Sergey Elansky
En av de farligaste sjukdomarna hos potatis och tomater är senblod orsakad av oomycete Phytophthora infestans (Mont.) De Bary. Denna fytopatogen är mycket skadlig, för under lämpliga väderförhållanden kan den massivt utvecklas och orsaka stora grödförluster, liksom stark variation, vilket gör att den snabbt kan övervinna resistens hos sorter och den toxiska effekten av fungicidpreparat. Hittills har inga potatis- och tomatvarianter skapats som är helt resistenta mot dessa patogener.
Det enda alternativet för skydd mot senblod är användningen av växtskyddskemikalier. Epifytos av senblod initieras av den primära ympningen. I Europa anses den primära ympningen vara en infektion som kom in i jorden med sjuka fröknölar, övervintrade i jordens oosporer (tjockväggiga reproduktiva strukturer P. infestaner), såväl som zoosporangia som väckt från vinden från växter som odlats från övervintrade knölar i fjolårets åkrar ("frivilliga" växter) eller på massor av knölar som kastas när de lagras för lagring. Av dessa anses växter som odlas på massor av kasserade knölar vara den farligaste infektionskällan. där är antalet groddknölar ofta betydande och zoosporangia kan bäras från dem över långa avstånd. Resten av källorna (oosporer, "frivilliga" växter) är inte så farliga, för det är inte vanligt att odla växter på samma åkrar oftare än en gång vart tredje år. Infektion från sjuka fröknölar är också minimal på grund av det goda fröstyrningssystemet.
I allmänhet är mängden primär ympning i europeiska populationer begränsad, och därför är ökningen av epidemin ganska långsam och kan framgångsrikt kontrolleras med kemiska fungicidpreparat.
I Ryssland är situationen radikalt annorlunda. Det mesta av potatis- och tomatgrödan odlas i små privata trädgårdar; antingen utförs inte skyddsåtgärder alls, eller så utförs svampdödande behandlingar i ett otillräckligt antal och börjar efter uppkomsten av sen skam på topparna. Som ett resultat fungerar privata grönsaksträdgårdar som den främsta infektionskällan, från vilken zoosporangia transporteras av vinden till kommersiella planteringar. Detta bekräftas av våra direkta observationer i Moskva, Bryansk, Kostroma, Ryazan-regionerna: skador på växter i privata trädgårdar observerades innan fungicidbehandlingar av kommersiella planteringar inleddes. Därefter begränsas epidemin i stora fält genom användning av svampdödande preparat, medan det i privata trädgårdar sker en snabb utveckling av senblod.
Vid otillbörlig eller "låg budget" -behandling av kommersiella planteringar uppträder foci för sena rötor i fälten; i framtiden utvecklas de aktivt och fångar allt större områden.
Infektion i privata trädgårdar har en betydande inverkan på epidemier i kommersiella fält. I alla Rysslands potatisodlingsregioner är det område som upptas av potatis i privata trädgårdar flera gånger större än den totala arealen för stora producentorganisationer. I en sådan miljö kan privata grönsaksgårdar ses som en global inokulumresurs för kommersiella fält.
Låt oss försöka identifiera de egenskaper som är karakteristiska för P. infestans befolkningar i privata trädgårdar. Plantering av icke-utsäde- och karantänkontroll av potatis, tomatfrön som erhållits från tvivelaktiga utländska producenter, långvarig odling av potatis och tomater i samma områden, felaktig behandling av svampdödande medel eller deras fullständiga frånvaro leder till allvarliga epifytoter i den privata sektorn, vars resultat är gratis korsning, hybridisering och oosporbildning i privata trädgårdar. Som ett resultat observeras en mycket hög genotypisk mångfald, när nästan varje stam är unik i sin genotyp (Elansky et al., 2001), och fördelningen av genotyper i populationer uppfyller Hardy-Weinberg-förhållandet (Amatkhanova et al., 2004), vilket vittnar om fri passage i populationer. Oosporer bildas aktivt i de drabbade växtorganen (Smirnov, Elansky 1999). Att plantera utsädespotatis av olika genetiska ursprung gör det osannolikt att klonala linjer som är specialiserade för att angripa en viss sort kommer fram. De stammar som valts ut i ett sådant fall kännetecknas av sin mångsidighet i förhållande till de drabbade sorterna. De flesta av dem har ett nästan maximalt antal virulensgener (Amatkhanova et al., 2004; Shein et al., 2009). Detta skiljer sig väldigt mycket från systemet med "klonala linjer" som är typiska för stora fält av jordbruksföretag med ett korrekt installerat system för skydd mot senblod. "Klonala linjer" (när alla stammar av senblodspatogen i fältet representeras av en eller flera genotyper) är allestädes närvarande i länder där potatisodling utförs uteslutande av stora gårdar: USA, Nederländerna, Danmark, etc. (Goodwin et al., 1994, Dyakov, Elansky, 2007, Cooke et al., 2006). I slutet av 20-talet var "klonala linjer" utbredda i de asiatiska och fjärran östra delarna av Ryssland (Elansky et al., 2001), vilket tydligen beror på användningen av samma potatisvarianter uteslutande för plantering. Nyligen har situationen i dessa regioner också börjat förändras mot en ökning av den genotypiska mångfalden av populationer (S.N. Elansky, opublicerade data).
Frånvaron av intensiva behandlingar med svampdödande preparat har ett annat direkt resultat - det finns ingen ansamling av resistenta stammar i trädgårdarna. Våra resultat visar faktiskt att metalaxylresistenta stammar detekteras mindre ofta i privata trädgårdar än i kommersiella planteringar (Elansky et al., 2007).
Den närliggande planteringen av potatis och tomater i trädgården underlättar migrering av stammar mellan dessa grödor, vilket har resulterat i att det senaste decenniet, bland de stammar som isolerats från potatis, har ökat andelen av dem som bär genen för resistens mot sorter av körsbärstomat T1, som tidigare bara var karaktäristiska för "tomatstammar". Stammar med T1-genen är i de flesta fall mycket aggressiva mot både potatis och tomater.
Under de senaste åren började sen skada på tomat uppträda i många fall tidigare än på potatis. Tomatplantor kan infekteras med oosporer i jorden eller oosporer som finns i tomatfrön eller vidhäftar till dem (Rubin et al., 2001). Sedan slutet av 20-talet har ett stort antal billiga förpackade frön, huvudsakligen importerade, dykt upp i butiker, till vilka de flesta små tillverkare har bytt. Fröna kan ge stammar med genotyper som är typiska för regionerna för deras odling. I framtiden ingår dessa genotyper i den sexuella processen i privata trädgårdar, vilket leder till framväxten av helt nya genotyper.
Således är privata trädgårdar en global "smältdegel" där, som ett resultat av utbytet av genetiskt material, befintliga genotyper bearbetas och helt nya dyker upp. Dessutom sker deras val under förhållanden som skiljer sig mycket från de som skapats för potatis på stora gårdar: frånvaro av svampdödande press, sortens enhetlighet av planteringar, övervägande av växter som påverkas av olika former av virus- och bakterieinfektion, närhet till tomater och vilda nattskuggor, aktiv korsning och oosporbildning, möjligheten för oosporer att inducera ett återfall av sjukdomen nästa år. Allt detta leder till en mycket hög genotypisk mångfald av bakgårdspopulationer. Under epifytotiska förhållanden i grönsaksträdgårdar sprids senblod mycket snabbt och stora mängder sporer frigörs och flyger till närliggande kommersiella planteringar. Efter att ha kommit till kommersiella fält med rätt system för jordbruksteknik och skydd är sporerna som har flögit in praktiskt taget inte i stånd att initiera en allvarlig epidemi i fältet, vilket beror på frånvaron av klonala linjer som är resistenta mot 10 fungicider och specialiserade på den odlade sorten.
En annan källa till primär ympning kan vara sjuka knölar som fångats i kommersiella plantor. Dessa knölar odlades som regel i fält med god jordbruksteknik och intensivt kemiskt skydd. Genotyperna av isolaten som infekterar knölarna är anpassade till utvecklingen av sin egen sort. Dessa stammar är betydligt farligare för kommersiell plantering jämfört med inokulat som kommer från privata trädgårdar. Resultaten av vår forskning stöder också detta antagande. Populationer isolerade från stora fält med korrekt genomfört kemiskt skydd och god jordbruksteknik skiljer sig inte åt i hög genotypisk mångfald. Ofta är detta flera klonala linjer, som kännetecknas av hög aggressivitet och en övervägande av fungicidresistenta stammar.
Stammar från kommersiellt utsädesmaterial kan komma in i populationer i grönsaksgårdar och vara involverade i de processer som pågår i dem. Men i en grönsaksträdgård kommer deras konkurrenskraft att vara mycket lägre än inom ett kommersiellt område, och snart kommer de att upphöra att existera i form av en klonal linje, men deras gener kan användas i "trädgård" -populationen.
Infektionen som utvecklas på "frivilliga" växter och på massor av avlivade knölar under skörden är inte så relevant för Ryssland, eftersom I de viktigaste potatisodlingsregionerna i Ryssland observeras frysning av djup vinterjord och växter från knölar som har övervintrat i jorden utvecklas sällan.
Dessutom, som våra experiment visar, överlever inte den sena röda patogenen som regel inte vid negativa temperaturer, inte ens på knölar som har behållit sin livskraft. I den torra zonen, där odling av tidig potatis utövas, är senblod ganska sällsynt på grund av den torra och heta växtsäsongen.
Således observerar vi för närvarande uppdelningen av P. infestans populationer i "fält" och "trädgård" populationer. Under senare år har emellertid processer observerats som leder till konvergens och interpenetration av genotyper från dessa populationer.
Bland dem kan man notera en allmän ökning av små producenters läskunnighet, framväxten av prisvärda små förpackningar med utsädespotatis, spridningen av svampdödande preparat i små förpackningar och förlusten av rädslan för "kemi" av befolkningen.
Situationer uppstår när, tack vare en leverantörs kraftfulla aktivitet, hela byar planteras med fröknölar av samma sort och försedda med små förpackningar av samma bekämpningsmedel. Man kan anta att potatis av samma sort kommer att finnas på kommersiella planteringar i närheten.
Å andra sidan främjar vissa bekämpningsmedelsföretag "budget" kemiska behandlingssystem. I det här fallet minskar antalet behandlingar och de billigaste svampdödande medlen erbjuds, och tyngdpunkten ligger inte på att förhindra utvecklingen av senblod fram till klippning av topparna utan på en viss fördröjning av epifytoty för att öka utbytet. Sådana system är ekonomiskt motiverade vid odling av potatis från lågkvalitativt utsäde, när det i princip inte är fråga om att få hög avkastning. Men i detta fall, i motsats till trädgårdspopulationerna, möjliggör potatisens utjämnade genetiska bakgrund valet av specifika fysiologiska raser av fytopatogener, vilket är mycket farligt för denna sort.
Tendenser mot konvergens mellan "trädgård" och "fält" -metoder för potatisproduktion verkar för oss ganska farliga. För att förhindra deras negativa konsekvenser både i hushållet och i den kommersiella sektorn kommer det att vara nödvändigt att både kontrollera sortimentet av utsädespotatis och utbudet av svampdödande medel som erbjuds privata ägare i små förpackningar och att spåra potatisskyddssystem och användningen av fungicider i den kommersiella sektorn.
På grund av den svaga utvecklingen av utsäde i Ryssland importeras stora volymer utsädespotatis från utlandet. Tillsammans med det kommer nya, möjligen mycket patogena och fungicidresistenta stammar av patogener att importeras, inkl. sen skada.
I Ryssland kommer deras genpool att vara inblandade i den naturliga processen för att föda upp nya genotyper, anpassade till våra förhållanden och nederlaget för sorter som odlas i Ryssland.
Inom områdena inom den privata sektorn sker en intensiv utveckling av inte bara sen skada, utan även Alternaria. De flesta ägare av privata tomter vidtar inga speciella åtgärder för att skydda mot Alternaria, och misstänker utvecklingen av Alternaria för att den naturliga vissningen av topparna eller utvecklingen av senblod. Därför, med den massiva utvecklingen av Alternaria på mottagliga sorter, kan hushållstomter tjäna som källa till ympning för kommersiella planteringar.
Detta arbete utfördes med delvis stöd från Russian Science Foundation (projekt N 14-50-00029).
Artikeln publicerades i tidskriften "Potato Protection" (nr 1, 2015)