Известно более 20 видов и разновидностей бактерий, относящихся к различным родам, способных вызывать заболевания фасоли (Бельтюкова 1961). Наиболее распространенными из них являются
- Xanthomonas phaseoli, Xanthomonas phaseoli v. fuscans;
- Corynebacterium flaccumfaciens;
- Pseudomonas phaseolicola.
Ввиду того, что симптомы заболеваний фасоли, вызываемых этими бактериями, очень сходны, мы описываем их вместе, указывая только на отдельные характерные признаки, несходные с другими.
Биология возбудителей бактериозов фасоли
Болезнь, вызываемая бактериями Xanthomonas phaseoli, известна еще с 1886 г., а с 90-х годов прошлого столетия в США Э. Смитом начаты исследования этого бактериоза, который изолировал и детально изучил возбудителя.
Xanthomonas phaseoli —палочки, с закругленными концами, одиночные или парные, величиной 0,3-0,8×0,5-3 мкм; капсулы, по данным Э. Смита и других авторов, не образуются, хотя Ш. Эллиотт этот организм описывает как капсулообразующий. Спор нет, по Граму не окрашиваются, некислотоустойчивы, подвижны, имеют полярный жгутик. Колонии на МПА мелкие, круглые, гладкие, бледно-желтые, с возрастом становятся темнее. Консистенция колоний вязкая, края ровные. Мясной бульон от бактерий слегка мутнеет, через 3-4 недели появляется пленка, а на дне — слизистый желтый осадок. Желатин и кровяная сыворотка разжижаются. Молоко створаживается благодаря развитию ляб-фермента и одновременно пептонизируется и просветляется, при этом на поверхности образуется слой желтоватой жидкости, а на дне появляется более или менее тяжелый осадок. При просветлении молока вследствие растворения казеина появляются кристаллы тирозина.
Среда становится щелочной, лакмусовое молоко синеет и слегка редуцируется. На картофеле растут обильно, образуя колонии желтого цвета, слабо растут на растворе Ушинского, на средах Ферми и Кона роста нет. Образуется сероводород, а также аммиак, индол не образуется. Отмечается сильное развитие диастатической активности на крахмальных средах, нитраты не восстанавливаются. Кислоты без газа образуются из декстрозы, лактозы, сахарозы, глицерина, мальтозы, левулезы и галактозы. Бактерии очень устойчивы к высыханию, строгие аэробы, термальная точка гибели— 48-50°С.
По данным Дж. Мунси (1917) и М. К. Пателя (1929), бактерии могут перезимовывать в почве, но это обстоятельство, по мнению В. Буркгольдера, большого практического значения не имеет, поскольку плодосмен обычно происходит через 3 года, в течение которых микроорганизм, по-видимому, погибает. Главным источником распространения бактерий автор считает не почву, а семена больных растений.
Исследования 3. Крезель (1966) показали, что в ризосфере фасоли находится большое количество микроорганизмов — антагонистов Xanthomonas phaseoli. Культуральные фильтраты этих антагонистов предотвращали заболевание фасоли при обработке ими семян, стеблей или корней. С другой стороны, в семядолях семян фасоли обнаружены биологически активные вещества, способствующие выживаемости бактерий Xanthomonas phaseoli v. fuscans в ризосфере молодых растений (Ванкура и др., 1969).
По данным Ф. Хиджес, Xanthomonas phaseoli способны легко адсорбировать возбудителя вирусной мозаики фасоли, и вследствие этого они могут передавать не только бактериальную, но и вирусную болезнь. При этом отмечено, что вирус вне растений очень неустойчив и, видимо, только в присутствии бактерий он надежно обеспечивает заражение растений. По сообщению Ф. Хиджес, культуры Xanthomonas phaseoli из любого источника дают до 75% поражения вирусом.
В 1930 г. В. Буркгольдер изолировал из швейцарских образцов фасоли разновидность Xanthomonas phaseoli v. fuscans. Этот микроорганизм в отличие от Xanthomonas phaseoli окрашивает питательные среды (агар, бульон, молоко) в бурый цвет и не образует кислот при росте на большинстве углеводов. В остальном он мало отличается от Xanthomonas phaseoli.
Заболевание, вызываемое Xanthomonas phaseoli v. fuscans, найдено в Швейцарии, Южной Америке и США (штаты Нью-Йорк, Монтана, Колорадо и Висконсин).
В СССР этот микроорганизм был выделен из многих образцов фасоли в 1938 г. 3. С. Артемьевой, причем были изолированы даже штаммы, не образующие бурый пигмент. Как выяснилось, наличие такого пигмента в сильной степени зависит от содержания в средах тирозина. При прибавлении его в среды штаммы Xanthomonas phaseoli v. fuscans, не выделявшие в обычных средах пигментов, образовывали его в очень больших количествах.
Как уже отмечалось, Xanthomonas phaseoli v. fuscans вызывает на растениях почти те же симптомы, что и Xanthomonas phaseoli, только в некоторых случаях данное заболевание сопровождается небольшой гипертрофией тканей вокруг повреждений, и этот симптом, по мнению В. Буркгольдера (1930), служит отличием от других бактериозов этого же типа.
Многие исследователи (Смит, Брукс, Найн, Родес и др.) относят Xanthomonas phaseoli и его разновидности Xanthomonas phaseoli v. fuscans и Xanthomonas phaseoli v. sojense к особой группе желтых бактерий, куда причисляют и Xanthomonas campestris. Действительно, рассматривая все свойства этих бактерий, можно убедиться что отличаются они друг от друга только по степени патогенности для различных культур: Xanthomonas campestris не заражает фасоль, а Xanthomonas phaseoli не заражает капусту. К этой же группе Э. Смит относит также и другие бактерии, сходные по свойствам с Xanthomonas phaseoli, Xanthomonas citri, Xanthomonas transluscens и Xanthomonas malvacearum. В настоящее время все перечисленные бактерии объединены в особый род Xanthomonas.
Возбудитель другого бактериоза фасоли — Corynebactrium flaccumfaciens совершенно отличен от предыдущих бактерий, но симптомы вызываемого им бактериоза весьма сходны с симптомами болезни, вызываемой бактериями Xanthomonas phaseoli.
Эти бактерии представляют собой подвижные палочки величиной 0,3-0,5×0,6-3,0 мкм, с одним полярным жгутиком. К кислотам неустойчивы, спор и капсул не образуют; по Граму окрашиваются. Колонии на агаре круглые, гладкие, с ровными краями желтого цвета, слегка вязкие. Нитраты не редуцируют, желатин разжижают слабо, диастатическая активность слабая. Молоко створаживают и пептонизируют, реакция при этом по Штаппу кислая (у Xanthomonas phaseoli — щелочная), лакмусовое молоко редуцируют, аммиак образуют, индол и сероводород — нет. На средах Ушинского, Кона и Ферми не растут (по В. Буркгольдеру) или растут очень слабо (по Ш. Эллиотт). Оптимум роста при 31°C, максимум при 36-40°С и минимум при 1,5°С. Термальная точка гибели около 60°С.
У семян, зараженных Corynebactrium flaccumfaciens, наблюдается большая гибель ростков. Вследствие сосудистого характера поражения растения делаются карликовыми, теряют листья, стебли легко ломаются.
Распространяется заболевание главным образом зараженными семенами. Поражение растений происходит не через устьица, а через ранения, причем заболевание проявляется сильнее при заражении через семядольный узел, нежели через листья и корни (Rickard Walker, 1965). Corynebactrium flaccumfaciens обладают большой выживаемостью в растениях. По данным В. Буркгольдера (1945), эти бактерии сохранялись в семенах при комнатных условиях в течение 24 лет, в то время как Xanthomonas phaseoli уже через 2-3 года погибали.
Pseudomonas phaseolicola по симптомам вызываемого заболевания и по свойствам несколько отличается от Xanthomonas phaseoli и других бактерий. Это подвижные с одним полярным жгутиком палочки с закругленными концами, размером 0,75-1,5×1,5-3,75 мкм. Образуют цепочки, капсулы и споры отсутствуют, по Граму не окрашиваются, некислотоупорны, факультативные анаэробы. Колонии на агаре белые, обладают медленным или умеренным ростом: на картофеле рост скудный, сам картофель при этом становится серым. Бульон через 24 ч мутнеет с образованием пленки, лакмусовое молоко синеет, но не створаживается и не пептонизируется. Желатин не разжижается или разжижается очень слабо. Протеолитическая активность находится в прямой зависимости от вирулентности Pseudomonas phaseolicola. В небольшом количестве кислоты образуются на декстрозе, сахарозе и глицерине; на лактозе и мальтозе кислоты не появляются. Газ не образуется ни на одном из названных Сахаров, нитраты не редуцируются, крахмал не гидролизуется, индол и сероводород не образуются. На среде Ушинского растет слабо с образованием пленки, на растворе Ферми следы роста и совсем не растет на растворе Кона. Термальная точка гибели около 49°С. Оптимальная температура 25-30°C, максимальная 36-37°С, минимальная около 0°С.
Бактерии, высеянные из растений на чашки Петри, обнаруживают дифференцировку на S— и R-формы со всеми присущими этим формам свойствами; S-форма чувствительна к бактериофагу этих бактерий, R-форма к нему нечувствительна (Адам, Пуджeли, 1934). По данным Г. В. Чистосердовой и 3. С. Артемьевой, бактериофаг активен к Pseudomonas xanthochlora, Pseudomonas phaseolicola и многим другим бактериям флуоресцирующего типа, патогенным для растений.
Для изолирования Pseudomonas phaseolicola Р. Вильсон (1938) применял особую элективную синтетическую среду, состоящую в основном из минеральных солей таурохолевого натрия, глицерина и генцианвиолета. В своих исследованиях мы применяли более простую среду, пригодную для изолирования грамотрицательных бактерий,— обычный мясопептонный агар с добавлением малахитовой зелени (1:100000).
Динамика развития бактериозов фасоли
Как уже отмечалось, бактерии Xanthomonas phaseoli и Pseudomonas phaseolicola могут проникать в растения как через повреждения, так и через устьица, что же касается Corynebactrium flaccumfaciens, то они не в состоянии проникнуть через устьица даже при искусственном заражении растения. В остальном цитологические и внешние признаки заболевания, вызываемые этими возбудителями, настолько сходны, что их почти невозможно отличить. Проникнув в ткани растения, бактерии быстро там размножаются, занимая межклеточные пространства. В результате растворения срединной пластинки под воздействием бактерий происходит мацерация клеток.
Рассматриваемые микроорганизмы могут поражать как паренхиматозную, так и сосудистую ткани растений. Однако, как показали исследования, Xanthomonas phaseoli и Pseudomonas phaseolicola поражают преимущественно паренхиму, а Corynebactrium flaccumfaciens сосуды. Из сосудистой системы бактерии могут проникать во все органы растений. Отмечаемая при сильном заражении закупорка сосудов ведет к тяжелому заболеванию растения и даже к его гибели. Накапливаясь в большом количестве, микроорганизмы могут вызвать отмирание протопласта. Стенки сосудов, по всей вероятности, оказывают определенное сопротивление, поскольку бактерии очень часто длительное время находятся в сосудах, прежде чем сумеют прорвать их и распространиться в окружающих паренхиматозных тканях. Иногда бактерии так сильно размножаются в межклеточных пространствах растений, что могут выталкиваться через устьица и выходить на поверхность растений в виде бактериальных капель, которые являются возможным источником заражения здоровых растений.
По наблюдениям В. Цаумейера, окраска таких выделений можёт служить отличительным признаком возбудителя заболевания. Цвет выделений у растений, пораженных Xanthomonas phaseoli и Corynebactrium flaccumfaciens, обычно желтый, в то время как у Pseudomonas phaseolicola он варьирует от серовато-белого до кремового.
На наш взгляд, точно установить вид заболевания по такому тонкому различию в цвете выделений очень трудно. Гораздо легче сделать это на срезах пораженных частей растений или лучше на изолированных из них чистых культурах, окрашивая их по Граму (Corynebactrium flaccumfaciens окрашивается, а Xanthomonas phaseoli и Pseudomonas phaseolicola нет). По данным 3. Клемента и Л. Лаврековича (1962), эти бактерии хорошо разделяются по чувствительности к бактериофагам. В свою очередь, фаги высокоспецифичны к возбудителям бактериозов фасоли и могут служить диагностическим признаком заболевания. На основании этого авторами был разработан метод определения бактериозов фасоли. В. Уоллен и М. Саттон (1965) сравнили метод определения Xanthomonas phaseoli v. fuscans по чувствительности к бактериофагу с идентификацией по культуральным свойствам (выделение бурого пигмента в среду) и нашли, что оба метода давали хорошие результаты.
Внешние признаки бактериозов фасоли
Болезнь может поражать все ткани растения, но наиболее тяжелая форма ее наблюдается при поражении сосудистой системы, так как в этом случае более всего разрушаются клетки и ткани растений.
Одним из первых симптомов болезни на ранней стадии развития является образование на нижней стороне листьев влажных, несколько угловатых пятен. На ростках появление пятен между семядолями может наблюдаться даже в фазе их формирования. Пятна часто окружены ярко-зеленой каймой, имеющей при заражении растения Xanthomonas phaseoli более правильную округлую форму, чем при других бактериальных заболеваниях фасоли. Кроме того, при заражении этим возбудителем пятна бывают гораздо крупнее, чем при поражении другими возбудителями, что, по мнению К. Штаппа, может служить важным диагностическим признаком.
Второй характерный признак этой болезни проявляется уже в более позднем периоде развития растений, когда бактерии проникают в их сосудистую систему. Растения с пораженной сосудистой системой начинают страдать от недостатка воды: листья их в дневное время, особенно при жаркой погоде, завядают и несколько спадают на черешке, ночью же с понижением температуры и процессов испарения листья вновь восстанавливают свой нормальный вид. Такое положение может продолжаться несколько дней, после чего при более сильном развитии болезни происходит увядание всего растения или только некоторых его ветвей, и чем сильнее поражены сосуды растений, тем отчетливее проявляются симптомы увядания. При сильном поражении семян бактерии могут перейти на точку роста растения и вызвать ее отмирание. При дальнейшем росте начинают сильно развиваться семядоли, что у садоводов называется «змеиной головой». Однако подобное явление может произойти и по другим причинам, например при случайной поломке точки роста или выедании ее насекомыми, а также при некоторых грибных заболеваниях По наблюдениям В. Цаумайера (1929-1932), заболевание ростков можно установить не раньше чем через 2-3 недели после посева, пока они не достигнут высоты 22-30 см.
Если растение не погибло в очень раннем возрасте, или если заражение произошло позднее, то есть при вторичной инфекции (не от семян), то признаки болезни могут проявляться отдельно на листьях, стеблях и плодах.
На пораженных листьях, как уже говорилось, особенно на нижней стороне их, появляются пятна, часто с влажным экссудатом. При дальнейшем развитии болезни пятна становятся коричневыми и ломкими, вокруг них образуется широкая зеленая кайма. Разрастаясь и сливаясь друг с другом, пятна могут охватить всю поверхность листовой пластинки.
При поражении Pseudomonas phaseolicola на листовой пластинке развиваются пятна с ореолами, которые особенно заметны, если их рассматривать против света. Ткань, окружающая пятна, делается бледно-желтой. Однако такие ореолы на листьях, стеблях и стручках хорошо видны только на ранних стадиях их развития, впоследствии они буреют, высыхают и мало чем отличаются или не отличаются совсем от пятен при других бактериозах.
Р. Госс (1940), изучая влияние температурных факторов на развитие ореолов на листьях, установил, что более четко ореолы обозначались при температуре 20°С и ниже, при 32°С пятна были более обильные, но мелкие и малозаметные с бактериальным экссудатом на нижней стороне листа. Появление симптомов на листьях зависит от их возраста: на старых листьях симптомы появлялись быстрее, чем на молодых (Omer Wood, 1969).
На старых стеблях повреждения проявляются обычно в виде полосок, вытянутых по длине стебля, реже в форме влажных пятен. Иногда на стебле, особенно при поражении Xanthomonas phaseoli, бактерии из сосудистой системы прорываются на поверхность, в результате чего образуются опоясывающие пятна, которые, как и продольные полосы, окрашиваются в красно-коричневый цвет. Такие растения быстро погибают.
На бобах болезнь проявляется сначала в виде влажных пятен, которые высыхают и принимают такую же окраску, как на стебле. Это заболевание легко спутать с антракнозом бобов, вызываемым грибком Cloeosporium lindemuthianum, при поражении которым пятна более глубокие и имеют более темную окраску. Иногда сквозь эти пятна из сосудистой системы просачиваются бактерии в виде желтоватых включений на фоне общей красно-коричневой окраски.
Очень часто при поражении бобов болезнь переходит на семена. Заболевание семян особенно опасно, так как при этом бактерии проникают внутрь тканей и не поддаются действию дезинфекторов. На белых семенах при заражении образуются желтые пятна различных размеров. При сильном поражении вся поверхность семян окрашивается в желтый цвет и как бы покрывается лаком. Семена часто делаются морщинистыми, особенно если заражение произошло до их созревания. На семенах, имеющих нормально окрашенную поверхность, все эти признаки определить очень трудно, почти невозможно, тем более что незрелые семена могут давать такое же сморщивание небактериального характера.
Поражаемые растения и распространение бактериозов
Растениями-хозяевами для всех указанных бактерий являются исключительно бобовые растения. Xanthomonas phaseoli заражает Dolichos lablab, Phaseolus acontifolius, Ph latifolius Ph. angularis, Ph. aureus, Ph. lunatus macrocarpus, Ph. coccineus, Ph. mungo, Ph. vulgaris и Soja mais (очень слабо и только при искусственном заражении), Stizolobium duringianum, Strofostylis hewola, Vigna sinensis.
Xanthomonas phaseoli v. fuscans поражает только Ph. vulgaris, Ph. lunatus, и слабо Ph. coccineus, заражение ею всех остальных сортов фасоли, а также других бобовых растений дало отрицательные результаты.
Corynebactrium flaccumfaciens заражает Ph. lunatus macrocarpus, Ph. vulgaris и искусственно Soja mais. По данным E. Велльгаузена (1938) при искусственной инокуляции в оранжерее в условиях высокой влажности и температуры (26-32°С) этот возбудитель может заражать кукурузу. Однако это утверждение вызывает очень большие сомнения, так как, по данным этого же автора, такие специфические возбудители, как Corynebactrium michiganense и Corynebactrium insidiosum, также заражал кукурузу при тех же условиях. Возможно, что симптомы заболевания в данном случае были вызваны В. stewarti, которым были поражены семена кукурузы.
Pseudomonas phaseolicola заражает Ph. vulgaris, Ph. coccineus и Ph. lunatus macrocarpus. В. Буркгольдер (1930) отмечает, что этот микроорганизм менее патогенен для растений чем Xanthomonas phaseoli и Corynebactrium flaccumfaciens и этим напоминает Xanthomonas phaseoli v. fuscans.
Изучение бактериозов фасоли показало, что их возбудители распространены довольно широко и встречаются во многих странах мира: Corynebactrium flaccumfaciens — в США Канаде Франции, ГДР и ФРГ, Бельгии, Болгарии, Австрии; Pseudomonas phaseolicola во многих штатах США в СССР ГДР и ФРГ, Швейцарии Голландии, Испании, Италии, Англии Чехословакии; Xanthomonas phaseoli — в США, Канаде, СССР (южные районы), Австрии, Франции, Норвегии, ГДР и ФРГ Китае, Японии, на Филиппинских островах, в Южной Африке и других странах.
О вредоносности бактериоза, возбудителем которого являются Xanthomonas phaseoli, известно мало. Изучением данного вопроса в свое время занимался В. К. Зажурило (1936). Ввиду широкого распространения этой болезни автор за контроль брал не здоровые растения, а растения с минимальным поражением. По его данным, сумма всех потерь урожая при разных степенях поражения равна 12,9%. Принимая во вybмание, что контролем служили не здоровые растения а с минимальной степенью поражения (0,1 балла), автор не считает этот процент преувеличенным. К тому же, если учесть потери вследствие первичного поражения всходов от зараженных семян (около 2,5%), то общие потери от Xanthomonas phaseoli будут значительно выше. В Молдавии Xanthomonas phaseoli ежегодно поражает от 30 до 46% растений фасоли (Балашова, 1968).
Устойчивость сортов
Вопросами улучшения сортовой устойчивости фасоли к бактериозам занимались многие исследователи. Большая работа в этом направлении была проведена Р. Рендсом и В. Бросертоном (1925). Ими было исследовано 170 американских и 493 иностранных сорта фасоли из 23 стран. При этом оказалось, что 5 сортов были иммунны к антракнозу и к Xanthomonas phaseoli, 27 сортов — только к антракнозу и 33 сорта — только к Xanthomonas phaseoli. О различной восприимчивости сортов фасоли к бактериозам сообщают и другие авторы (Куннигем, 1940; Йенсен, Госс 1942). Р. Клаус (1967), например, отмечает 7 сортов фасоли, устойчивых даже к наиболее вредоносной расе Pseudomonas phaseolicola.
Изучением устойчивости различных сортов в условиях СССР занимались В. Б. Енкен, Р. М. Галачьян и др., которые также указывают на наличие устойчивых и восприимчивых сортов. Восточные сорта В. Б. Енкен считает более устойчивыми.
Л. X. Шпилер (1973) разработал шкалу определения полевой устойчивости к Xanthomonas phaseoli, которая представляет несомненный интерес для селекционной практики, кроме того, автором установлена зависимость полевой устойчивости сортов фасоли от длины вегетационного периода, морфологического строения куста, а также окраски цветков и семян.
Меры борьбы
Сбор семян от здоровых растений; дезинфекция семян; внедрение устойчивых сортов; поздние сроки посева; удаление с поля остатков урожая, в том числе и отходов после обмолота бобов.
