26 Ziemniak Polski 2006 nr 1

Transkrypt

1 26 Ziemniak Polski 2006 nr 1 UJEDNOLICONA METODA TESTOWANIA ODPORNOŚCI ODMIAN ZIEMNIAKA NA RÓŻNE PATOTYPY MĄTWIKA ZIEMNIACZANEGO (GLOBODERA ROSTOCHIENSIS) I MĄTWIKA AGRESYWNEGO (GLOBODERA PALLIDA) NOWYM WYZWANIEM W OCHRONIE ZIEMNIAKA W POLSCE dr Witold Karnkowski Główny Inspektorat Ochrony Roślin i Nasiennictwa, Centralne Laboratorium w Toruniu ul. Żwirki i Wigury 73, Toruń, w.karnkowski@piorin.gov.pl G roźnymi szkodnikami plantacji ziemniaka są nicienie mątwik ziemniaczany (Globodera rostochiensis) i mątwik agresywny (Globodera pallida). Jedną z najważniejszych metod ich zwalczania jest uprawa odmian odpornych na poszczególne ich gatunki i patotypy. Odmiana ziemniaka powinna być uznana za odporną na mątwiki, jeśli wyraźnie hamuje rozwój populacji tych nicieni. Polska jako państwo członkowskie Unii Europejskiej zobowiązana jest do transpozycji do prawa krajowego jej regulacji prawnych, takich jak Dyrektywy. Obecnie prowadzone są bardzo zaawansowane prace nad Dyrektywą UE w sprawie zwalczania mątwików tworzących cysty na ziemniaku. W tej chwili trudno powiedzieć, od kiedy będą obowiązywały postanowienia wspomnianej Dyrektywy. Prawdopodobnie nastąpi to nie wcześniej niż w 2008 roku. Załącznikiem do Dyrektywy jest metodyka testowania odmian ziemniaka pod względem ich odporności na różne gatunki i patotypy mątwików. W niniejszym artykule zostanie scharakteryzowana metodyka testów odpornościowych zawarta we wspomnianym Załączniku w porównaniu z testami obecnie stosowanymi w kraju oraz zostanie podjęta próba określenia, jakie działania będą potrzebne do wprowadzenia u nas w życie testów zgodnych z zaleceniami UE. Metodyka testów odpornościowych stosowana w Polsce Jedyną instytucją prowadzącą w Polsce badania odporności odmian ziemniaka na poszczególne gatunki i patotypy mątwików jest Pracownia Chorób i Szkodników Kwarantannowych Ziemniaka IHAR w Bydgoszczy. Metodyka testów odpornościowych stosowana w Polsce opiera się na metodyce opracowanej w byłej NRD. Istnieją pewne różnice w testach dotyczących odporności na różne patotypy mątwika ziemniaczanego i mątwika agresywnego. 1. Testy biologiczne odporności odmian ziemniaka na patotypy mątwika ziemniaczanego (zwłaszcza powszechnie występującego patotypu Ro1) prowadzone są przez 3 kolejne lata, odpowiednio na 2, 5 i 20 roślinach uprawianych w kamionkowych doniczkach o średnicy 8 cm. Jako kontrolę stosuje się odmiany ziemniaka o znanej podatności. Cysty danego patotypu mątwika są umieszczane w podłożu znajdującym się w tych doniczkach w liczbie pozwalającej na wprowadzenie około 2000 żywych jaj i larw na doniczkę. Następnie do każdej doniczki sadzi się po jednej bulwie z testowanej odmiany. Rośliny uprawiane są w szklarni przez tygodni, a następnie wyjmuje się je z doniczek i na powierzchni bryły korzeniowej liczy się żywe samice i cysty (czyli martwe samice) mątwika. Stopień porażenia roślin przez mątwiki określa się na podstawie uproszczonej skali: 0 brak samic i cyst samice lub cysty samic lub cyst 3 ponad 10 samic lub cyst W razie stwierdzenia drugiego lub trzeciego stopnia porażenia test zostaje zakończony, a odmiana uznana za podatną. Gdy stopień porażenia wynosi 0 lub 1, test jest powtarzany przez kolejne dwa lata. Jeśli podczas testów trwających trzy lata na 27 roślinach ziemniaka nie zaobserwuje się występowania samic i cyst lub wystąpią one sporadycznie (pierwszy stopień porażenia), odmiana zostaje uznana za odporną na dany patotyp mątwika.

2 Ziemniak Polski 2006 nr Testy w celu stwierdzenia odporności odmian ziemniaka na mątwika agresywnego trwają cztery lata (liczba testowanych roślin w poszczególnych latach wynosi odpowiednio 5, 10, 20 i 20, a do jednej doniczki testowej wprowadza się około 3000 żywych jaj lub larw. W pierwszym roku testów samice i cysty mątwika są liczone na powierzchni bryły korzeniowej. Jeśli ich średnia liczba przekracza 5 sztuk na roślinę, odmiana zostaje uznana za podatną na dany patotyp mątwika agresywnego i test zostaje zakończony. Po zakończeniu drugiego roku testów cysty są liczone w całej bryle korzeniowej, po uprzedniej ekstrakcji za pomocą automatycznego ekstraktora do cyst. Jeśli ich średnia liczba przekracza 7 sztuk na roślinę, odmiana zostaje uznana za podatną na dany patotyp mątwika agresywnego i test zostaje zakończony. W trzecim i czwartym roku liczone są cysty w bryle korzeniowej, a jednocześnie określa się ich żywą zawartość, czyli liczbę znajdujących się w nich jaj i osobników młodocianych (larw). Jeśli średnia liczba jaj i osobników młodocianych przekracza sztuk w przeliczeniu na roślinę, odmiana zostaje uznana za podatną na dany patotyp mątwika agresywnego. Jak widać z opisanych metodyk, testy przeprowadzane dotychczas w Polsce pozwalają na stwierdzenie, że odmiana ziemniaka jest odporna lub podatna na dany patotyp mątwika. Tymczasem szczegółowe badania wykazały, że oprócz odmian całkowicie odpornych lub całkowicie podatnych na mątwika istnieją też takie, które charakteryzują się częściową odpornością. Zgodnie z projektem Dyrektywy UE testy odpornościowe muszą być przeprowadzone w sposób umożliwiający wyrażenie stopnia odporności poszczególnych odmian ziemniaka na różne patotypy mątwików w skali 1-9 (patrz str. 29). Stąd też metodyka takich testów musi być odmienna od obecnie stosowanej w Polsce. Metodyka testów odpornościowych w projekcie do nowej Dyrektywy UE w sprawie zwalczania mątwików tworzących cysty na ziemniaku Metodyka testów odpornościowych zawarta w projekcie do Dyrektywy nawiązuje do zalecanej w dokumencie Europejskiej i Śródziemnomorskiej Organizacji Ochrony Roślin (EPPO) z 1992 r. Recommendation on the testing of potato cultivars to assess partial resistance to potato cyst nematodes, Globodera rostochiensis and G. pallida, EPPO Document, No. 92/3784. W oparciu o tę metodykę w krajach Europy Zachodniej (Francja, Holandia, Niemcy, Wielka Brytania i in.) zostały wprowadzone własne, nieco odrębne metody. Dlatego grupa ekspertów w wyniku konsultacji opracowała ujednoliconą metodykę, która będzie obowiązywała wszystkie państwa członkowskie. W odróżnieniu do metody stosowanej obecnie w Polsce testy znajdujące się w projekcie Dyrektywy UE polegają na porównaniu rozwoju poszczególnych populacji mątwików na badanej odmianie ziemniaka w odniesieniu do standardowej odmiany odpornej. Szczegółowa proponowana procedura przeprowadzania testów jest następująca (w stosunku do niektórych punktów dodano dodatkowe komentarze): 1. Test odpornościowy powinien być przeprowadzony na obszarze, gdzie zachowane są warunki kwarantannowe, zarówno na otwartym powietrzu, jak i w szklarniach lub komorach klimatycznych (fitotronach). 2. Test powinien być prowadzony w doniczkach (pojemnikach) mieszczących przynajmniej litr gleby (lub innego, właściwego podłoża). 3. Temperatura gleby w doniczkach testowych podczas trwania testu nie powinna przekraczać 25 C, a rośliny powinny być właściwie podlewane. 4. Do sadzenia ziemniaków odmiany badanej i kontrolnej wykorzystuje się fragmenty bulw zawierające tylko po jednym oczku. Zaleca się usunięcie wszystkich kiełków z wyjątkiem jednego. 5. W każdym teście jako standardowej podatnej kontrolnej odmiany ziemniaka należy użyć Desirée. Ponadto w pełni podatne odmiany kontrolne o znaczeniu lokalnym mogą być użyte jako kontrole wewnętrzne. Standardowa odmiana kontrolna może być zmieniona, jeśli badania wykażą, że inne odmiany są właściwsze lub bardziej dostępne. 6. Następujące standardowe populacje mątwików powinny być użyte w testach dotyczących odporności ziemniaków na patotypy Ro1, Ro5, Pa1 i Pa3: Ro1 populacja Ecosse (można otrzymać od D. Mugniéry, INRA, Francja)

3 28 Ziemniak Polski 2006 nr 1 Ro5 populacja Harmerz (można otrzymać od B. Niere, BBA, Niemcy) Pa1 populacja Scottish (można otrzymać od J. Pickup, SASA, Wielka Brytania) Pa3 populacja Chavornay (można otrzymać od D. Mugniéry, INRA, Francja) Można dodatkowo użyć innych populacji o znaczeniu lokalnym. Komentarz: Podczas hodowli nowych odmian ziemniaka, których odporność na mątwiki ma różne źródła, standardowe populacje mątwików będą regularnie analizowane pod względem ich wirulencji w stosunku do tych odmian. Podobnie jeśli podczas monitoringu zostanie stwierdzone, że właściwości europejskich populacji mątwików pod względem ich wirulencji uległy zmianie, wtedy opisane powyżej standardowe populacje nicieni także powinny zostać poddane analizie (przeglądowi). 7. Tożsamość każdej populacji mątwików powinna być kontrolowana przy użyciu właściwych metod. Zaleca się, aby podczas tych testów zostały użyte przynajmniej dwa odporne (różnicujące) klony ziemniaka o znanej odporności. 8. Na inokulum nicieni (Pi) powinno składać się pięć żywych jaj lub osobników młodocianych zdolnych do infekcji w przeliczeniu na mililitr podłoża. Zaleca się, aby liczbę nicieni, którą należy zainokulować, w przeliczeniu na mililitr podłoża określić podczas doświadczeń nad wylęganiem się larw. Nicienie można zainokulować w formie cyst lub jaj albo osobników młodocianych znajdujących się w zawiesinie. 9. Przynajmniej 70% jaj i osobników młodocianych znajdujących się w cystach stosowanych do inokulacji powinno być żywych. Zaleca się, aby wiek cyst wynosił 6 do 24 miesięcy oraz aby bezpośrednio przed użyciem były one przechowywane przynajmniej przez 4 miesiące w temperaturze 4 C. 10. Powinny być zastosowane przynajmniej 4 powtórzenia (doniczki) w odniesieniu do każdej populacji nicienia i każdej testowanej odmiany ziemniaka. Zaleca się użycie przynajmniej 10 powtórzeń w odniesieniu do standardowej podatnej odmiany kontrolnej. 11. Czas trwania testów odpornościowych powinien wynosić przynajmniej 3 miesiące, a przed ukończeniem eksperymentu należy sprawdzić, czy samice mątwików osiągnęły dojrzałość. 12. Cysty z czterech powtórzeń powinny zostać wydobyte i liczone oddzielnie w odniesieniu do każdej doniczki. 13. Końcowe zagęszczenie populacji nicieni (Pf) na standardowej podatnej odmianie kontrolnej powinno być określone poprzez zliczenie wszystkich cyst ze wszystkich powtórzeń oraz jaj i osobników młodocianych przynajmniej z 4 powtórzeń. 14. Na standardowej podatnej odmianie kontrolnej tempo reprodukcji powinno wynosić przynajmniej 20x (Pf/Pi). 15. Współczynnik zmienności standardowej odmiany kontrolnej nie może przekraczać 35%. Komentarz: W późniejszej fazie badań można zastosować inne testy statystyczne, jeśli zostanie stwierdzone, że zwiększą one dokładność wyników. 16. Względna podatność testowanego klonu lub odmiany ziemniaka w porównaniu ze standardową odmianą kontrolną powinna być określona i wyrażona w procentach zgodnie z następującym wzorem: Pf na testowanej odmianie/ Pf na podatnej kontroli x 100%. Pf = końcowe zagęszczenie populacji nicieni po zakończeniu testów odpornościowych. 17. Jeśli względna podatność testowanego klonu lub odmiany ziemniaka wynosi ponad 3%, wystarczające jest liczenie cyst. Natomiast gdy względna podatność jest mniejsza niż 3%, oprócz liczenia cyst należy też liczyć jaja i osobniki młodociane. 18. Jeśli wyniki testów w pierwszym roku wskażą, że dana odmiana jest w pełni podatna na określony patotyp, wtedy nie ma konieczności powtarzania testów w drugim roku. 19. Wyniki testu powinny być potwierdzone w przynajmniej jeszcze jednym doświadczeniu przeprowadzonym w innym roku. Średnia arytmetyczna względnej podatności uzyskana w ciągu dwóch doświadczeń pozwala na obliczenie stopnia odporności, zgodnie z poniższą skalą. Komentarz: Stopień odporności, obliczony stosownie do wartości względnej podatności, może być interpretowany lokalnie i może ulegać zmianom w zależności od patotypu i sposobu użytkowania odmiany ziemniaka. W oparciu o wartości względnej podatności wylicza się stopień odporności zgodnie z przedstawioną poniżej standardową skalą odporności. 1. stopień odporności oznacza

4 Ziemniak Polski 2006 nr 1 29 odmianę całkowicie podatną, a 9. odmianę o maksymalnej odporności. Względna podatność (%) Stopień odporności <1 9 1, , , , , , , >100 1 Możliwości uprawy odmian o określonym stopniu odporności powinny być ocenione oddzielnie w poszczególnych krajach, stosownie do warunków lokalnych. Niektóre kraje, np. Holandia, opracowały tabele, gdzie określony jest płodozmian, w jakim mogą być uprawiane odmiany o danym stopniu odporności. Na rysunkach 1-3 zilustrowano testy odpornościowe wykonywane w Institut fűr Nematologie und Wirbeltierkunde w Műnster (Niemcy), zgodnie z metodyką podobną do proponowanej w projekcie do Dyrektywy UE. Rys. 1. Mikrodoniczki do uzyskiwania czystych patotypowo populacji mątwika (inokulum 2 larwy na doniczkę (fot. W. Karnkowski) Rys. 2. Końcowy etap testów odpornościowych, tuż przed ekstrakcją cyst (fot. W. Karnkowski)

5 30 Ziemniak Polski 2006 nr 1 Rys. 3. Prosta metoda ekstrakcji cyst mątwików z gleby (podłoże gliniaste) (fot. W. Karnkowski) Porównanie metodyki testów odpornościowych zalecanych w projekcie Dyrektywy UE oraz obecnie stosowanych w Polsce Porównanie metodyki testów odpornościowych stosowanych dziś w Polsce oraz zalecanych w projekcie do Dyrektywy UE pozwala na wyciągnięcie następujących wniosków: Testy zalecane w projekcie Dyrektywy UE wymagają porównania tempa rozwoju danego patotypu mątwika na odmianie testowanej oraz standardowej odmianie odpornej, natomiast podczas testów stosowanych w kraju śledzi się tempo rozwoju nicieni tylko na odmianie badanej. Testy zalecane w projekcie Dyrektywy UE pozwalają na określenie stopnia odporności danej odmiany w skali 9-stopniowej, co nie jest możliwe przy użyciu testów obecnie przeprowadzanych w kraju (stosowanie w testach krajowych podatnej odmiany kontrolna ma za zadanie określenie, czy żywotność użytej do badań populacji mątwików jest właściwa). Zgodnie z metodyką UE konieczne jest ciągłe sprawdzanie wirulencji posiadanych populacji mątwika oraz obliczenie współczynnika zmienności standardowej odmiany kontrolnej (testy statystyczne), czego nie przeprowadza się w odniesieniu do testów krajowych. Wprowadzenie nowej metodyki testów odpornościowych w naszym kraju, jak już wcześniej wspomniano, będzie musiało nastąpić w ciągu dwóch lat od chwili przyjęcia Dyrektywy UE. Będzie ono niewątpliwie dużym wyzwaniem dla instytucji wykonującej testy, gdyż pociągnie za sobą konieczność: sprawdzenia w warunkach krajowych przebiegu testów; przeszkolenia osób zaangażowanych przy przeprowadzaniu testów; posiadania standardowych populacji danych patotypów mątwików oraz standardowych podatnych odmian ziemniaka, a także odpowiednich programów komputerowych do statystycznej obróbki danych; wzmocnienia kadrowego jednostki wykonującej testy, zwłaszcza pod względem personelu technicznego, który będzie odpowiedzialny za wysadzanie roślin, ich uprawę, ekstrakcję cyst itp.; poniesienia przez jednostkę wykonującą testy dodatkowych kosztów w celu pokrycia wszelkich wydatków wynikających z wdrożenia nowej metodyki. A zatem wdrożenie metodyki testów odpornościowych stanowiącej załącznik do nowej Dyrektywy UE w ustawowym okresie będzie trudne, czasochłonne i wymagające poniesienia niemałych nakładów finansowych. Jako państwo członkowskie UE Polska będzie jednak zmuszona podjąć intensywne działania w tym kierunku. Literatura Proposal for a COUNCIL DIRECTIVE on the control of potato cyst nematodes, April 2005