Поразка коренів картоплі нематодою

Нематода кореневого ураження — це крихітний шкідник довжиною близько одного міліметра. Але він має величезну здатність пошкоджувати картоплю в Канаді. Причина? Це частина комплексу шкідників, які спричиняють хворобу раннього вмирання картоплі (PED), яка щороку є причиною великих економічних втрат картоплі в Канаді. 

Canadian Potato Early Dying Network (CanPEDNet) — це програма, що включає 12 різних дослідницьких проектів, спрямованих на зменшення захворюваності та наслідків захворювання картоплі, що рано вмирає в Канаді. Програма, яка розпочалася наприкінці осені 2019 року, здійснюється через кластер проектів садівництва 3 у програмі Canadian Agriculture Partnership AgriScience, яку очолює Канадська рада садівництва, за підтримки довгого списку галузевих співробітників. Декілька проектів зосереджені на ідентифікації та боротьбі з видами шкідників, відповідальними за PED. 

Угорі списку знаходиться Verticillium в'янення, серйозне грибкове захворювання, спричинене патогеном Verticillium жоржини – а також принаймні один вид кореневої нематоди. Наразі про перший відомо більше, ніж про останній, головним чином тому, що проблему нематод важко діагностувати самостійно. Доктор Маріо Тенута є професором кафедри ґрунтознавства в Університеті Манітоби та головним дослідником CanPEDNet. 

«Коли ми думаємо про PED, ми часто думаємо про це як про «комплекс», тому що так, у вас може бути одна проблема з патогеном – насамперед це В. жоржини – але в інших місцях, як-от Онтаріо та Приморське, у вас є і те, і інше Verticillium і нематодою ураження коренів. А коли обидва поєднуються [у полі], у вас важка хвороба», — каже Тенута.

Тенута відзначає, що нематоди з ураженням коренів харчуються картоплею, пробиваючи крихітні отвори в коренях, проникаючи в них і харчуючись клітинами всередині. Згодом вони залишають корінь і відкладають яйця всередині або зовні кореня в грунті. Високий рівень ураження нематодами виглядає як «нездорова коренева система», каже він, із затримкою росту, хлорозом рослини та підвищеною вразливістю до посухи. За його словами, пошкодження нематод можна побачити у вигляді зміни кольору коренів, а на більш товстих коренях можуть розвинутися ураження. Рани, спричинені нематодами, можуть дозволити патогенам проникнути в рослину, посилюючи її проблеми.

У Канаді існує багато видів кореневих нематод, але, зокрема, відомо, що один вид створює проблеми для виробників картоплі: Pratylenchus penetrans.  «З картоплею взаємодіє саме цей вид В. жоржини для посилення ПЕД», – пояснює Тенута. «Інакше кажучи, збитки від В. жоржини збільшується, і вам насправді не потрібно занадто багато нематод у коренях, щоб викликати проблеми».

P. penetrans поки не був знайдений за межами Східної Канади чи Британської Колумбії. Інший вид нематод, Pratylenchus neglectus, зазвичай зустрічається в преріях, і може бути проблемою для ріпаку та пшениці, каже Тенута. Але поки невідомо чи P. neglectus проблематично в картоплі. Тенута каже, що Канада «далеко відстає» у своєму розумінні проблем нематод. «Нам потрібна фундаментальна робота – які види існують, де вони та їхні рівні. Це важливий перший крок тут», – каже він.

CanPEDNet робить цей крок. Доктор Бенджамін Мімі – нематолог із відділу сільського господарства та агропродовольчої служби Канади в центрі досліджень і розробок Сен-Жан-сюр-Рішельє в Квебеку. Він керує зусиллями щодо секвенування нематод, знайдених у зразках ґрунту, зібраних по всій Канаді, щоб визначити, які види можуть взаємодіяти з В. жоржини проявити синергетичний ефект у картоплі. 

«Наразі ми перевірили понад 2,500 нематод», — каже Мімі. «Ми ідентифікували їх під мікроскопом і шляхом секвенування. Після цього ми вирощуємо колонії ізолятів з кожної провінції та кожного виду; ми перевіримо їх патогенність протягом зими. «Серед ідентифікованих ізолятів ми знаємо, що існують величезні генетичні відмінності, і що два види нематод мають різні геноми. Ми розглянемо, як вони взаємодіють Verticillium і перевірити, чи вони взаємодіють з Verticillium різні. Ми хочемо знати, для яких видів [і підвидів P. penetrans] є патогенними для картоплі та вловлюють реальний потенціал шкоди, який є на кожному полі».

Мімі каже, що ключем до здатності виробників керувати PED буде ідентифікація видів. Види можна змішувати в полі, або поля можуть мати лише один вид, але навіть якщо в полі є високі рівні виду, якщо тільки цей вид не P. penetrans, у виробників може взагалі не виникнути проблеми. В Альберті доктор Дмитро Євтушенко, доцент і науковий керівник Лабораторії дослідження картоплі в Університеті Летбрідж, також працює над ідентифікацією видів нематод у рамках CanPEDNet.

«Кінцевою метою Альберти є встановлення порогових рівнів Verticillium і нематоди, які впливають на врожай», — каже він, сподіваюся, до кінця дослідження в кінці 2022 року. «ПЕД є однією з найважливіших хвороб у Канаді. Ймовірно, у Східній Канаді це важче, але все ще присутнє в Західній Канаді. Але на відміну від Східної Канади, у нас все ще дуже неоднозначна картина ПЕД – ми навіть не впевнені щодо збудників», – каже він. 

«Ми підозрюємо, що [збудники ПЕД у Західній Канаді] можуть відрізнятися від тих у Східній Канаді». Лабораторія Євтушенка обробила зразки тканин з усієї провінції та підтвердила широку присутність В. жоржини, навіть на полях із низьким PED. Вони не знайшли жодного P. penetrans, хоча він каже P. neglectus присутній. Його лабораторія сподівається з’ясувати, чи несе останній відповідальність за економічний збиток. У січні вони створять систему ПЛР у режимі реального часу, щоб розпочати оцінку зразків ґрунту та рослин на наявність V.ертицилій а також інші фітопатогени. За його словами, виробники повинні мати швидку передачу результатів тестів.

Тенута каже, що визначення видів за допомогою тестування ґрунту стане наріжним каменем управління, коли справа доходить до PED. Зараз для деяких виробників це проблема. Перше питання, на яке потрібно відповісти, — чи є у виробника P. penetrans у полі. «Якщо так, то вони повинні бути стурбовані», — каже він. «Якщо у них є інші види, ніж P. penetrans, тепер питання рівнів. Вони повинні бути дуже високими, щоб виробники занепокоїлися».

Випробування ґрунту є «найкращим засобом» для виробників, щоб зрозуміти, що страждає на їхні поля, каже він. Але не всі тести однакові. «Ви можете отримати аналіз ураження коренів. Треба бути обережним і попросити P. penetrans рішучості та переконайтеся, що у вас є впевненість, що лабораторія зможе добре виконати цю рішучість», — застерігає він. «Різні види дуже схожі, тому краще, якщо є молекулярна ПЛР-діагностика».

Після підтвердження наявності цього виду виробники мають можливість використовувати нематицид, але вони не є на 100 відсотків ефективними і «не є найкращим варіантом з точки зору екології ґрунту», – каже Тенута. 

Найкращий варіант — застосувати підхід до культурного управління, хоча багато сільськогосподарських культур можуть стати домом для нематод і, таким чином, не можуть бути використані для розриву циклів шкідників. Виробники можуть використовувати «пастки», такі як суданграс або кормове перлове просо, але повинні ретельно вивчити, що посадити як ротаційні культури, оскільки капустяні рослини, кукурудза і навіть кормові бобові можуть бути господарями для нематод. Найкращим варіантом, каже Тенута, часто є каші. 

Оскільки проекти CanPEDNet прогресують, виробники повинні стежити за результатами. «Протягом наступного року і трохи ми отримаємо багато інформації та знань про ці види», — каже він.

/агротехнологія