Про філодії та аномальні кошики на соняшнику

Геннадій Малина,
Олег Грицев,
Тетяна Малина

На сьогодні у багатьох регіонах України, переважно в центральній, західній та північній частинах, ми можемо спостерігати прояв кошикових аномалій соняшнику. Для когось така ситуація є незвичайною та катастрофічною, проте це періодичне явище і проявляється в окремі роки. Наприклад, лише протягом останніх років прояв кошикових аномалій соняшнику відмічався у Франції, Угорщині, Російській Федерації, Аргентині, Індії, Україні (2016-го). В поточному році, крім України, подібне явище вже зафіксовано у РФ, Болгарії, Угорщині, Молдові, Румунії.

Схожа аномалія генеративних органів на багатьох культурах отримала назву «філодія» (англ. Phyllody) — розвиток квіткових частин у листову структуру. Термін «філодія» був введений англійським ботаніком Максвеллом Т. Мастерсом у своїй книзі про аномалії рослин «Тератологія овочів» (1869), який походить від давньогрецького φυλλώδης — «листоподібний».

Як правило, це явище спричинено фітоплазмами (Candidatus Phytoplasma), але також може бути викликано грибною (летюча сажка кукурудзи Sporisorium reilianum) та  вірусною  інфекціями (вірус дрібнолистості троянд Rose rosette virus).

Такі ж симптоми можуть виникати через чинники довкілля, які призводять до дисбалансу рослинних гормонів. Абіотичні фактори навколишнього середовища, такі як перепад температур або водяний стрес, що призводять до порушення рівноваги гормонів рослин під час цвітіння, можуть спричинити філодію. Зазвичай їх можна диференціювати від філодії, викликаної біотичними факторами, одночасною наявністю здорових і ненормальних квітів. Коли умови нормалізуються, рослини відновлять нормальне цвітіння.

На прояв філодії людство вперше звернуло увагу досить давно і пов’язувало її з різними факторами, в т. ч. чаклунством. Про філодію соняшнику (Asteraceae) перше повідомлення надійшло з Судану у 1962 році, а до 1967-го вважалося, що багато хвороб жовтого кольору, включаючи жовтяницю айстри та «відьмину мітлу» павловнії, спричинені вірусами. У 1967 році Японські вчені в ультратонких зрізах флоеми рослин айстри, хворих жовтяницею, виявили структури, морфологічно подібні з патогенами тварин — мікоплазмами. Ці нові збудники хвороб рослин були названі мікоплазмоподібними організмами та віднесені до класу Mollicutes, тобто бактерій, позбавлених клітинної стінки. Тимчасом як перша інформація щодо наявності фітоплазми в соняшнику була виявлена методом електронної мікроскопії на півдні Франції у1976 році.

Наступні десятиліття їх виявлення переважно базувалося на знімках електронної мікроскопії хворої тканини флоеми та біологічних властивостях, таких як унікальні симптоми захворювання, перенесення комахами та ареал рослин-господарів. Надалі розробка серологічних та молекулярних методів, таких як моноклональні антитіла та ДНК-зонди, значно покращила їх виявлення.

На початку 90-х років минулого століття на підставі філогенетичного аналізу послідовностей ДНК цих організмів показано, що вони являють собою велику монофелітичну (тобто яка походить від одного предка) групу в межах класу Mollicutes і для них було запропоновано назву «фітоплазми». Іншими представниками цього класу були мікоплазми, ахолеплазми і спіроплазми, найбільш близькі до таких бактерій, як Bacillus, Clostridium, Streptococcus. Нинішня тривіальна назва «фітоплазми» офіційно прийнята в 1994 році на 10-му конгресі міжнародної організації мікоплазмологів на заміну терміну «мікоплазмоподібні організми». Сьогодні фітоплазми виділено в окремий рід Candidates Phytoplasma. Категорія Candidates стала використовуватися для позначення організмів, які не можна вирощувати in vitro. Перші 20 видів Candidates віднесені до цього роду на підставі того, що ідентичність нуклеотидної послідовності ДНК-гена 16S рРНК складала не менше ніж 97,5 %.

На сьогодні, відповідно до даних Національного центру біотехнологічної інформації  (NCBI), до роду Candidates Phytoplasma входить близько 33-х 16S рРНК груп, які включають понад 100 підгруп.

Найбільш вивченими є такі групи: жовтяниці айстр (Aster yellows group — 16SrI), «відьмині мітли» арахісу (peanut witches’ broom group — 16SrII), Х-хвороби (X-disease group — 16SrIII), проліферації конюшини (Clover proliferation group — 16SrVI) та стовбура (Stolbur group — 16SrXII).

Згідно з даними, що є в літературі, на соняшнику (Helianthus annuus L.)  виявлено інфекції, спричинені фітоплазмами групи 16SrIII (X-disease group), у 2014 році в Аргентині, де серед симптомів були наявні філодії та позеленіння пелюсток (віресценція). Про такі самі симптоми надійшло повідомлення у 2015-му з Ірану, але збудника було віднесено до групи 16SrII (peanut witches’ broom group), хоча попередні дослідження повідомляли про наявність «відьминих мітл» на соняшнику, які були віднесенні до 16SrVI (Clover proliferation group) групи у 2010-му.

Отже, відповідно до вище перерахованої інформації, фітоплазмова інфекція на соняшнику може проявлятися по-різному.  Окрім філодій на кошику, фітоплазми здатні спричиняти й інші симптоми, зокрема позеленіння (втрата нормальних квіткових пігментів); «відьмина мітла» (розростання допоміжних і пазушних відростків) та інші не відповідні нормам види розростання відростків і коренів; пожовтіння, почервоніння і знебарвлення листя; зменшення розміру листя; низькорослість рослин; неправильна форма квітів; укорочені міжвузля та аномальні гілки соняшнику тощо.

Беручи до уваги той факт, що будь-які відхилення від норми деякі науковці трактують як інфекційний процес, спричинений фітоплазмою, та, більш того, дали вже назву цій хворобі «жовтяниця айстр» (Aster Yellows), слід ретельніше дослідити ситуацію, яка склалася на теренах України. За наявними науковими даними, жовтяниця айстр не була підтверджена на соняшнику, а тільки на його близькому родичеві (Asteraceae) — Helianthus debilis у США.

Тому пропонуємо розібратися в етіології даного явища. В Україні в поточному році такі аномалії на соняшнику були виявлені у Вінницькій, Хмельницькій, Тернопільській, Житомирській областях, проте чомусь мало кого дивує те, як соняшник у цих областях зацвів раніше, ніж у південній та східній частинах України, де він лише починає зацвітати (на момент виходу статті буде масово цвісти, але це все одно на 1–2 тижні пізніше, ніж у проблемних регіонах).

Оскільки дане явище для вітчизняних сільгоспвиробників не нове, а ці аномалії спостерігали у 2016 році, наявні дані здебільшого фрагментарні та не систематизовані.

На базі лабораторії Білоцерківського діагностичного центру компанії «Сингента» було проаналізовано більш ніж 10 зразків соняшнику на наявність фітоплазмової інфекції. Дослідження проводили за допомогою сучасних молекулярно-біологічних методів, а саме ПЛР у режимі реального часу (Taq-Man technology) з використанням комерційної тест-системи   DETECTION KIT FOR Universal Phytoplasma виробництва Qualiplate (Франція). Дана тест-система дозволяє ідентифікувати фітоплазму з різних 16S рРНК груп та підгруп.

Відповідно до отриманих нами результатів для умов України більш характерний неінфекційний перебіг даного захворювання, оскільки жодного позитивного зразка зареєстровано не було.

З наших досліджень, проведених у 2016 році, ми можемо зробити такі висновки:

• Інфекційної природи  походження SunPhy не було підтверджено (сучасними методами діагностики), проте ми будемо моніторити дану ситуацію в поточному році.
•  Сім’янки у кошиках з візуально аномальними симптомами (як не дивно)  були запилені (рис. 1).

• Натура сім’янок гібрида Тутті в середньому становила 480 г з візуально здорових кошиків проти 475 г з візуально аномальних кошиків. Відповідно, ми можемо стверджувати, що на врожайність подібні аномалії не мали суттєвого впливу.
• Також не було підтверджено негативного впливу на якісні показники продукції: вміст олії у здорових рослинах становив 51,8 % проти 51,2 %, а вміст олеїнової кислоти 83,5 % проти 84,2 %.