Возбудитель ржавчины ириса Puccinia iridis представителя семейства ирисовые (Iridacea) в частности рода ирис(Iris)»

№ площадки	Распространен- ность Р(%)	Интенсивность R(%)	Тип поражения
2	∑ 15   δ 0,5	∑ 8   δ 1	II
3	∑72,3   δ 1,3	∑ 36               δ 1,5	IV
4	∑83,9               δ 1,2	∑ 42               δ 0,9	VI
5	∑89,5               δ 0,9	∑ 46               δ 0,5	VI

 

Среднее арифметическое отклонение:

δ = ±         

                        

      1              2                  3                    4                      5                         6     

Рис. 4. Шкала учета пораженности растений ржавчинным грибом (на оснований шкалы Э. Стекман и М. Левина (1922)).

 

Значение баллов следующее:

0 – Невосприимчивость. Симптомы  заболевания отсутствуют . Даже при проникновений гриба в такие растения он вскоре прекращает свое развитие. В местах проникновения паразита в растение могут возникнуть небольшие хлоротические или некротические пятна, однако без признаков спороношения гриба;

1 – Высокая устойчивость (очень слабая поражаемость). В  местах внедрения инфекции появляются  некротические пятна. Иногда образуются  единичные очень мелкие пустулы  ( спороношение гриба), окруженные кольцом хлоротической ткани. Этот, а так же предшествующий тип поражения, характеризуют так называемую сверхчувствительность растения, клетки которого, быстро отмирая в ответ на внедрение возбудителя болезни, прекращают его развитие;

2 – Значительная устойчивость. В результате заражения образуются  небольшие уредопустулы, окруженные широким хлоротическим кольцом. Последнее так же представляет собой характерную защитную реакцию растения, указывающую на его значительную устойчивость к данному возбудителю болезни;

3 – Слабая устойчивость. В местах заражения – крупные  урединиопустулы с большим количеством урединиоспор и наряду с этим бледно-желтый ореол, свидетельствующий о наличии некоторой, хотя и слабой, устойчивости растения к данной болезни;

4 – Крупные урединиопустулы с очень небольшим хлоротическим кольцом (ореолом) или без такого кольца. Такой тип поражения характерен для растений, восприимчивых к данному возбудителю.[8]

 

 

 

 

 

 

 

2. Диагностика летних и зимних спор

 

        Диагностирование  спор ржавчинных грибов проводилось  на растеиях семейства ирисовые: ирис германский (Iris germanica (L.)), ирис согдийский(Iris sogdiana(L.)).

        Споры  выделялись методом микроскопирования и проводилась их микрофотосъемка (увеличение в 840 раз). Пользуясь «Определителем ржавчинных грибов СССР» (Ульянищев Т.2., 1978). Определяли летние и зимние споры по их форме и типу оболочки. На пораженных растениях были обнаружены ржавчинный гриб рода Pucciniaceae  порядка Uredinalis класса Teliosporomicetes отдела Basidiomicota.

Рис.5. Эций и эциоспоры Puccinia  iridis Wint (ржавчина ириса) на Valeriana.

Эции преимущественно на нижней стороне листьев в небольших группах; перидий чашевидный с разорванными и отогнутыми краями.

Эциоспоры  шаровидные, многогранные, продолговатые, 18-25 х 15-18 мкм; оболочка бесцветная, толщиной до 1 мкм толщиной, мелкошиповатая.

0 - I на видах Valeriana, Urtica.

 

       

Рис.6. Урединиоспоры Puccinia  iridis Wint (ржавчина ириса) на Iris sulphurea C.

        Уредоспоры округлые, эллипсоидальные, продолговатые 25-32 х 22-25  мкм; оболочка светло-коричнево-бурая, шиповатая, с 3-4 проростковыми порами, снабжёнными небольшими плоскими двориками.  

       Уредокучки овальные или продолговатые, на обеих сторонах листьев, рассеянные. 0,5-1,2 мм в длину или небольших группах,в которых расположены по кругу, порошащиеся, коричнево-бурые.

 

Рис. 7. Телейтоспоры Puccinia  iridis Wint (ржавчина ириса) на Iris sulphurea C.

Телейтоспоры булавовидные, эллипсодиальные, продолговатые, 35-52 х 16-23 мкм, на вершине округлые, удлиненные или усеченные, к основанию сужены; оболочка желто-бурая 1,5-2,5 мм толщиной, на верхушке утолщена от 5 до 14 мкм, гладкая, ножка окрашенная, такой же длинны как и спора, прочная.

Телейтокучки так же на обеих сторонах листьев, одиночные, иногда сливающиеся, овальные или продолговатые, небольшие, плотные, не порошащиеся, черные.

II-III стадий развиваются на видах Iris.

 

 

 

 

 

 

3.3 Влияние возбудителя  ржавчинного гриба Puccinia  iridis (Wint) на анатомического строения питающих  его растений.

Вредоносность ржавчинных грибов заключается не только в том, что патогены, проникая в ткань растения-хозяина, питаются за его счет, но и в уменьшении ассимиляционной поверхности, что часто является причиной отмирания листьев и стеблей. Нарушение анатомической целостности тканей растений под влиянием ржавчинных грибов приводит к изменению транспорта воды, минеральных и органических веществ, дестабилизирует физиологическое состояние растений, делая их наиболее уязвимыми к абиотическим факторам окружающей среды[//]

Согласно данным литературы [,] Puccinia  iridis (Wint)  разнохозяйственный вид: спермагонии (0) и эции (I) развиваются на  растениях вида Valeriana и Urtica ,а урединии (II) и телии (III) -  на видах рода Iris. Поэтому объектами исследований явились  несколько видов растений – хозяев: Urtíca dióica, Iris germanica, Iris sogdiana.L,. пораженных ржавчинным грибом P. iridis,.W.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3.1 Анатомическое  строение вегетативного побега  Urtíca dióica L,.

 

На поверхности стебля с двух сторон  расположены ребра, заполненные уголковой колленхимой. Стебель покрыт эпидермой, на которой располагаются волоски. Под эпидермой располагается первичная кора, состоящая из 1-2 слоев колленхимы уголкового типа, затем следуют крупные клетки овальной формы - это паренхима первичной коры. За слоем эндодермы располагается центральный цилиндр, в состав которого входит – однослойный перицикл, открытые коллотеральные пучки, паянные в единое кольцо  склеренхимой перициклического происхождения, затем слудует перимедулярная зона сердцевины. В проводящих пучках ксилема представленна первичными и вторичными элементами, состоящими из узкопросветных и широкопросветных сосудов соответственно. Флоэма дифференцирована на первичную, которая частично по периферии пучка превратилась в склеренхиму и вторичную, выполняющую типичную функцию, характерную для флоэмы. Камбии состоит и 3-4 слоев клеток. В целом, анатомическое строение стебля U. dióica L,. соответствует типичному строению стебля травянистых двудольных растений пучкового типа.

Рис.8. Стебель U. dióica L,. (продольный срез, листья удалены; увеличение  х 26)

 

Рис. 9. Поперечный срез стебля U. dióica L., контроль (увел.15×20)

Кс – ксилема; Фл – флоэма.

У пораженных растений, созревшие эции ржавчинного гриба P.iridis (W)  на стебле вызывают разрыв эпидермы, тогда роль покровных тканей берет на себя наружный слой паренхимы первичной коры, расположенный под эпидермой; в этом случае наблюдается утолщение наружных клеточных стенок клеток паренхимы.

Существенных изменений в анатомическом строении первичной коры под влиянием инфекции не наблюдается, но эндодерма выражена слабее, по сравнению с контролем. При поражении стебля проводящие пучки также развиты слабее, они отличаются более мелкими размерами, чем в контрольном варианте.

В опытном варианте выявлено отсутствие в стебле кольца склеренхимы

перициклического происхождения (рис. 2). Возможно, что наблюдаемая делигнификация клеток склеренхимы стебля под влиянием инфекции связана с дополнительным оттоком углеводов из флоэмы пораженного растения путем радиального транспорта к месту внедрения возбудителя в ткани растения-хозяина. В опытном варианте также отмечается более слабое развитие перимедулярной зоны сердцевины.

 

 

 

Рис. 10. Поперечный срез стебля U. dióica L, пораженного ржавчинным грибом P.iridis (W), эцидиальное спороношение (увел.15×20):

 Кс – ксилема; Фл – флоэма; Эц – эций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 3.3.2 Анатомическое строение листа U. dióica L.

Лист имеет перистое жилкование. Под и над главной жилкой расположено несколько слоев уголковой колленхимы. В центральной жилке находится закрытый коллатеральный проводящий пучок без механической обкладки. На верхней стороне главной жилки листа имеется утолщенное ребро. Мезофилл листа слабо дифференцирован и представлен 4-5 слоями клеток со слабо развитыми межклетниками. Среди клеток эпидермиса верхней и нижней сторон листа в большом количестве встречаются литоцисты — клетки, содержащие цистолиты. Эпидермис верхней стороны листа состоит из клеток многоугольных в очертании или с сильно извилистым контуром, без волосков или покрыт простыми волосками. Лист имеет 3 типа волосков: простыми, железистыми и жгучими.

Ржавчинный гриб P.iridis (W) – разнодомный вид. Спермогонии формируются, как правило, на листьях U. dióica (L)., под эпидермисом, с плоским или несколько вогнутым гимением и сходящимися в виде усеченного конуса стеригмами. Эции (цеомы) развиваются на U. dióica (L)., а уредо- и телейтостадии на видах рода Iris. Эцидии располагаются группами до 1 см диаметром, оранжевые, сливающиеся друг с другом, около 0,1 см величиной (рис. 4).

 

Рис. 11. Эции ржавчинного гриба P.iridis (W). на листе U. dióica L., (увел. 10×15).

 

 

Поражение листа U. dióica (L)., ржавчиной вызывает недоразвитие проводящих пучков листьев. В месте внедрения гриба отмечается некроз эпидермы, мезофилла листа, вплоть до полного выпадения некротизированной ткани из листа (Рис. 11).

 

Рис. 12. Поперечный срез листа U. dióica (L)., (средняя жилка), пораженного ржавчинным грибом P. iridis (W)., эцидиальное спороношение (увел.15×20): Кс – ксилема; Фл – флоэма; Эц – эций.

 

Как видно из данных Таблицы 3, под воздействием гриба-паразита наблюдается явление гипертрофии тканей у U. dióica (L)., В результате деформации ткани стебля под действием ржавчинного гриба средняя длина клеток хлоренхимы U. dióica (L)., составляет 85,2 мкм, что в 1,6 раза больше по сравнению с контролем (45,6 мкм).

 

Табл. 4. Влияние P. iridis (W)., на анатомические показатели U. dióica (L).

Органы растения U. dióica (L).	Вариант опыта	Длина клеток хлоренхимы стебля и мезофилла листа, мкм	Ширина клеток хлоренхимы стебля и мезофилла листа, мкм	Толщина клеточной стенки, мкм
Стебель	Контроль	45,6±0,4	36,8±0,4	0,09±0,02
	Опыт	85,2±0,4	69,6±0,4	0,10±0,03
Лист	Контроль	33,4±0,5	33,4±0,5	0,05±0,05
	Опыт	55,2±0,4	41,8±0,4	0,10±0,03

 

Проявляющиеся тенденции к увеличению показателей под влиянием инфекции сохраняются и при сравнении значений ширины клеток хлоренхимы стебля (в опыте этот показатель был в 2 раза выше, чем в контроле). Например, при поражении листьев ржавчинным грибом P. iridis (W).,  длина клеток мезофилла листа составляет 55,2 мкм, что в 1,7 раза больше, чем в контроле – 33,4 мкм (табл. 4). Под влиянием инфекции происходит утолщение клеточной стенки пораженных участков тканей. В контроле толщина клеточной стенки листьев составила 0,05 мкм, а в опыте – 0,1 мкм, что в 2 раза выше по сравнению с контролем.

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3.3 Анатомическое  строение листа Iris germanica (L.,)

Анатомические исследования листьев второго растения-хозяина – Iris germanica (L.,) показали, что эпидерма листа развита одинаково с верхней и нижней стороны. Присутствует кутикула. Параллельное жилкование. Проводящие сосуды разного размера, приоритетно чередование маленьких и крупных. Мезофилл расположен поперек  листа,  клетки практически однородные.[Рис.13]

 

 

Рис. 13. Поперечный срез листа Iris germanica (L.,) контроль (увел. 15×20): Кс – ксилема; Фл – флоэма; См – столбчатый мезофилл.

 

 

При поражении ржавчинным грибом на верхней стороне листьев Iris germanica (L.,) формируются уредокучки в виде жёлтых, подушкообразных, округлых, прочных пятен (урединиев) [рис. 14 А]. Урединиоспоры округлые, эллипсоидальные, продолговатые 25-32 х 22-25  мкм; оболочка светло-коричнево-бурая, шиповатая, с 3-4 проростковыми порами, снабжёнными небольшими плоскими двориками.  

Как видно из данных [Рис. 15], при внедрении гиф ржавчинного гриба P. iridis (W)., в мезофилл листа Iris germanica (L.,) на стадии урединиоспороношения наблюдается уменьшение толщины склеренхимной обкладки проводящих пучков и деструктуризация анатомического строения листа по сравнению с контролем, особенно это проявляется в зоне столбчатого мезофилла.

  Телии развиваются на верхней стороне листа, мелкие (1 мм в диаметре), рассеянные или группами, темно-бурые [рис. 15]. Телиоспоры булавовидные, эллипсодиальные, продолговатые, 35-52 х 16-23 мкм, на вершине округлые, удлиненные или усеченные, к основанию сужены; оболочка желто-бурая 1,5-2,5 мм толщиной, на верхушке утолщена от 5 до 14 мкм, гладкая, ножка окрашенная, такой же длинны как и спора, прочная.

При формировании телий P. iridis (W).,в листьях Iris germanica (L.,) также наблюдаются явление уменьшения степени развитости склеренхимной обкладки (особенно это проявляется в зоне ксилемы) и деструктуризация анатомического строения листа по сравнению с контрольным вариантом Рис. [13, 14 Б и 15].

А)    Б)

Рис. 14. Урединии ржавчинного гриба P. iridis (W).,на листе Iris germanica (L.,) А – общий вид; Б – урединий на поперечном срезе листа Iris germanica (L.,) (увел. 15×20).