ZAGROŻENIE DLA BURAKA CUKROWEGO: WIRUSY ODGLEBOWE CZY MĄTWIK BURAKOWY (HETERODERA SCHACHTII)?

Transkrypt

1 Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 48 (2) 2008 ZAGROŻENIE DLA BURAKA CUKROWEGO: WIRUSY ODGLEBOWE CZY MĄTWIK BURAKOWY (HETERODERA SCHACHTII)? NATASZA BORODYNKO, HENRYK POSPIESZNY Instytut Ochrony Roślin Państwowy Instytut Badawczy Władysława Węgorka 20, Poznań N.Borodynko@ior.poznan.pl I. WSTĘP W rejonach Polski, gdzie buraki cukrowe uprawiane są w skróconych płodozmianach obserwuje się nasilone występowanie m.in. chorób wirusowych (Borodynko i Pospieszny 2007), mączniaka prawdziwego i chwościka (Szymczak-Nowak i wsp. 2007), czy jak wynika z doświadczeń przeprowadzanych przez Banaszaka i wsp. (1998) mątwika burakowego (Heterodera schachtii). Mątwik burakowy został opisany jako jeden z pierwszych nicieni będących pasożytami roślin. Oprócz buraka cukrowego żeruje również na innych roślinach uprawnych i chwastach, głównie z rodzin: kapustowate (Cruciferae) i komosowate (Chenopodiacae) (Steele 1965). W warunkach Polski, na odmianach podatnych na mątwika, w sezonie wegetacyjnym rozwijają się dwa pokolenia nicienia. W krajach o cieplejszym klimacie liczba pokoleń może sięgać 4 lub więcej (Wilski 1973). Skracanie płodozmianu i tym samym częste powracanie buraka na to samo pole, może powodować wyburaczenie gleby na skutek działania masowo występującego mątwika w powiązaniu z innymi czynnikami (Świętosławski i wsp. 1980). W efekcie tego znacznie obniżają się plony oraz ich jakość. Na polach, gdzie występuje mątwik burakowy, rośliny żywicielskie (m.in. rośliny kapustne, rzepak) powinny następować po sobie co 4 5 lat. Na polu zainfekowanym nicieniami należy uprawiać rośliny, które nie pozwalają na rozwój mątwika w pełnym cyklu życiowym. Wówczas nicienie giną przed uzyskaniem dojrzałości płciowej i złożeniem jaj. Zalecane jest stosowanie płodozmianów pięcio i sześcioletnich, jednak ze względu na ograniczanie obszaru uprawy buraka cukrowego oraz skupienie pól uprawnych wokół cukrowni burak na dane pole wraca częściej, co trzy lub cztery lata. W takiej sytuacji oprócz unikania uprawy na tym samym polu m.in. rzepaku, konieczne jest dodatkowo stosowanie w międzyplonie specjalnych odmian gorczycy, które ograniczają występowanie mątwika. Z przeprowadzonych wcześniej badań wynika, że uprawa odmian roślin kapustowatych odpornych na mątwika burakowego wykazuje dobrą skuteczność w ograniczaniu populacji nicieni (Wolny i wsp. 1995; Nowakowski i wsp. 1997; Banaszak i wsp. 1998;

2 400 Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 48 (2) 2008 Nowakowski i Szymczak-Nowak 1998). Badania prowadzone przez Banaszaka i wsp. (1998) wykazały, że skracanie do dwóch lat płodozmianu w przypadku wystąpienia mątwika burakowego na danym polu spowodowało, że gorczyca mątwikobójcza przestawała spełniać rolę ochronną przed nicieniami. W roku 2007, w Wielkopolsce, ze względu na małą ilość opadów wirus rizomanii powodował mniejsze straty w plonach niż w innych rejonach Polski. Ponieważ w poprzednich latach uzyskanie wysokich i zadowalających plonów okazało się problematyczne, pobrano i przetestowano próby glebowe pod kątem wystąpienia w glebie mątwika burakowego. II. MATERIAŁ I METODY W latach zebrano około 85 prób buraków z różnych rejonów Polski, podejrzanych m.in. o infekcję wirusową lub wykazujących ograniczony wzrost, powodowany innymi czynnikami. Próby zbierano również z miejsc, gdzie placowo występowało więdnięcie roślin, nawet jeśli przebarwienia na roślinach nie były widoczne. Wszystkie zebrane próby przetestowano najpierw przy użyciu komercyjnych zestawów do testów DAS i TAS-ELISA, a następnie obecność wirusa potwierdzano stosując RT-PCR. W Wielkopolsce z wielu zebranych prób nie udało się wyizolować żadnego z odglebowych wirusów buraka cukrowego. Dlatego też jesienią 2007 roku, z obszaru podlegającego pod Nordzucker Polska S.A., Zakład w Opalenicy zebrano 67 prób gleby, celem stwierdzenia lub wykluczenia obecności mątwika burakowego. Ze względu na nierównomierne występowanie mątwika burakowego na polu (rys. 1) bardzo istotne jest właściwe pobranie próby (z całego pola, a nie tylko z jego części). 5% strat plonu 5% yield loss 25% strat plonu 25% yield loss 40% strat plonu 40% yield loss Rys. 1. Możliwości rozmieszczenia infekcji na polu Fig. 1. Possibilities of infection distribution in the fields

3 Zagrożenie dla buraka cukrowego: wirusy czy mątwik? 401 Dlatego też, z każdego wyznaczonego pola pobierano co najmniej 50 próbek glebowych z różnych miejsc i łączono je w jedną próbę, po czym glebę suszono. Z takiej próby pobierano 100 g gleby, zalewano wodą i pozostawiano na 15 minut. Następnie pod bieżącą wodą, przy użyciu dwóch sit o oczkach różnej wielkości wypłukiwano glebę oraz odrzucano duże zanieczyszczenia (kamyki, fragmenty roślin, itp.). Cysty z sita o mniejszych oczkach izolowano na bibułę filtracyjną firmy Waters. Pod binokularem wybierano cysty z bibuły i liczono, a następnie homogenizowano w wodzie destylowanej, przy obr./min. celem uwolnienia jaj i larw z cyst. Z tak przygotowa- Tabela 1. Ocena stopnia infekcji w glebach Table 1. Valuation of the infection degree in soil Stopień porażenia Infection degree Liczba cyst w 100 ml gleby Number of cysts in 100 ml of soil Liczba law + jaj w 100 ml gleby Number of larvae + eggs in 100 ml of soil Spodziewane straty plonu Expected yield decrease [%] Zalecenia Recommendation > żadnych ograniczeń w uprawie buraków beet cultivation without any restrictions > 41 > > 25 wskazane zmianowanie minimum 3-letnie minimum 3-years rotation recommended zmianowanie co najmniej 4-letnie, stosować poplony zwalczające mątwika at least 4-years rotation, successive crops controlling cyst nematode zmianowanie 5 6-letnie, konieczność stosowania poplonów mątwikobójczych, w miarę możliwości eliminacja uprawy rzepaku 5 6-years rotation necessary successive crops controlling cyst nematodes, elimination of rape cultivation zmianowanie 6 8-letnie, opłacalne zastosowanie odmian buraków tolerancyjnych na mątwika 6 8-years rotation, cultivation of tolerant varieties to cyst nematode

4 402 Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 48 (2) 2008 nego preparatu pobierano 2 ml próby i pod mikroskopem liczono larwy mątwika oraz pełne jaja. Próby klasyfikowano w skali pięciostopniowej (tab. 1), gdzie stopień piąty wskazuje na bardzo wysokie występowanie mątwika, zalecające uprawę buraka co 6 lat, wraz z koniecznością wysiewania gorczycy mątwikobójczej oraz opłacalnością stosowania odmian z podwójna tolerancją (na wirusa rizomanii i mątwika burakowego). W sumie powierzchnia gruntów, z których pobrano próby do analiz wyniosła ha, w tym ha to powierzchnia na której w danym sezonie wegetacyjnym uprawiane były buraki. Łączna powierzchnia gospodarstw, z których pobrano próby wyniosła ha. III. WYNIKI I ICH OMÓWIENIE Spośród 85 prób zebranych w latach , w 24 stwierdzono obecność wirusa nekrotycznego żółknięcia nerwów buraka, a w 30 odglebowego wirusa buraka i wirusa Q buraka. W teście ELISA przeprowadzano wstępną identyfikację wirusów z prób buraków odmian wrażliwych na wirusa rizomanii. Dzięki zastosowaniu mrt-pcr potwierdzano obecność wirusów w próbach pozytywnych oraz identyfikowano wirusy w odmianach tolerancyjnych na wirusa rizomanii. Stosując trzy pary starterów dostępne w literaturze (Meunier i wsp. 2003) otrzymano produkty oczekiwanej wielkości: 545 bp, 399 bp i 291 bp, odpowiednio dla BNYVV, BSBV i BVQ. Rys. 2. Larwa mątwika burakowego Fig. 2. Larvs of H. schachtii

5 Zagrożenie dla buraka cukrowego: wirusy czy mątwik? 403 Rys. 3. Jaja mątwika burakowego Fig. 3. Eggs of H. schachtii W trakcie prowadzenia analiz pod kątem występowania w glebie mątwika burakowego nie stwierdzono ani jednej próby wolnej od jego cyst. W 10 próbach znaleziono mniej niż 10 cyst (poniżej poziomu szkodliwości). W 57 próbach wykazano liczbę cyst lub larw (rys. 2) i jaj (rys. 3) wskazującą na zagrożenie dla upraw buraka przez mątwika, w tym aż w 33 próbach na najwyższym poziomie w skali 1 5 (tab. 2). W sytuacjach tak wysokiego zagrożenia konieczne jest wydłużanie płodozmianu, ograniczanie w nim roślin sprzyjających rozwojowi mątwika burakowego oraz stosowanie specjalnych odmian gorczycy mątwikobójczej. Tabela 2. Przetestowane próby Table 2. Analyzed samples Stopień porażenia Infection degree Liczba analiz Number of analyses [szt.] [No.] Powierzchnia analizowanych pól Area of analyzed fields [ha] Udział powierzchni Portion of area [%] , , , , ,5

6 404 Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 48 (2) 2008 Ze względu na częste jednoczesne występowanie na polu zarówno mątwika, jak i wirusów odglebowych porażających buraki korzystne jest wysiewanie odmian tolerancyjnych na obydwa szkodliwe czynniki. Rośliny tych odmian mają mechanizm ochronny i przed szkodnikiem i przed wirusem, a to zapewnia im niezakłócony rozwój w okresie wegetacji, a w efekcie końcowym uzyskanie wysokich plonów dobrej jakości nawet w warunkach silnej infekcji. W roku 2008, w cukrowniach należących do Nordzucker Polska S.A. prowadzone będą dalsze badania mające na celu ustalenie rejonów, na których zagrożenie występowania zarówno odglebowych wirusów, jak i mątwika burakowego wydaje się być największe. Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w latach jako projekt badawczy N Autorzy pracy serdecznie dziękują Panom Adamowi Kostrzewskiem z Nordzucker Polska S.A. Zakład w Opalenicy oraz dr Wacławowi Wiśniewskiemu z firmy KWS Polska, za dostarczenie prób glebowych. IV. LITERATURA Banaszak H., Nowakowski M., Szymczak-Nowak J., Ojczyk K Limiting of Heterodera schachtii Schm. Diseases and weeds of sugar beet by tillage system based on mustard or radish intercrops and mulches. J. Plant Protection Res. 38: Borodynko N., Pospieszny H Identyfikacja i występowanie odglebowych wirusów buraka cukrowego w Polsce. Prog. Plant Protection/Post. Ochr. Roślin 47 (2): Meunier A., Schmit J.F., Stas A., Kutluk N., Bragard C Multiplex Reverse Transcription- PCR for Simultaneous Detection of Beet Necrotic Yellow Vein Virus, Beet Soilborne virus, and Beet Virus Q and Their Vector Polymyxa betae KESKIN on sugar Beet. Appl. Environ. Microb. April 2003: Nowakowski M., Gutmański I., Kostka-Gościniak D., Kaczorowski G Międzyplony ścierniskowe odmian gorczycy białej, rzodkwi oleistej i facelii błękitnej jako nawozy zielone i czynniki ograniczające mątwika burakowego w glebie. Biul. Inst. Hod. Aklimat. Roślin 202: Nowakowski M., Szymczak I Dynamika wzrostu, plonowanie i antymątwikowe działanie wybranych odmian rzodkwi oleistej i gorczycy białej w międzyplonie ścierniskowym. Rośliny Oleiste 19: Steele A.E The host range of sugarbeet nematode, Heterodera schachtii Schmidt. J. Amer. Soc. Sugarbeet Tech. 13: Szymczak-Nowak J., Rychcik B., Tyburski J Zdrowotność buraka cukrowego uprawianego w płodozmianie i monokulturze. Prog. Plant Protection/Post. Ochr. Roślin 47 (2): Świętosławski B., Jabłoński B., Krążel R Płodozmiany. s W: Ogólna Uprawa Roli i Roślin (B. Jabłoński, red.). PWRiL, Warszawa. Wilski A Nicienie Szkodniki Roślin Uprawnych. PWRiL, Warszawa, 314 ss. Wolny S., Banaszak H., Heimann S Oddziaływanie odmian gorczycy białej, rzodkwi oleistej i facelii błękitnej na populację mątwika burakowego. Materiały 35. Sesji Nauk. Inst. Ochr. Roślin, cz. 2:

7 Zagrożenie dla buraka cukrowego: wirusy czy mątwik? 405 NATASZA BORODYNKO, HENRYK POSPIESZNY SUGAR BEET THREAT: SOIL-BORNE VIRUSES OR HETERODERA SCHACHTII? SUMMARY Soil-borne viruses are the most dangerous amongst sugar beet virus diseases. They usually cause significant losses in crop production and reduce a level of sugar in sugar beet roots. During the years we have analysed 85 samples of sugar beet. Twenty four gave positive reactions to BNYVV and 30 to BSBV and BVQ. The beet cyst nematode Heterodera schachtii is one of the most dangerous pests of sugar beet crop. The nematode attacks more than 200 various species of plants belonging to 23 different families. The majority of hosts are found in two families: Chenopodiaceae and Cruciferae. H. schachtii causes serious yield reductions and decreases sugar content of sugar beet wherever the crop is grown. Out of 67 soil samples tested, 33 showed the highest level of larvae and eggs. Key words: Beet necrotic yellow vein virus, Beet soil-borne virus, Beet virus Q, Heterodera schachtii, occurrence, infection, identification