Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Для реализации всех целей проекта были проведены детальные исследования механизмов и сроков колонизации колосьев пшеницы 11 сортов яровой пшеницы из разных регионов РФ и Мира патогенным микромицетом Helminthosporium sativum (sin. Bipolaris sorokiniana) и отдельными видами грибов из рода Fusarium по пяти фазам развития растений. Впервые выяснено, что уже на IV этапе органогенеза стержни зачатков колосьев сортов Jin Chun 2 (Китай) и Karee (ЮАР) были колонизированы F. poae, F. oxysporum, F.sporotrichioides, что указывает на их способность к продвижению по сосудам растений и раннему заражению колосьев. B. sorokiniana был выделен из стержней колосьев сорта Зауралочка из Курганской области и канадского сорта Nill Thatcer Lr-35 до выхода колосьев из трубки (IV-VII этапы органогенеза), что также указывает на его способность к росту по сосудам растений яровой пшеницы. Динамика колонизации колосьев показала более раннее заселение микромицетами стержней колосьев, по сравнению с зерновками, явную приуроченность B.sorokiniana и грибов рода Fusarium к стержням колосьев и тенденцию к снижению инфицирования зерновок грибами рода Fusarium к фазе полной спелости по сравнению с предыдущей фазой молочной спелости. Доминирующими видами микромицетов на органах колосьев (стержень, зерно) и зерновок (зародыш, эндосперм, оболочка) в конце вегетации были B. sorokiniana и грибы родов Alternaria и Fusarium, которые имели 100% встречаемость на сортах яровой пшеницы. Устойчивых к микромицетам сортов выявлено не было. На всех органах зерновок доминировал B. sorokiniana, особенно в зародышах и эндоспермах зерен. Вторую позицию по средним данным занимали грибы рода Alternaria. Среди грибов рода Fusarium на органах колоса и зерновок доминировал F. oxysporum, который встречался на 93,2% образцов. К дополнительным видам, с 43,2% встречаемости были отнесены F. poae и F. equiseti. Редкими видами были F. sporotrichioides, и F. avenaceum с частотой встречаемости 25% и 13,6% соответственно. Самым редким был F. sambucinum с частотой 4,6%, он был выделен из зародышей и оболочек зерен только сорта LТ-3 из Ленинградской области. Общее биологическое разнообразие видов микромицетов колебалось от 3 (сорт Зауралочка из Курганской области) до 7 (финский сорт Manu). По органам колоса и зерновки - 7 видов было выявлено в зародышах и оболочках зерновок, 6 – в стержнях колосьев и эндоспермах зерновок. B.sorokiniana и F. oxysporum инфицировали органы колоса и зерновок равномерно. Выявлена приуроченность F. poae к стержням колосьев, а F. equiseti – к стержням колосьев и оболочкам зерен. Коэффициенты общности видового состава микромицетов по сортам составляли от 1 (NIL Thatcher Lr13, LT-3, Karee) до 0,44 у сортов Remus (Германия) и Зауралочка (Курганская область) с сортом Manu (Финляндия). Анализ перекрытия экологических ниш микромицетов по частоте совместной встречаемости показал, что максимальное перекрытие 93,2% было у B.sorokiniana с F. oxysporum. Умеренное перекрытие ниш 36,4-43,2% было выявлено у B.sorokiniana и F. oxysporum с F.poae и F. equiseti. Относительно небольшое, на уровне 11,4-25% перекрытие ниш было у B.sorokiniana, F. oxysporum и F. poae с F. sporotrichioides, у F. poae с F. equiseti и F. avenaceum, а также у F. sporotrichioides с F. avenaceum. В остальных комбинациях видов перекрытие отсутствовало или было незначительным до 4,6%. С целью получения информации о попарных межвидовых отношениях микромицетов и выявления наиболее конкурентоспособных видов было проведено наблюдение за ростом встречных культур наиболее распространенных видов фитопатогенов. Была разработана новая шкала количественной оценки конкурентной способности видов микромицетов по комплексу из 4 групп показателей: 1) изменение скорости радиального роста колоний, 2) изменение характера роста колоний культур микромицетов по 10 показателям, 3) наличие и ширина зоны лизиса, 4) изменение интенсивности споруляции микромицетов. В качестве контроля использовали чистые колонии микромицетов, которые выращивали одновременно с опытными вариантами. В настоящее время идет оформление заявки на патент «Шкала количественной оценки межвидовых отношений микромицетов», планируется получение патента в 2023 году. Взаимоотношения между отдельными видами микромицетов носили индивидуальный характер и значительно отличались по остроте и характеру. Число набранных отдельными микромицетами баллов по новой шкале различалось в 8 раз, от 2 баллов, набранных B. sorokiniana, при взаимодействии с F. sambucinum, до 16 баллов у F. oxysporum во встречной культуре с F. poae. Мы предлагаем взаимодействие видов считай нейтральными, если оба набрали 10 и более баллов, а разница между видами не превышает 3 баллов. Такого рода отношения были выявлены у F. sporotrichioides, F. equiseti, F. poae, F. oxysporum, F. avenaceum с пятью другими видами рода Fusarium. Конкурентные отношения сложились у всех фузариевых грибов с B. sorokiniana, причем он доминировал над F. sporotrichioides, F. solani и F. avenaceum. Напротив, F. sambucinum, F. equiseti, F. poae и F. oxysporum доминировали при их совместном культивировании с B. sorokiniana, отмечено сильное взаимное угнетение. F. sambucinum показал конкурентное подавление таких видов, как F. equiseti, F. solani и F. oxysporum, и равные по силе, но конкурентные отношения с F. sporotrichioides, F. poae и F. avenaceum. Конкуренция выражалась в снижении скорости радиального роста колоний (до 2,5 раз), значительным морфологических отклонениях от чистых культур (до 7 признаков из 10), в формировании зоны лизиса шириной более 7 мм (максимально 12 мм), а также в изменении интенсивности споруляции как в сторону стимуляции (максимально до 20 раз), так и угнетения (максимально до 30 раз). В пределах исследованных сочетаний конкурентные отношения были выявлены в 46,4% случаев, а нейтральные – в 53,6%. По итогам исследований 2022 года подготовлен промежуточный отчет и 4 публикации: 1 – в журнале Scopus и WoS, 2 - в журналах ядра РИНЦ, 1 – в сборнике трудов конференции (РИНЦ). Результаты исследований были доложены на 2 конференциях.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Проект был направлен на выявление путей и сроков колонизации колосьев сортов яровой пшеницы видами почвенных фитопатогенных микромицетов, а также на детальное исследование межвидовых отношений между фитопатогенами. С целью исследования механизмов и сроков колонизации колосьев пшеницы Bipolaris sorokiniana Sacc. Shoemaker, и отдельными видами грибов из рода Fusarium, а также влияния сортов пшеницы на эти процессы был проведен анализ интактных и изолированных колосьев 11 сортов из разных регионов РФ и Мира по пяти фазам развития яровой пшеницы. В 2023 году, несмотря на экстремальные условия вегетации, была выявлена ранняя, в фазу выхода в трубку, колонизация колосьев яровой пшеницы почвенными фитопатогенами Fusarium oxysporum Schltdl., F.poae (Peck) Wollenw. и B. sorokiniana, причем F. oxysporum, кроме стержней, был выделен и из зачатков зерен. Это свидетельствуют о способности указанных микромицетов инфицированию колоса по сосудам растений-хозяев. Динамика колонизации колосьев сортов яровой пшеницы в 2023 году показала более раннее заселение микромицетами рода Fusarium и B. sorokiniana стержней колосьев, по сравнению с зерновками: интенсивность заражения стержней в фазу цветения была в 20 раз выше, чем зачатков зерен. а также тенденцию к снижению инфицирования зерновок микромицетами к фазе полной спелости по сравнению с фазой молочной спелости. Доминирующими видами микромицетов на органах зерновок (зародыш, эндосперм, оболочка) были B.sorokiniana и грибы родов Alternaria и Fusarium, которые имели 100% встречаемость. Все сорта яровой пшеницы, независимо от региона происхождения и генетической разновидности были относительно равномерно инфицированы комплексом микромицетов, устойчивых сортов выявлено не было. На всех органах доминировал B.sorokiniana, вторую позицию занимали грибы рода Alternaria, грибы рода Fusarium были на третьей позиции. В микоценозах зерновок сортов Nil Thatcher Lr35 (Канада) и Manu (Финляндия) B. sorokiniana занимал более половины микоценоза. Органы зерновок сорта Quarna (Швейцария) были инфицированы преимущественно грибами рода Fusarium. Среди грибов рода Fusarium на органах колоса и зерновок доминировал F. oxysporum, который встречался на 100% образцов. Кодоминантом с встречаемостью 90.9% был F.poae, дополнительным видом с 36.4% встречаемости был F. equiseti. Редкими видами были F. sporotrichioides, F. avenaceum и F. solani с частотой встречаемости 27,3-18,2%. Общее биологическое разнообразие видов микромицетов (кроме альтернариевых грибов) колебалось от 2 (немецкий сорт Remus) до 7 (австралийский сорт Calingiri). По органам колоса и зерновки - 7 видов было выделено из стержней колосьев, 5 – из зародышей и эндоспермов, 4 - из оболочек зерновок. Коэффициенты общности видового состава микромицетов по сортам составляли от 1 (Сибирская 17, Jin Chun 2) до 0,29 у сортов Remus (Германия) и Calingiri (Австралия). Анализ перекрытия экологических ниш микромицетов по частоте совместной встречаемости показал, что максимальное перекрытие 100% было у B. sorokiniana с F. oxysporum. Значительное перекрытие ниш 54,5 - 90,9% было выявлено у B. sorokiniana и F. oxysporum с F.poae. Умеренное (9,1-36,4%) перекрытие экологических ниш в генеративных органах сортов было выявлено у B. sorokiniana и F. oxysporum с F. equiseti. Относительно небольшое, на уровне 9,1-18,2% перекрытие ниш было у B. sorokiniana и F. oxysporum с F. sporotrichioides, F. avenaceum, F.solani. В остальных комбинациях видов перекрытие экологических ниш отсутствовало или было незначительным. В ходе исследования попарных межвидовых отношениях микромицетов и выявления наиболее конкурентоспособных видов была разработана новая шкала количественной оценки конкурентной способности видов микромицетов по комплексу из 4 групп показателей. Подготовлен патент на изобретение «Способ оценки попарных межвидовых биотических отношений микромицетов», № 2023105019/10(010902) от 05.03.2023г. Данные наблюдений 2023 года подтвердили, что взаимоотношения между отдельными видами микромицетов носили индивидуальный характер и значительно отличались по остроте и характеру. Число набранных отдельными микромицетами баллов по новой шкале различалось в 8 раз, от 2 баллов, набранных B. sorokiniana, при взаимодействии с F. sambucinum, до 16 баллов у F. oxysporum во встречной культуре с F. poae. Конкуренция выражалась в снижении скорости радиального роста колоний (до 2,5 раз), значительным морфологических отклонениях от чистых культур (до 7 признаков из 10), в формировании зоны лизиса шириной более 7 мм (максимально 12 мм), а также в изменении интенсивности споруляции как в сторону стимуляции (максимально до 20 раз), так и угнетения (максимально до 30 раз). В пределах исследованных сочетаний конкурентные отношения были выявлены в 46,4% случаев, а нейтральные – в 53,6%. Отношения между видами предложено признать конкурентными: 1) если хотя бы один из видов набрал меньше 10 баллов, 2) разница в набранных баллах между видами превышает 3, 3) по одной из групп показателей хотя бы один из видов набрал 0 или 1 балл. Во всех остальных случаях отношения между видами следует признать нейтральными. Исследования вновь разрабатываемым в 2023 году методом совместного роста комбинаций микромицетов на жидкой среде и влияния их культуральных жидкостей на развитие проростков яровой пшеницы показало логическое совпадение результатов, полученных другими ранее использованными методами. Выявлено, что перекрытие реализованных экологических ниш фитопатогенных микромицетов приводит к усилению конкурентных отношений между видами, которые достоверно влияют на развитие проростков растений-хозяев. По результатам исследований в течение 2023 года подготовлены 8 публикаций: в базе Scopus -1; в RCCI – 4, в РИНЦ – 3. Сделаны 2 доклада на международных конференциях. Подготовлен патент на изобретение «Способ оценки попарных межвидовых биотических отношений микромицетов». Сделан 1 пресс-релиз по статье: https://rscf.ru/news/release/biologi-otsenili-po-ballnoy-shkale-konkurentosposobnost-gribov-porazhayushchikh-zlaki/.