PATOGENICZNOŚĆ WYBRANYCH IZOLATÓW BURSAPHELENCHUS MUCRONATUS W STOSUNKU DO SOSNY

Transkrypt

1 Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 48 (3) 2008 PATOGENICZNOŚĆ WYBRANYCH IZOLATÓW BURSAPHELENCHUS MUCRONATUS W STOSUNKU DO SOSNY ANNA FILIPIAK Instytut Ochrony Roślin Państwowy Instytut Badawczy Władysława Węgorka 20, Poznań a.filipiak@ior.poznan.pl I. WSTĘP Powszechnie występujący w Europie nicień Bursaphelenchus mucronatus wykazuje znaczne podobieństwo morfologii, bionomii i ekologii do kwarantannowego gatunku B. xylophilus sprawcy choroby więdnięcia sosny. Ponadto, ostatnie doniesienia wskazują, że podobnie, jak B. xylophilus, B. mucronatus może być patogeniczny w stosunku do zasiedlanego gospodarza (Braasch i wsp. 1998). Zakres tego zjawiska nie został jednak dotychczas dokładnie zbadany (Mamiya i Enda 1979; Kanzaki i Futai 2006). Głównym celem prac było porównanie patogeniczności pięciu populacji B. mucronatus pochodzących z odległych geograficznie stanowisk oraz ich zdolności reprodukcji w opanowanych siewkach sosny. II. MATERIAŁ I METODY W badaniach oceniano patogeniczność izolatów B. mucronatus: Mdz-01, NTo-01, SłŚ-01, pochodzących z drzewostanów sosnowych, odpowiednio z województw wielkopolskiego i śląskiego oraz Lit-01 i Ukr-02, izolowanych z drewna sosnowego importowanego, odpowiednio z Litwy i Ukrainy. Wszystkie populacje nicieni hodowano na podłożu PDA z grzybnią Botrytis cinerea w temperaturze 25 C. W celu zwiększenia liczby larw infekcyjnych w populacjach potomnych, do składu podłoża PDA dodawano 5% glicerolu (Kiyohara i Bolla 1990). Patogeniczność izolatów oceniano w stosunku do 2-letnich siewek sosny zwyczajnej (Pinus silvestris), sadzonych indywidualnie do doniczek PCV (h = 13 cm, śr. = 17 cm), co najmniej sześć tygodni przed wykorzystaniem ich w badaniach. Nicienie wprowadzano do roślin stosując standardową metodę sztucznej inokulacji (Braasch 2000; Caroppo i wsp. 2000; Tomalak 2004) poprzez wykonanie poprzecznego nacięcia kory strzałki (6 cm powyżej szyi korzeniowej) i umieszczenie w powstałej szczelinie niewielkiego sączka z waty. Następnie, do każdego sączka wprowadzano pipetą ok osobników nicieni różnych stadiów rozwojowych w 200 μl wody destylowanej, a ranę zabezpieczano parafilmem. Siewki kontrolne poddawano podobnym

2 Patogeniczność B. mucronatus w stosunku do sosny 827 zabiegom, lecz do sączka wprowadzano tylko wodę. Rośliny doświadczalne umieszczono na okres 4 tygodni w pokoju klimatycznym (oświetlenie: 12 godz. dzień: 12 godz. noc i temp. stała 20 C). Podlewanie siewek przeprowadzano dwa razy w tygodniu, obserwując za każdym razem zachodzące zmiany. Doświadczenia przeprowadzano w trzech fazach rozwoju siewek, odpowiednio wiosną (V VI) w okresie rozwoju nowych pędów, latem (VII VIII) w okresie drewnienia nowych pędów oraz jesienią (X XI) w okresie zwolnienia wegetacji. Każdy wariant doświadczenia wykonywano na 10 siewkach (powtórzeniach). Po upływie czterech tygodni od momentu inokulacji, na podstawie ogólnej oceny stanu igieł (barwa, żywotność) i nowych przyrostów oraz wycieku żywicy, rośliny klasyfikowano jako żywe, zamierające lub martwe. Następnie strzałki siewek dzielono na 4 cm odcinki z dokładnie oznaczoną pozycją na strzałce, które po rozdrobnieniu zanurzano w wodzie na 24 h. Po upływie tego czasu nicienie wyekstrahowane z poszczególnych odcinków liczono pod mikroskopem stereoskopowym, kategoryzując je na grupy osobników żywych i martwych oraz osobników dorosłych i larwalnych. III. WYNIKI I ICH OMÓWIENIE Doświadczenia przeprowadzane w kontrolowanych warunkach środowiskowych z wykorzystaniem sztucznej inokulacji 2-letnich siewek sosny zwyczajnej zawiesiną różnowiekowych populacji B. mucronatus wykazały, że wszystkie badane izolaty nicieni mogą być patogeniczne w stosunku do rośliny-gospodarza. Jednak, zarówno śmiertelność inokulowanych roślin, jak i liczba rozwijających się w nich nicieni uzależniona była od pochodzenia izolatu oraz od stadium rozwoju siewki w czasie sezonu wegetacyjnego. Nicienie powodowały najwyższą śmiertelność siewek wiosną, w okresie intensywnego rozwoju nowych przyrostów. Dwa najbardziej patogeniczne izolaty SłŚ-01 i NTo- 01 powodowały w tym okresie zamieranie 90% roślin. W okresie lata i jesienią śmiertelność siewek była znacznie niższa. Latem patogeniczność SłŚ-01 stwierdzono u 70% (martwe i zamierające), gdy zaś jesienią izolat ten nie spowodował zamierania żadnej z inokulowanych roślin. Podobnie izolat NTo-01 okazał się jesienią patogeniczny tylko dla 20% inokulowanych siewek (rys. 1). Rys. 1. Sezonowe zmiany śmiertelności siewek inokulowanych różnymi izolatami B. mucronatus Fig. 1. Seasonal changing of mortality of seedlings inoculated with different isolates of B. mucronatus

3 828 Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 48 (3) 2008 Zastosowana metoda inokulacji nie miała istotnego wpływu na żywotność siewek. Tylko 20% siewek kontrolnych wiosną i 10% latem nie przeżyło 4-tygodniowego okresu doświadczenia. Symptomy chorobowe zbliżone były do tych, występujących w czasie infekcji powodowanych przez B. xylophilus, tj. zwykle obserwowano wstrzymanie wycieku żywicy, szybkie zasychanie igieł, które pozostawały na pędzie oraz śmierć całej rośliny. Infekcje wywoływane w czasie wiosny powodowały również szybkie więdnięcie nowych, nie zdrewniałych pędów oraz ich zasychanie. Analiza sekcyjna przeprowadzona 4 tygodnie od rozpoczęcia doświadczenia wykazała obecność żywych nicieni w 94% inokulowanych wcześniej siewek. Występowały one we wszystkich drzewkach martwych i zamierających oraz w 90% drzewek żywych. * tylko wiosna i jesień * only spring and autumn ** tylko jesień ** only autumn Rys. 2. Sezonowe zmiany zdolności reprodukcji poszczególnych izolatów B. mucronatus w inokulowanych siewkach Fig. 2. Seasonal changing of ability to reproduce different isolates of B. mucronatus in inoculated seedlings Rys. 3. Pionowy rozkład średniej liczebności nicieni w opanowanych siewkach izolat: SłŚ-01 Fig. 3. Mean vertical distribution of nematodes in inoculated seedlings

4 Patogeniczność B. mucronatus w stosunku do sosny 829 Liczebność nicieni w poszczególnych siewkach wahała się od 35 do ponad osobników i osiągała wyraźnie wyższe wartości w okresie lata (rys. 2). Jednakże, nie stwierdzono ścisłej korelacji pomiędzy śmiertelnością i liczebnością nicieni występujących w próbie w siewce. Wprowadzane nicienie aktywnie migrowały z miejsca inokulacji. Po okresie 4 tygodni eksperymentu w 52% zasiedlonych siewek obserwowano ich występowanie w całej strzałce, zarówno powyżej, jak i poniżej miejsca inokulacji. Nie stwierdzono obecności B. mucronatus w korzeniach i igłach (rys. 3). Ekstrahowane populacje zawierały osobniki wszystkich stadiów rozwojowych z 20 50% udziałem osobników dorosłych, co sugeruje znaczny potencjał reprodukcyjny badanych nicieni w testowanych, 2-letnich siewkach sosny. IV. WNIOSKI 1. Wszystkie badane izolaty B. mucronatus wykazywały patogeniczność w stosunku do siewek sosny zwyczajnej. Jednak śmiertelność inokulowanych roślin uzależniona była zarówno od pochodzenia izolatu, jak i od stadium rozwoju siewki w czasie sezonu wegetacyjnego. 2. Najbardziej patogeniczne izolaty wiosną powodowały śmiertelność siewek na poziomie 90%, latem 70%, a jesienią 20%. 3. Przyjęta metoda inokulacji nie miała istotnego wpływu na żywotność siewek. 4. Cztery tygodnie po inokulacji żywe nicienie wykryto w 94% roślin. Występowały one zarówno we wszystkich martwych i zamierających siewkach, jak i w przeważającej części siewek żywych. 5. W ponad połowie inokulowanych siewek nicienie opanowały całe strzałki. Migrowały ze strefy inokulacji zarówno w górę, jak i w dół pędu. 6. Choć zamieranie siewek związane było z obecnością B. mucronatus, nie stwierdzono ścisłej korelacji pomiędzy ich śmiertelnością oraz liczbą nicieni izolowanych z sekcjonowanej rośliny. Uzyskane wyniki wskazują, że B. mucronatus może się rozwijać w żywych siewkach sosny oraz powodować ich zamieranie. Jednakże, w warunkach naturalnych proces ten wymagałby odpowiedniego wektora. Podstawowy wektor B. mucronatus żerdzianka sosnówka (Monochamus galloprovincialis) zwykle nie żeruje zaś na siewkach sosny. V. LITERATURA Braasch H., Caroppo S., Ambrogioni L., Michalopoulos H., Skarmoutsos G., Tomiczek Ch Pathogenicity of various Bursaphelenchus species to pines and implications to European forests. Sustainability of pine forests in relation to pine wilt and decline. Proceedings of International Symposium, Tokyo, October, Braasch H Influence of temperature and water supply on mortality of 3-year-old Pines inoculated with Bursaphelenchus xylophilus and B. mucronatus. Nachrichtenbl. Deut. Pflanzenschutzd. 52 (10): Caroppo S., Cavalli M., Coniglio D., Ambrogioni L Pathogenicity studies with various Bursaphelenchus populations on conifer seedlings under controlled and open air conditions. Redia 83:

5 830 Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 48 (3) 2008 Kanzaki N., Futai K Is Bursaphelenchus mucronatus a weak pathogen to the Japanese red pine? Nematology 8 (4): Kiyohara T., Bolla R.I Pathogenic variability among populations of the pinewood nematode, Bursaphelenchus xylophilus. Forest Sci. 36 (4): Mamiya Y., Enda N Bursaphelenchus mucronatus n.sp. (Nematoda: Aphelenchoidiae) from pine wood and its biology and pathogenicity to pine trees. Nematologica 25: Tomalak M Ocena przydatności dostępnych metod do identyfikacji taksonomicznej kwarantannowego nicienia węgorka sosnowca [Bursaphelenchus xylophilus (Steiner et Bührer) Nickle]. Prog. Plant Protection/Post. Ochr. Roślin 44: ANNA FILIPIAK PATHOGENICITY OF DIFFERENT ISOLATES OF BURSAPHELENCHUS MUCRONATUS TO PINE TREES SUMMARY Bursaphelenchus mucronatus is closely related to B. xylophilus the causal agent of pine wilt disease. The nematode is widely spread in Eurasia. Furthermore, both nematodes are found at the same niche of pine forest ecosystem and their biological transmission is very similar. Up till now only a little information about pathogenicity of B. mucronatus has been accessible. The aim of our study was a comparison of pathogenicity of five isolates of B. mucronatus, originating from different parts of Europe, to 2-year-old Pinus silvestris, and their ability to reproduce in the seedlings. The pathogenicity varied among examined isolates. Mortality rate of trees was related to the origin of isolates and stages of seedlings growth during the vegetation season. All isolates caused the highest mortality in spring and the lowest in autumn. One of them, the isolate SlS-01 caused 90% mortality among seedlings in spring, 70% in summer while in autumn it caused no mortality of seedlings. The nematodes occurred in all dead and wilting seedlings and in 90% of healthy seedlings. In natural environment, a vector is essential to transmit the nematodes to trees. Monochamus galloprovincialis the main vector of B. mucronatus in Europe usually does not feed on seedlings. Key words: Bursaphelenchus mucronatus, Pinus silvestris, pathogenicity, pine wood nematode