Sensitivity of the pathogen of barley brown rust ( Puccinia hordei  G.H. Otth.) to fungicides – derivatives of triazoles and strobilurins

M. S. Gvozdeva; Гвоздева М. С.; A. V. Danilova; Данилова А. В.; O. A. Kudinova; Кудинова О. А.; V. D. Rudenko; Руденко В. Д.; G. V. Volkova; Волкова Г. В.

doi:10.31857/S0002188124110051

Sensitivity of the pathogen of barley brown rust (Puccinia hordei G.H. Otth.) to fungicides – derivatives of triazoles and strobilurins

作者: Gvozdeva M.S.¹, Danilova A.V.¹, Kudinova O.A.¹, Rudenko V.D.¹, Volkova G.V.¹
隶属关系:
1. Federal Scientific Center for Biological Plant Protection
期: 编号 11 (2024)
页面: 32-38
栏目: Пестициды
URL: https://journal-vniispk.ru/0002-1881/article/view/263153
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002188124110051
EDN: https://elibrary.ru/ahvzmb
ID: 263153

如何引用文章

全文:

详细
全文:
作者简介
参考
补充文件
统计

详细

The sensitivity of the North Caucasian population of the pathogen of barley brown rust (Puccinia hordei G.H. Otth.) to fungicides derived from triazoles and strobilurines (preparations Amistar Gold, SK; Amistar Extra, SK; Baliy, KME; Delaro, KS) was determined. The work was carried out under controlled conditions of the greenhouse complex of the Federal National Research and Development Fund on winter barley of the susceptible Vivat variety of the Agricultural Scientific Center “Donskoy”. Winter barley plants in the germination phase were infected with the North Caucasian population of the barley brown rust pathogen. Fungicide treatment was carried out at the first signs of the disease with application rates of 0 (control, without treatment), 50, 100, 150 and 200% (the recommended application rate is assumed to be 100%). It was found that when treating infected barley plants with the fungicide Baliy, KME with different application standards, the biological effectiveness varied from 87.3 to 100%, Delaro, KS – from 78.1 to 100%, Amistar Extra, SK – from 79.2 to 100%, Amistar Gold, SK – from 85.3 to 100%. The use of the recommended dose of treatment(100%) contributed to a decrease in the development of brown rust in all variants by more than 96.9%. When using increased rates of fungicides (150, 200%), the biological efficiency was 100%. The high sensitivity of the North Caucasian population of the pathogen P. hordei to the active substances of the studied fungicides has been proven. For all the studied drugs, the values of LC₅₀ and LC₉₅ were significantly lower in comparison with the recommended concentration in the working solution. The result obtained was due to the content of active substances in fungicides from different chemical classes with different mechanisms of action, which provided high efficiency in suppressing the development of barley brown rust and reduced the risk of resistance.

关键词

winter barley, barley brown rust pathogen, Puccinia hordei, fungicide, biological efficacy, triazoles, strobilurines, sensitivity

全文:

ВВЕДЕНИЕ

Снижение чувствительности возбудителя заболевания к действующему веществу фунгицидов является естественным и непрерывным процессом, позволяющим фитопатогену адаптироваться к агрессивным условиям. Накопление в популяции рас со сниженной чувствительностью приводит к резистентности, что в свою очередь становится серьезной проблемой неэффективной защиты и потери урожая. В мире зарегистрирована резистентность у более чем 250 видов фитопатогенов к 30 фунгицидам из различных химических классов – бензимидазолов, триазолов, ацилаланилов, фенилпирролов и др. [1–3]. Несмотря на сложное положение, влияние токсикантов на структуру популяции фитопатогенов до сих пор мало изучено. Известно, что быстро растущие популяции, имеющие 5–6 и более генераций в год, способны в несколько раз быстрее накапливать слабо чувствительные клоны, что приводит к стремительному развитию устойчивости [4].

Для южного региона страны контроль уровня резистентности возбудителей болезней озимого ячменя к фунгицидам является особенно актуальным. Это связано с тем, что регион является лидером по производству зерна и использованию для защиты химических фунгицидов, а устойчивость фитопатогенов к препаратам может привести к значительным потерям урожая.

Одним из наиболее вредоносных фитопатогенов ячменя является возбудитель карликовой ржавчины [5, 6]. В России болезнь встречается во всех зонах выращивания культуры. Наиболее вредоносна она на Дальнем Востоке, в районах Восточной и Западной Сибири, Северного Кавказа, Поволжья, Центрального– Черноземья [7]. При сильном поражении потери урожая могут составлять от 20 до 80% [8].

Широкое распространение и высокая вредоносность фитопатогена требуют разработки эффективной системы защиты, в том числе и с использованием фунгицидов. В государственном каталоге пестицидов и агрохимикатов, разрешенных для применения на территории РФ, против возбудителя P. hordei зарегистрировано более 80 препаратов на основе действующих веществ, производных триазолов и стробилуринов [9]. Применение фунгицидов на их основе обеспечило фитосанитарную стабильность посевов в 1980–1990 гг. и обеспечивает ее до настоящего времени [10]. Согласно рейтингу FRAC, риск возникновения резистентности патогенов к данным классам оценивают соответственно как средний и высокий [10, 11].

Для ржавчинных грибов, в том числе и возбудителя P. hordei, особенно актуально проведение постоянных исследований в области развития резистентности, поскольку для популяции гриба характерна быстрая смена генераций, что может способствовать накоплению устойчивых генотипов в популяции и снижению контроля над патогеном.

По данным ФГБУ Россельхозцентра, в 2023 г. на территории РФ на озимых зерновых культурах возбудитель карликовой ржавчины был обнаружен на площади 1.01 тыс. га, защитные мероприятия проведены на площади 1.09 тыс. га [12]. Часто используемыми являлись фунгициды из группы азолов (43.6% от общего расхода) и стробилуринов (4.4%). Наиболее востребованными были 2-компонентные фунгициды на основе действующих веществ пропиконазол + тебуконазол, пропиконазол + ципрконазол и др. [13].

Цель работы – определение чувствительности северокавказской популяции возбудителя карликовой ржавчины ячменя (Puccinia hordei G.H. Otth.) к фунгицидам – производным триазолов и стробилуринов (препаратам Амистар Голд, СК; Амистар Экстра, СК; Балий, КМЭ; Деларо, КС).

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводили в тепличном комплексе “Федерального научного центра биологической защиты растений” на восприимчивом к карликовой ржавчине озимом ячмене сорта Виват селекции аграрного научного центра “Донской”. Для проведения опыта в теплице были организованы оптимальные условия как для роста растений ячменя озимого, так и для развития возбудителя карликовой ржавчины: температура – 18–22°C, освещенность – 12–15 тыс. лк со сменой дня и ночи (16/8 часов) [14].

Объектом исследования был биотрофный гриб Puccinia hordei Otth., вызывающий карликовую ржавчину ячменя. Материалами исследования являлись двухкомпонентные фунгициды, содержащие в своем составе различные соотношения действующих веществ из групп триазолов и стробилуринов, разрешенных к применению на территории РФ: Балий, КМЭ (азоксистробин 120 г/л + пропиконазол 180 /л); Деларо, КС (протиоконазол 175 г/л + трифлоксистробин 150 г/л); Амистар Экстра, СК (азоксистробин 200 г/л + ципроконазол 80 г/л); Амистар Голд, СК (азоксистробин 125 г/л + дифеноконазол 125 г/л) [9].

Семена восприимчивого сорта высевали в вазоны объемом 0.5 л и при появлении всходов искусственно инфицировали северокавказской популяцией возбудителя болезни [14]. Обработку фунгицидами проводили при развитии фитопатогена не более 5%.

Для определения чувствительности патогена к токсикантам для каждого препарата использовали несколько норм применения: 50, 100, 150 и 200% (рекомендуемая норма применения принята за 100%), также был предусмотрен контроль без обработки. Биологическую эффективность определяли через 7 сут после обработки по количеству пустул патогена на листе с типом реакции 3 балла, расчет проводили по формуле Аббота [15]. Чувствительность возбудителя карликовой ржавчины к фунгицидам определяли по показателям СК₅₀ (средняя смертельная концентрация, вызывающая гибель 50% пустул) и СК₉₅ (средняя смертельная концентрация, вызывающая гибель 95% пустул) путем построения пробит-регрессии с использованием программного обеспечения Statgraphics 19.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Было установлено, что использование разных норм применения изученных препаратов влияло на количество пустул карликовой ржавчины на листе.

На растениях озимого ячменя, обработанных фунгицидом Балий, КМЭ, с увеличением нормы применения препарата среднее количество пустул на листе с типом реакции 3 балла снижалось от 5.8 шт. (норма применения 50%) до полного их отсутствия (нормы применения 150, 200%). При рекомендованной норме (100%) среднее количество пустул составило 0.8 шт. В контроле (без обработки) величина этого показателя достигала 46.0 шт./лист (рис. 1а).

Рис. 1. Изменение среднего количества пустул карликовой ржавчины ячменя на листе под действием фунгицидов: (а) – Балий, КМЭ, (б) – Деларо, КС, (в) – Амистар Экстра, СК, (г) – Амистар Голд, СК.

На растениях ячменя, обработанных фунгицидом Деларо, КС, с увеличением нормы применения препарата среднее количество пустул на листе снижалось от 10.4 шт. (норма применения 50%) до полного их отсутствия (нормы применения 150, 200%). При рекомендованной норме (100%) количество пустул на листе составило 1.3 шт. В контроле (без обработки) величина этого показателя достигала 46.1 шт./лист (рис. 1б).

На растениях ячменя озимого, обработанных фунгицидом Амистар Экстра, СК, с увеличением нормы применения препарата среднее количество пустул на листе снижалось от 9.8 шт. (норма применения 50%) до полного их отсутствия (нормы применения 150, 200%). При рекомендованной норме (100%) среднее количество пустул на листе составило 1.5 шт. В контроле (без обработки) величина этого показателя достигала 47.1 шт./лист (рис. 1в).

На растениях ячменя озимого, обработанных фунгицидом Амистар Голд, СК, с увеличением нормы применения препарата среднее количество пустул на листе снижалось от 6.9 шт. (норма применения 50%) до полного их отсутствия (нормы применения 150, 200%). При рекомендованной норме (100%) среднее количество пустул на листе составило 0.8 шт. В контроле (без обработки) величина этого показателя достигала 46,5 шт./лист (рис. 1г).

Таким образом, при опрыскивании растений ячменя изученными фунгицидами с нормами применения, превышающими рекомендуемую (150, 200%), отмечено полное подавление спороношения гриба. В опыте с использованием препаратов Деларо, КС и Амистар Голд, СК были выявлены ярко выраженные некрозы (рис. 2а). На растениях, обработанных фунгицидами Балий, КМЭ и Амистар Экстра, СК, отмечали хлорозы (рис. 2б).

Рис. 2. Симптомы подавления спороношения карликовой ржавчины на растениях ячменя озимого, обработанных фунгицидом: (а) – Деларо, КС, (б) – Балий, КМЭ.

Биологическая эффективность против карликовой ржавчины у всех фунгицидов была высокой (рис. 3). При обработке растений ячменя озимого пониженной нормой применения (50%) эффективность препарата Деларо, КС составила 78.1, Амистар Экстра, СК – 79.2, Амистар Голд, СК – 85.3, Балий, КМЭ – 87.3%. При обработке рекомендованной нормой применения эффективность фунгицида Амистар Экстра, СК составила 96.9, Деларо, КС – 97.0, Балий, КМЭ – 98.3, Амистар Голд, СК – 98.5%.

Рис. 3. Биологическая эффективность фунгицидов против северокавказской популяции возбудителя карликовой ржавчины ячменя при использовании различных норм применения.

Повышенные нормы применения (150, 200%) способствовали полному подавлению развития карликовой ржавчины ячменя, биологическая эффективность изученных препаратов составила 100%.

Оценку чувствительности возбудителя карликовой ржавчины ячменя к фунгицидам проводили путем расчета СК₅₀ и СК₉₅. В варианте с использованием препарата Деларо, КС величины этих показателей составили 64.5 и 123.6 мг/мл соответственно, для рекомендованной концентрации в рабочем растворе они были равны 109.5 и 137.7 мг/мл. Например, СК₅₀ в варианте оказалась в 1.7 раза меньше в сравнении с СК₅₀ в рабочем растворе, а СК₉₅ – в 1.1 раза меньше. Полученные результаты доказали высокую чувствительность северокавказской популяции возбудителя карликовой ржавчины ячменя к действующим веществам фунгицида Деларо, КС.

В варианте с использованием препарата Амистар Экстра, СК величины СК₅₀ и СК₉₅ составили 54.9 и 105.7 мг/мл соответственно, для рекомендованной концентрации в рабочем растворе – 94.3 и 118.6 мг/мл. СК₅₀ в этом варианте, как и в варианте с Деларо, КС, оказалась в 1.7 раза меньше в сравнении с СК₅₀ в рабочем растворе, а СК₉₅ – в 1.1 раза меньше.

В варианте с использованием препарата Амистар Голд, СК величины СК₅₀ и СК₉₅ составили 64.2 и 117.5 мг/мл соответственно, для рекомендованной концентрации в рабочем растворе – 121.3 и 152.5 мг/мл. СК₅₀ в варианте оказалась в 1.9 раза меньше в сравнении с СК₅₀ в рабочем растворе, а СК₉₅ – в 1.3 раза меньше.

В варианте с использованием препарата Балий, КМЭ величины СК₅₀ и СК₉₅ составили 62.6 и 116.2 мг/мл соответственно, для рекомендованной концентрации в рабочем растворе – 121.3 и 152.5 мг/мл. СК₅₀ в варианте, как и в варианте с Амистар Голд, СК, оказалась в 1.9 раза меньше в сравнении с СК₅₀ в рабочем растворе, а СК₉₅ – в 1.3 раза меньше.

Полученные результаты доказали высокий уровень чувствительности северокавказской популяции возбудителя карликовой ржавчины ячменя к фунгицидам на основе действующих веществ из триазолового (пропиконазол, протиоконазол, ципроконазол, дифеноконазол) и стробилуринового классов (азоксистробин, трифлоксистробин). В настоящее время риск возникновения резистентности у патогена низкий.

Механизм действия триазолов на фитопатогены заключается в подавлении биосинтеза стеролов, обеспечивающих рост и развитие клеточных стенок и мембран грибных клеток [16, 17]. Различные вещества из производных триазола действуют на разные этапы синтеза стеролов. Поэтому спектр активности веществ данного химического класса отличается. Пропиконазол, входящий в состав препарата Балий, действует как ингибитор синтеза стеролов [18], что в результате приводит к снижению жизнеспособности грибов. Дифеноконазол – действующее вещество препарата Амистар Голд – проникает в ткани растения, ингибируя рост субкутикулярного мицелия и снижая уровень спороношения патогена [19]. Протиоконазол, входящий в состав препарата Деларо, эффективен против широкого спектра заболеваний, обладая росторегулирующим действием [20]. Ципроконазол, являющийся действующим веществом в составе фунгицида Амистар Экстра, обладает специфической активностью против ржавчинных грибов, ингибируя биосинтез стеринов. Азоксистробин ингибирует митохондриальное дыхание, блокируя транспорт электронов в цепи цитохромов b и c1 [21].

Известны данные чувствительности северокавказской популяции возбудителя бурой ржавчины пшеницы к фунгицидам из данных классов. Например, для трехкомпонентного фунгицида (дифеноконазол 30 г/л + пропиконазол 120 г/л + флутриафол 60 г/л) отмечены максимально близкие величины СК₅₀ и СК₉₅ к рекомендованной концентрации в рабочем растворе (76.9 и 210.9 мг/мл соответственно), что подтверждало высокую эффективность препарата против болезни [22]. При этом, для двухкомпонентного фунгицида (пропиконазол 300 г/л + тебуконазол 200 г/л) установлено снижение чувствительности популяции P. triticina, величина СК₉₅ составила 443.9 мг/мл, что в 2.3 раза превышало рекомендованную концентрацию в рабочем растворе [23].

Существует сдвиг чувствительности возбудителя P. triticina к тебуконазолу. Рекомендуемая норма применения препарата уже не обеспечивает эффективной защиты, величина СК₉₅ существенно превышает рекомендованную концентрацию в рабочем растворе [1].

Для комбинированного препарата (пираклостробин 62.5 г/л + эпоксиконазол 62.5 г/л) величины СК₅₀ и СК₉₅ составили 61.7 и 128.4 мг/мл соответственно, что было близко к рекомендованной концентрации в рабочем растворе (65.7 и 125 мг/мл) и доказывало высокую чувствительность популяции возбудителя к токсиканту [23].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, на основе результатов исследования установлена высокая биологическая эффективность изученных фунгицидов (Амистар Голд, СК; Амистар Экстра, СК; Балий, КМЭ; Деларо, КС) против карликовой ржавчины. При обработке растений озимого ячменя рекомендованной нормой применения (100%) эффективность фунгицидов составила >96.9%.

Доказана высокая чувствительность северокавказской популяции возбудителя P. hordei к действующим веществам изученных фунгицидов. Величина СК₅₀ препаратов Деларо, КС и Амистар Экстра, СК была в 1.7 раза меньше в сравнении с СК₅₀ в рекомендуе- мом рабочем растворе, СК₉₅ – в 1.1 раза меньше. Для фунгицидов Амистар Голд, СК и Балий, КМЭ показатели СК₅₀ и СК₉₅ были в 1.9 и 1.3 раза меньше соответственно в сравнении с рекомендуемым рабочим раствором.

Полученные результаты дают понимание уровня чувствительности северокавказской популяции P. hordei к токсикантам, что позволяет спрогнозировать развитие резистентности к фунгицидам, имеющим в составе действующие вещества из триазолового и стробилуринового классов, а также научно обосновать стратегию защитных мероприятий.