( 44%) также значительно уменьшилась в вариантах с применением нематоцида, на численность грибоядных нематод внесение нематоцида не оказало значительного влияния (Табл. 3).

Таким образом, продемонстрировано и доказано достоверное влияние нематоцида Нематорина на общую численность нематод, а также хищных, бактериоядных и всеядных нематод.

Химические препараты карбоматы и органофосфаты, используемые для контроля фитопаразитических нематод, значительно снижают численность хищников и бактериотрофов. Это может привести к снижению скорости круговорота питательных элементов и естественной регуляции фитогельминтов в агроэкосистемах.

Применение нематоцида в растительном сообществе с детерминированном набором видов растений доказало значительное влияние нематод на формирование растительного покрова, посредством изменения конкурентных отношений между растениями и ослаблении связи, определяющей зависимость между разнообразием растений и продуктивностью растительного сообщества.

Анализ трофической структуры нематодных комплексов естественных и антропогенных экосистем, влияния разнообразия растений и химических обработок на нематодные сообщества показывают значительное снижение регулирующей роли хищных нематод в агроценозах.

Снижение численности микроорганизмов в агроэкосистемах косвенно указывает на необходимость поиска и внесения антагонистов и врагов фитонематод из природных биогеоценозов в созданные человеком экосистемы.

Табл. 3. Определение эффекта влияния нематоцида Нематорина на общую численность нематод (особей/г сухой почвы) и их трофические группы:

фитопаразитические, бактериоядные, грибоядные, хищники и всеядные (F- и P значения ANOVA).

Численность нематод Общая численность Фитопаразиты Бактериоядные Грибоядные Хищные Всеядные нематод F P F P F P F P F P F P 80.07.001 8.57 0.010 12.47 0.003 4.98 0. 1.05 0. 58.17. Значимый эффект (P 0.05) отображен жирным шрифтом. = снижение численности нематод 3.Поиск и выделение врагов и антагонистов фитонематод в природных и агроэкосистемах При поиске и выделении природных врагов и антагонистов фитонематод мы предположили, что выделенные из природных и антропогенных экосистем бактерии, грибы и нематоды будут обладать нематоцидными, нематофаговыми, а также фиторегуляторными (второй блок в регуляции фитогельминтов) свойствами.

Особое внимание при поиске и выделении микроорганизмов уделяли разнообразию и экстримальности экосистем, из которых производили выделение.

Проанализирована хищная активность 15 изолятов хищных грибов, скорость роста, возможность культивирования и отобраны 4 наиболее эффективных штамма Arthrobotrys oligospora IG11, IG12, IG15, IG17. Из образцов почв, а также больных растений выделено 300 культур бактерий, создана коллекция из 20 штаммов и была протестирована их антагонистическая активность по отношению к фитопатогенным микроорганизмам. Отобраны наиболее перспективных штаммов: Bacillus subtilis, B. thuringiensis, Serratia plymuthica, Pseudomonas chlororaphis и Ps. putida, которые в дальнейшем использовали в лабораторных, полевых и тепличных исследованиях (14, 15).

Выделенные из почв нематоды Mononchus papillatus Bastian, 1865, Eudorylaimus carteri Bastian, 1865 и Butlerius filicaudatus Mayl, поддерживали на голодном агаре с добавлением бактериоядных нематод сем.

Rhabditidae. Определен субстрат – мхи рода Sphagnum sp., в котором 65% от фауны нематод составляли хищные нематоды родов Eudorylaimus, Pungentus, Mononchus.

4. Анализ механизмов взаимодействия фитонематод с врагами и антагонистами Факторы, влияющие на взаимодействие фитогельминтов и их естественных врагов и антагонистов, можно разделить на абиотические, биотические и антропогенные.

Среди абиотических факторов наиболее значимые для получения биологических препаратов на основе хищных грибов являются температура, кислотность и состав питательных сред, на основе которых идет наращивание препарата (Cayrol, 1975, 1983;

Migunova, Byzov, 2005).

4.1. Изучение влияния состава питательной среды на нематофаговую активность хищных грибов к личинкам галловых нематод Состав препаративной формы во многом определяет качество биопрепарата:

длительность хранения, способность агента биоконтроля выживать и размножаться в окружающей среде, способы и эффективность применения (Panchaud 2009, Павлюшин и др., 2010).

Состав питательных сред, использованных для выращивания микроорганизмов, значительно влиял на рост и развитие нематофаговых грибов. Наибольшая биомасса мицелия была получена на среде Чапека с 1% дрожжевым экстрактом (490 мг/л) для сред на основе мелассы и сусла этот показатель был меньше (365 и 418 мг/л соответственно).

Фаунистический анализ субстрата показал, что личинки галловых нематод не выделялись в варианте с внесением препарата на основе среды Чапека с 1% дрожжевым экстрактом, в вариантах с препаратами на средах сусло и мелассе инвазионные личинки выделялись. Внесение препарата Нематофагин МФ на мелассе стимулировало развитие бактериоядных нематод рода Rhabditis sp. и хищных нематод рода Seinura sp. В варианте с Нематофагином МФ на сусле в почвенном субстрате зарегистрированы хищные нематоды рода Butlerius sp., а в варианте с Нематофагином МФ на среде Чапека с 1% дрожжевым экстрактом выделены хищные нематоды рода Dorylaimus sp.

(Табл. 4).

Одной из причин отмеченного наличия хищных и бактериоядных нематод в вариантах с внесением препаратов хищных грибов может быть стимуляция размножения почвенных бактерий веществами, входящими в состав питательных сред.

Зарегистрировано значительное снижение степени поражения корневой системы мелойдогинозом на 40% для варианта Нематофагин МФ на среде Чапека с 1% дрожжевым экстрактом и 30% для препарата Нематофагин МФ на сусле. В контроле развитие заболевания составило 55%.

Среди биотических факторов онтогенетическая фаза, специфичность, популяционная плотность являются определяющими при взаимодействии фитонематод с их врагами или антагонистами (3, 4, 25). При совместной инвазии растений несколькими видами нематод численность определенных видов фитогельминтов может снижаться или возрастать. Такие изменения численности могут влиять на развитие фитогельминтозов, а также являться определяющими для выбора агента биологического контроля.

Табл. 4. Фаунистический анализ почвенного субстрата на 70-ые сутки в вегетационном эксперименте по влиянию состава среды на эффективность препарата Нематофагин МФ.

Вариант Нематофагин Контроль Состав нематод Контроль, МФ, Нематофагин Нематофагин без M.incognita Чапек с 1% МФ, меласса МФ, сусло M.incognita дрожж. экстр.

Plectus sp. 0 0 166 0 Butlerius sp. 17 0 0 0 Seinura sp. 0 0 100 332 Dorylaimus sp. 0 0 125 8 Rhabditis sp. 33 25 166 415 Onchulus sp. 17 8 0 0 Cephalobus sp. 42 17 0 0 Aphelenchus avenae 8 0 0 8 Meloidogyne incognita, 0 8 0 17 личинки Общая численность нематод/100 см3 116 58 556 780 субстрата 4.2. Изучение влияния межвидовой конкуренции на численность фитонематод Примерами взаимоотрицательного влияния между видами, принадлежащих к одной экологической группе нематод могут быть Steinernema feltiae и Heterorhabditis bacteriophora, Bursaphelenchus xylophilus и Bursaphelenchus mucronatus и др. Причиной отрицательного взаимоотношения может являться конкуренция за пищевые ресурсы, используемые двумя видами совместно (Aydin, Susurluk, 2004;

Vincent et al., 2008).

Ранее нами были продемонстрированы конкурентные отношения между тремя видами нематод Aphelenchus avenae, Aphelenchoides besseyi и A.

saprophilus при совместном культивировании за пищевой ресурс, представленный грибом A.tenuis (30).

Для анализа влияния межвидовой конкуренции на развитие фитогельминтов были проведены лабораторные эксперименты по изучению взаимоотношения трех видов фитогельминтов Ditylenchus dipsaci, Aphelenchoides fragariae и A. ritzema-bosi при моно- и совместной инвазии у растений узумбарской фиалки.

Совместная инвазия двумя видами нематод практически во всех случаях вызывает значительную степень поражения листовой пластинки растений фитогельминтозами (Рис. 5).

При совместной инвазии численность фитонематод достоверно ниже для стеблевой, земляничной и хризантемной нематод, по сравнению с моноинвазией этими видами (Рис. 6).

Межвидовая конкуренция у нематод проявляется, когда несколько видов развиваются в условиях дефицита определенного ресурса, необходимого для роста и развития нематод. В данном исследовании таким фактором является пищевой ресурс, представленный растениями Saintpaulia ionantha.

% Контроль Х С З С+З С+Х Рис. 5. Степень развития фитогельминтоза на растениях фиалки сорта Sapphire Ise. (Х) - хризантемная нематода, (З) - земляничная нематода, (С) – стеблевая нематода, (С+З) и (С+Х) совместная инвазия стеблевой нематоды с земляничной и хризантемной нематодами Таким образом, взаимоотношения между фитопаразитическими нематодами, например межвидовая конкуренция в процессе развития фитогельминтоза, может определять состав и численность фитогельминтов.

Этот факт биотической регуляции необходимо учитывать при проведении мероприятий по биологической борьбе с нематодами. Так как доказана специфичность хищных грибов по отношению к разным группам нематод (Boag,1988;

Мигунова и др., 2003), то результаты биотических взаимоотношений между фитогельминтами являются определяющими для применения соответствующих биологических агентов, регулирующих численность данного вида.

Численность нематод, ос./лист 10 ) ) Х ль ) С ) З +Х +Х +З +З ро (С (С (С С нт З( Х С C Ко Рис. 6. Численность фитопаразитических нематод в листьях растений сенполии сорта Sapphire Ise. (Х) - хризантемная нематода, (З) - земляничная нематода, (С) – стеблевая нематода, С (С+З) – численность стеблевой нематоды при совместной инвазии с земляничной нематодой, З(С+З) численность земляничной нематоды при совместной инвазии со стеблевой нематодой, С(С+Х) численность стеблевой нематоды при совместной инвазии с хризантемной нематодой, Х(С+Х) –численность хризантемной нематоды при совместной инвазии со стеблевой нематодой.

4.3. Изучение влияния популяционной численности хищников на эффективность снижения развития мелойдогиноза Попытки использовать хищных нематод в качестве средства биологической борьбы с паразитическими нематодами предпринимались разными исследователями (Zakaullah, Khan, 2006), но данные экспериментов неоднозначны, и требуют дополнительного исследования взаимоотношения между хищником и жертвой.

В эксперименте, целью которого было провести анализ действия хищных нематод на пораженность растений мелойдогинозом при внесении хищных нематод Eudorylaimus carteri, Pungentus sp. и Mononchus papillatus установлено, что на 72 день эксперимента в варианте с хищными нематодами растения были на 16 и 44% меньше поражены мелойдогинозом, чем в контроле (степень развития заболевания 80%). Биологическая эффективность препаратов хищных нематод ХН1 и ХН2 составила 20 и 55% соответственно (Табл. 5).

Установлена нематофаговая активность хищных нематод по отношению к личинкам галловой нематоды (Табл. 6). Количество личинок M. incognita в ризосфере растений огурца в контрольном варианте было в 8 и 4 раза выше, чем в варианте с хищными нематодами. В варианте с максимальной численностью хищных нематод зарегистрировано также увеличение доли хищных нематод Butlerius, которые наравне с хищными нематодами Eudorylaimus carteri могли питаться личинками галловой нематоды (Табл. 6).

Показано, что внесение хищных нематод Eudorylaimus carteri, Pungentus sp.

и Mononchus papillatus в почвенный субстрат снижает степень развития мелойдогиноза на растениях огурца. Эффект зависит от количества инокулированных в субстрат животных.

Наши результаты подтверждают данные американских исследователей (Bilgrami et al., 2008), которые в полевом опыте продемонстрировали достоверное снижение численности фитопаразитических нематод и увеличение численности хищных нематод при обработке почвы препаратом хищных нематод Mononchoides gaugleri.

Табл. 5. Влияние хищных нематод на степень развития мелойдогиноза и морфологические показатели растений огурца.

Кол-во Развитие Развитие Высота, БЭ*, % Варианты листьев, корневой мелойдогиноза, см шт. системы, балл % Контроль 71±8 16±1 2 ХН1 57±5 12±2 2,6 64 ХН2 43±8 12±3 2,7 36 * - БЭ – биологическая эффективность, хищные нематоды: ХН1 – 650 особей /сосуд, ХН2 – 1300 особей/сосуд 5. Скрининг штаммов микроорганизмов c нематофаговой, бактерицидной, фунгицидной и фиторегулирующей активностью Критериями для отбора изолятов микроорганизмов, выделенных из почвы и больных растений, были способность проявлять нематоцидную, нематофаговую, бактерицидную, фунгицидную, фиторегулирующую активностью, а также способность колонизировать семена растений.

Бактерии Pseudomonas chlororaphis VKPM B-8060, P. putida VKPM B-7958, Serratia plymuthica VKPM B-7957 и Bacillus subtilis VKPM B-7960 были отобраны в лабораторных опытах на основе антагонистической активности по отношению к фитопатогенным бактериям: Agrobacterium tumefaciens, Corynebacterium insidiosum, C. michiganese, Erwinia carotovora, Pseudomonas syringae, Xanthomonas campestris, и грибам: Alternaria dauce, Botrytis cinerea, Fusarium graminearum, F. solani, F. oxysporum, Helminthosporium sativum, Phoma Табл. 6. Влияние внесения хищных нематод Eudorylaimus carteri, Pungentus sp.

и Mononchus papillatus на состав и относительное обилие нематод в ризосфере растений огурца.

хищные хищные Состав нематод Контроль, % нематоды 1, % нематоды 2, % личинки Meloidogyne incognita 61 7 Butlerius 29 35 Eudorylaimus 3 0 Acrobeloides 4 8 Rhabditis 0 41 Panagrolaimus 0 1 Dorylaimus 0 1 Aphelenchus 1 0 Aphelenchoides 0 5 Plectus 2 0 Tylenchus 0 3 Число особей/100 см3 субстрата 1072 560 хищные нематоды: 1 –650 особей /сосуд, 2 – 1300 особей/сосуд Табл. 7. Выявление хищной активности у лабораторных штаммов гриба Arthrobotrys oligospora на картофельном агаре по отношению к нематоде Caenorhabditis elegans.

Кол-во пойманных нематод Кол-во ловчих органов (на 100 мм2) (на 100 мм2) Штамм Живые Мертвые Кольца Сети Arthrobotrys oligospora 3 дня после прибавления нематод 93 ± 22 41 ± 11 1500 ± IG11 57 ± 7 97 ± 16 35 ± 49 169 ± IG 15 ± 6 45 ± 7 19 ± 3 7 ± IG 34 ± 3 63 ± 5 36 ± 5 28 ± IG 35 ± 7 108 ± 16 67 ± 21 1700 ± IG-стандарт betae, Piricularia oryzae, Pythium aphanidermatum, Rhyzoctonia solani, Sclerotium rolfsii, Trichoderma spp., Verticillium dahliae и Whetzelinis trifoliorum (40, 41).

Из выделенных изолятов нематофаговых грибов отобраны 4 штамма Arthrobotrys oligospora IG11, IG12, IG15, IG17, обладающих наиболее высокой нематофаговой активностью (Табл. 7).

После селекции на способность наращивать биомассу у отобранных штаммов микроорганизмов определяли способность подавлять численность фитопаразитических нематод и сдерживать развитие фитогельминтозов в лабораторных, вегетационных, мелкоделяночных и тепличных условиях.

6. Изучение влияния бактериальных препаратов, обладающих бактерицидной, фунгицидной и фиторегулирующей активностью на рост и развитие растений На основе штаммов бактерий-антагонистов, полученных в результате скрининга микроорганизмов были наработаны препараты в жидкой, твердой и гелеобразной формах.

Определена хозяйственная эффективность бактериальной композиции Pseudomonas chlororaphis VKPM B-8060, Serratia plymuthica VKPM B-7957 и Bacillus subtilis VKPM B-7960, которая составила на растениях моркови – 42%;

для растений картофеля – 28% (сорт Синеглазка) и 49% (сорт Невский), для ячменя - 23%, лука сорт Арзамасский - 28%.

Предварительно было установлено, что применение бактериальной композиции дает большую прибавку урожая, чем обработка одним бактериальным штаммом.

Таким образом, в вегетационных и мелкоделяночных опытах показано, что, штаммы бактерий, отобранные для разработки биопрепаратов для контроля фитонематод обладают фитостимулирующим действием.

.

7. Сбор, изучение и поддержание коллекции фитонематод, их естественных врагов и перспективных для защиты растений штаммов микроорганизмов Для последнего десятилетия характерен процесс упорядочения и создание коллекций организмов с целью сохранения генетических ресурсов и их биоразнообразия. (Каталог государственных коллекций полезных и вредных организмов, 2001).

Для проведения скрининга природных врагов и антагонистов фитонематод, анализа межорганизменных хищнических, паразитических и антагонистических отношений сотрудниками лаборатории фитогельминтологии ВИГИС была создана и поддерживается коллекция из видов живых организмов. 17 видов животных и микроорганизмов из коллекции было выделено и поддерживается лично автором (42).

Организмы, содержащиеся в коллекции, используются в исследованиях по биоразнообразию естественных и окультуренных биоценозов, изучении экологических моделей паразит-хозяин, хищник-жертва, конкурентных взаимоотношений, для разработки биологических средств защиты сельскохозяйственных растений от вредителей.

8. Лабораторные технологии получения биопрепаратов на основе штаммов хищных грибов и бактерий-антагонистов для контроля фитопаразитических нематод в почвах и тепличных грунтах Этапы создания, производства, испытания и внедрения в практику препаратов на основе перспективных штаммов микроорганизмов отражены на следующей схеме (Рис. 7).

В настоящей работе биологические препараты разрабатывались для контроля галловых и цистообразующих нематод. Организмы, отобранные для контроля мелойдогин и глободер, были представлены хищными грибами и бактериями-антагонистами. После продолжительного поиска из почв естественных и антропогенных экосистем, выделения и культивирования в лабораторных условиях штаммов грибов и бактерий, были отобраны штамм хищного гриба Arthrobotrys oligospora IG и бактерии Pseudomonas chlororaphis VKPM B-8060, Pseudomonas putida VKPM B-7958, Serratia plymuthica VKPM B 7957 и Bacillus subtilis VKPM B-7960.

Селекция велась по способности организмов к росту на питательных средах, а также проявлению нематофаговых, микробоцидных и фиторегуляторных свойств.

Предложены технологии получения микробиологических препаратов на основе этого комплекса бактерий-антагонистов и хищного гриба A. oligospora для контроля численности мелойдогин овощных культур защищенного грунта и глободер картофеля. Технологии включают в себя выращивание посевного материала, инокуляцию и культивирование микроорганизмов в биоинкубаторах при определенных условиях, тестирование полученного продукта.

Разработаны методика культивирования хищных грибов в лабораторных условиях (5), регламент (20), технические условия и методические рекомендации на способ получения и применения препарата Нематофагин МФ для борьбы с мелойдогинозом растений в защищенном грунте (17).

Существующие препараты на основе бактерий и хищных грибов наращивают и рекомендуют к применению (Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешнных к применению на территории РФ.

2009), используя один штамм организмов (Нематофагин, Гамаир, Алирин-Б, Фитоспорин-М, Бактофит).

Нами впервые предложена композиция штаммов Pseudomonas chlororaphis VKPM B-8060, Pseudomonas putida VKPM B-7958, Serratia plymuthica VKPM B-7957 и Bacillus subtilis VKPM B-7960 для борьбы с галловыми нематодами в условиях защищенного грунта. Бактериальные штаммы наращиваются отдельно в биоферментерах и перемешиваются непосредственно перед обработкой растений. Допустимо хранить штаммы бактерий в жидкой культуре, в 5% глицерине, геле (3% агар) или торфе в течение месяца.

Выбор фитогельминтоза (корневой, стеблевой, листовой) Враги и антагонисты возбудителя фитогельминтоза:вирусы, бактерии, грибы, простейшие, нематоды, клещи, насекомые Выбор врагов и антагонистов Определение места поиска врагов или антагонистов фитогельминта Природный или Коллекции биоагентов эпифитотический очаг ФГЗ Мониторинг и поиск Определение Выбор агента хищников, паразитов, видового состава биометода антагонистов ФГ Поддержание видового, Изучение биологии, Отработка методов расового, популяционного экологии, хозяино- поддержания паразитарных культуры или состава агента отношений популяции Выявление паразитов в Разработка методов Разработка методов культуре биоагента, карантин размножения, массового культивирования или культивирования разведения Оценка биологической, хозяйственной, экономической Получение биопрепарата Массовое эффективности биопрепаратов в со стандартными культивирование или условиях лабораторных, свойствами разведение вегетационных, мелкоделяночных опытов Взаимодействие с Производственные Рекомендации, ТУ, Медицинские, другими органами испытания Регламент токсико защиты растений логические, экологические исследования Применение в с.-х.

Практике.

Рис. 7. Этапы создания биопрепарата для контроля численности фитонематод и защиты растений от фитогельминтозов на основе бактерий-антагонистов, хищных нематод, хищных и паразитических грибов. ФГЗ – фитогельминтоз, ФГ – фитогельминт.

Обработка растений бактериальной композицией включает обработку семян, обработку почвы, обработку растений перед посадкой, а также вегетирующих растений.

Известные препараты на основе хищных грибов рода Arthrobotrys (Нематофагин, Royal 300, Royal 350) представляют мицелиально-споровую смесь на твердых субстратах (Косовец, 1972;

Cayrol, 1983;

Мацкевич, Теплякова, 1999). В последнее время разработаны новые формы: жидкая – на основе мицелия глубинной культуры (Теплякова, 1999) и гранулированная в желатиновых капсулах (Panchaud, 2009).

Разработанный препарат Нематофагин МФ представляет мицелиальную суспензию хищного нематофагового гриба Arthrobotrys oligospora IG на питательной среде Чапека с 1% дрожжевым экстрактом. Препарат вносят за две недели до высадки растений. При развитии мелойдогиноза обработку тепличного субстрата можно повторить через 30-35 дней, обрабатывая почву вокруг растения, с целью ликвидации в субстрате личинок галловых нематод.

Итак, основное отличие разработанных препаратов для контроля нематод от существующих аналогов на основе хищных грибов и бактерий-антагонистов:

оригинальность штаммов микроорганизмов, использование определенных сред и последовательностей для культивирования, значительное сокращение срока наращивания грибного препарата, жидкая форма препарата хищного гриба, оптимальное сочетание бактериальных штаммов, а также бактерий и грибов в композиции.

9. Управление популяционной плотностью фитопаразитических нематод препаратами на основе природных врагов и антагонистов нематод В основе разработки биологического контроля фитонематод лежит комплексный подход: использование биологических регуляторов на всех стадиях развития фитогельминта, использование композиции биологических агентов, а не только единичных эффективных видов.

Нами продемонстрировано и доказано снижение развития фитогельминтозов или поражения растений фитогельминтами при применении препаратов на основе хищных грибов, почвенных бактерий-антагонистов, хищных нематод и паразитических грибов, как у отдельных видов, так и композиционно с другими организмами. (Табл. 8).

9.1. Изучение влияния препарата хищного гриба на численность цистообразующих нематод Globodera rostochiensis в условиях вегетационного опыта Золотистая картофельная нематода Globodera rostochiensis, являясь карантинным объектом, представляет реальную угрозу для посадок картофеля в большинстве регионов Российской Федерации, с увеличением е ареала (Шестеперов, 2007).

Препараты на основе хищного нематофагового гриба рода Arthrobotrys могут быть использованы для борьбы с ЗКН (5). Однако, данные разных исследователей имеют противоречивый характер (Шлепетене и др., 1973, Белокурская и др. 1973).

Табл. 8. Результаты применения препаратов на основе хищных грибов, почвенных бактерий-антагонистов, хищных нематод и паразитических грибов для контроля численности фитопаразитических нематод.

Биологические агенты Результаты испытаний Мелойдогиноз, Meloidogyne incognita (Kofoid et White, 1919), Chitwood, Бактерии Снижение развития и распространения мелойдогиноза Bacillus thuringiensis Снижение развития и распространения корневых Bacillus subtilis гнилей S. plymuthica +Ps. chlororaphis Serratia plymuthica + Ps. putida+ Увеличение продуктивности растений БЭ=15-62% (БЭ – биологическая эффективность,%.) Bacillus subtilis Хищные грибы Снижение развития мелойдогиноза Arthrobotrys oligospora Полная элиминация инвазионных личинок галловых (конидии) нематод Arthrobotrys oligospora Увеличение высоты растений в 1,5 –2 раза, увеличение (мицелий) количества завязей на растение в 3 раза.

Увеличение продуктивности растений огурца в условиях мелкоделяночного опыта в 3-6 раз, в условиях промышленных теплиц – увеличение биомассы плодов растений огурца в 2 раза БЭ=43-57% Грибы+Бактерии Более эффективное снижение галлообразования на A.oligospora (конидии) + корнях по сравнению с обработкой только конидиальным Serratia plymuthica, препаратом гриба Pseudomonas putida, Bacillus Повышение выживаемости растений огурца в 4 раза subtilis (80% выживаемость) по сравнению с бактериальными препаратами, которые повышают выживаемость в 2 раза (40% выживаемость).

БЭ=53% Хищные+Паразитические грибы Статистически достоверное увеличение биомассы Paecilomyces lilacinus+ растений Arthrobotrys oligospora Снижение развития мелойдогиноза в 2,4 раза БЭ=58% Хищные нематоды Снижение степени развития мелойдогиноза на Eudorylaimus carteri+ растениях огурца на 44%.

Mononchus papillatus Эффект от внесения хищных нематод зависит от вносимой численности животных.

Снижение численности инвазионных личинок мелойдогин в 4 и 9 раз БЭ=20-55% Globodera rostochiensis (Wollenweber,1923), глободероз Хищные грибы Значительное снижение численности самок G.

Arthrobotrys oligospora rostochiensis на корнях растений картофеля (конидии) Более позднее формирование самок G. rostochiensis Arthrobotrys oligospora БЭ=73-97% (мицелий) Анализ регулирующего действия препаратов, представленных мицелиальной и конидиальной стадиями развития A.oligospora IG, на заражнность растений G. rostochiensis посредством вылавливания грибом инвазионных личинок в почве показал, что количество самок глободер в вариантах с грибными препаратами было достоверно меньше, чем в контроле.

Эффективность препарата из конидий и мицелия составила 97% на 40-е сутки (Рис. 8), что свидетельствует об очень высокой активности этого хищного гриба в почве и успешном вылавливания им личинок глободер в субстрате.

40 – е сутки Кол-во самок ЗКН/горшок Контроль Конидии Мицелий 55-е сутки кол-во цист и самок/горшок Кол-во самок ЗКН/горшок Контроль Конидии Мицелий Рис. 8. Результаты влияния конидиальной и мицелиальной форм препарата хищного гриба Arthrobotrys oligospora IG на общую численность самок золотистой картофельной нематоды на корнях картофеля (40 и 55-е сутки).

Итак, снижается численность инвазионных личинок на второй стадии, выхода их из цист и миграции к корням для последующего внедрения.

Эффективность для препарата из конидий и мицелия составила 73% и 84%. На 55–е сутки соответственно. Снижение протекторного действия препартов связано с ослаблением активности хищного гриба в почве со временем, тогда как выход личинок из цист в почву продолжался (Табл. 9). Изменилось процентное соотношение белых и жлтых самок глободер. В вариантах, обработанных грибными препаратами, появляются белые самки G.

rostochiensis, только что внедрившихся личинок глободер, тогда как в контроле белых самок не было обнаружено (Табл. 9).

Эти результаты свидетельствуют о том, что в почве при выходе инвазионных личинок из цист хищные грибы эффективно вылавливают нематод независимо от формы внесения препарата. Так как белых самок в варианте с препаратом из конидий A. oligospora было в 2 раза меньше, чем в варианте с мицелием, можно предположить, что мицелиальный препарат имеет более пролонгированный характер действия по сравнению с препаратом из конидий.

Полученные данные подтверждают исследования чешских авторов (Zouhar et al.

2010), которые анализируя нематоцидную активность шести видов нематофаговых грибов по отношению к G. rostochiensis, установили, что A.

oligospora вызывал 100% гибель личинок глободер.

Таким образом, препараты на основе хищного нематофагового гриба A.oligospora IG являются перспективным средством для регуляции популяционной плотности цистообразующих нематод в почве.

9.2. Изучение влияния совместного применения бактериальных и грибных препаратов на пораженность растений галловыми нематодами В последнее время в литературе продемонстрирована нематоцидная активность бактерий родов Pseudomonas и Bacillus (Khan et al., 2005;

Романенко и др. 2008, Сергеев, Бухонова, 2008;

Serfoji et al., 2010;

Wepuhkhulu et al., 2011).

Табл. 9 Влияние конидиальной и мицелиальной форм препарата хищного гриба Arthrobotrys oligospora IG на соотношение белых и жлтых самок глободер (на 40 и 55 – е сутки после внесения гриба.

Вариант Состав самок (%) Белые Жлтые 40 – е сутки Контроль 30 Конидии 50 Мицелий 30 55 – е сутки Контроль 0 Конидии 30 Мицелий 60 Экспериментально доказано значительное увеличение хищной активности гриба A.oligospora по отношению к личинкам галловых нематод ризосферными бактериями родов Pseudomonas, Enterobacter и Bacillus. Эти бактерии увеличивали интенсивность конидиеобразования хищного гриба, а также стимулировали развитие растений томата (Duponnois et al., 1998).