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, 87-100 Toruń, e-mail w.karnkowski@piorin.gov.pl
roźnymi szkodnikami plantacji ziemnia-ka są nicienie – mątwik ziemniaczany (Globodera rostochiensis) i mątwik agresyw-ny (Globodera pallida). Jedną z najważniej-szych metod ich zwalczania jest uprawa od-mian odpornych na poszczególne ich gatunki i patotypy. Odmiana ziemniaka powinna być uznana za odporną na mątwiki, jeśli wyraź-nie hamuje rozwój populacji tych nicieni.
Polska jako państwo członkowskie Unii Europejskiej zobowiązana jest do transpozy-cji do prawa krajowego jej regulatranspozy-cji praw-nych, takich jak Dyrektywy. Obecnie prowa-dzone są bardzo zaawansowane prace nad Dyrektywą UE w sprawie zwalczania mątwi-ków 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 odpor-nościowych zawarta we wspomnianym Za-łączniku w porównaniu z testami obecnie stosowanymi w kraju oraz zostanie podjęta próba określenia, jakie działania będą po-trzebne do wprowadzenia u nas w życie te-stów zgodnych z zaleceniami UE.
Metodyka testów odpornościowych stosowana w Polsce
Jedyną instytucją prowadzącą w Polsce ba-dania odporności odmian ziemniaka na po-szczególne gatunki i patotypy mątwików jest Pracownia Chorób i Szkodników Kwarantan-nowych Ziemniaka IHAR w Bydgoszczy. Metodyka testów odpornościowych stoso-wana 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 ziemnia-czanego (zwłaszcza powszechnie występu-jącego patotypu Ro1) prowadzone są przez 3 kolejne lata, odpowiednio na 2, 5 i 20 rośli-nach uprawianych w kamionkowych donicz-kach o średnicy 8 cm. Jako kontrolę stosuje się odmiany ziemniaka o znanej podatności. Cysty danego patotypu mątwika są umiesz-czane w podłożu znajdującym się w tych doniczkach w liczbie pozwalającej na wpro-wadzenie około 2000 żywych jaj i larw na doniczkę. Następnie do każdej doniczki sa-dzi się po jednej bulwie z testowanej odmia-ny. Rośliny uprawiane są w szklarni przez 6--10 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 1 – 1-2 samice lub cysty 2 – 3-10 samic lub cyst 3 – ponad 10 samic lub cyst
W razie stwierdzenia drugiego lub trze-ciego stopnia porażenia test zostaje zakoń-czony, 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. Testy w celu stwierdzenia odporności odmian ziemniaka na mątwika agresywne-go trwają cztery lata (liczba testowanych roślin w poszczególnych latach wynosi od-powiednio 5, 10, 20 i 20, a do jednej doniczki testowej wprowadza się około 3000 żywych jaj lub larw. W pierwszym roku testów sami-ce i cysty mątwika są liczone na powierzchni bryły korzeniowej. Jeśli ich średnia liczba przekracza 5 sztuk na roślinę, odmiana zo-staje uznana za podatną na dany patotyp mątwika agresywnego i test zostaje zakoń-czony. Po zakończeniu drugiego roku testów cysty są liczone w całej bryle korzeniowej, po uprzedniej ekstrakcji za pomocą automa-tycznego ekstraktora do cyst. Jeśli ich śred-nia liczba przekracza 7 sztuk na roślinę, od-miana zostaje uznana za podatną na dany patotyp mątwika agresywnego i test zostaje zakończony. W trzecim i czwartym roku li-czone są cysty w bryle korzeniowej, a jedno-cześnie określa się ich żywą zawartość, czyli liczbę znajdujących się w nich jaj i osobni-ków młodocianych (larw). Jeśli średnia liczba jaj i osobników młodocianych przekracza 700-800 sztuk w przeliczeniu na roślinę, od-miana zostaje uznana za podatną na dany patotyp mątwika agresywnego.
Jak widać z opisanych metodyk, testy przeprowadzane dotychczas w Polsce po-zwalają na stwierdzenie, że odmiana ziem-niaka jest odporna lub podatna na dany pa-totyp mątwika. Tymczasem szczegółowe badania wykazały, że oprócz odmian całko-wicie odpornych lub całkocałko-wicie podatnych na mątwika istnieją też takie, które charaktery-zują się częściową odpornością. Zgodnie z projektem Dyrektywy UE testy odpornościo-we 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 za-lecanej w dokumencie Europejskiej i Śród-ziemnomorskiej Organizacji Ochrony Roślin (EPPO) z 1992 r. „Recommendation on the testing of potato cultivars to assess partial
resistance to potato cyst nematodes, Globo-dera rostochiensis and G. pallida”, EPPO Document, No. 92/3784. W oparciu o tę me-todykę w krajach Europy Zachodniej (Fran-cja, Holandia, Niemcy, Wielka Brytania i in.) zostały wprowadzone własne, nieco odrębne metody. Dlatego grupa ekspertów w wyniku konsultacji opracowała ujednoliconą meto-dykę, która będzie obowiązywała wszystkie państwa członkowskie.
W odróżnieniu do metody stosowanej obecnie w Polsce testy znajdujące się w projekcie Dyrektywy UE polegają na porów-naniu rozwoju poszczególnych populacji mątwików na badanej odmianie ziemniaka w odniesieniu do standardowej odmiany od-pornej.
Szczegółowa proponowana procedura przeprowadzania testów jest następująca (w stosunku do niektórych punktów dodano dodatkowe komentarze):
1. Test odpornościowy powinien być przeprowadzony na obszarze, gdzie zacho-wane są warunki kwarantannowe, zarówno na otwartym powietrzu, jak i w szklarniach lub komorach klimatycznych (fitotronach).
2. Test powinien być prowadzony w do-niczkach (pojemnikach) mieszczących przy-najmniej litr gleby (lub innego, właściwego podłoża).
3. Temperatura gleby w doniczkach te-stowych podczas trwania testu nie powinna przekraczać 25°C, a rośliny powinny być właściwie podlewane.
4. Do sadzenia ziemniaków odmiany ba-danej 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 nale-ży unale-żyć 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 dostęp-ne.
6. Następujące standardowe populacje mątwików powinny być użyte w testach do-tyczących odporności ziemniaków na pato-typy Ro1, Ro5, Pa1 i Pa3:
Ro1 populacja Ecosse (można otrzymać od D. Mugniéry, INRA, Francja)
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 otrzy-mać od D. Mugniéry, INRA, Francja)
Można dodatkowo użyć innych populacji o znaczeniu lokalnym.
Komentarz: Podczas hodowli nowych
od-mian ziemniaka, których odporność na mą-twiki ma różne źródła, standardowe popula-cje mątwików będą regularnie analizowane pod względem ich wirulencji w stosunku do tych odmian. Podobnie jeśli podczas monito-ringu zostanie stwierdzone, że właściwości europejskich populacji mątwików pod wzglę-dem ich wirulencji uległy zmianie, wtedy opi-sane powyżej standardowe populacje nicieni także powinny zostać poddane analizie (przeglądowi).
7. Tożsamość każdej populacji mątwików powinna być kontrolowana przy użyciu wła-ściwych metod. Zaleca się, aby podczas tych testów zostały użyte przynajmniej dwa od-porne (różnicujące) klony ziemniaka o zna-nej odporności.
8. Na inokulum nicieni (Pi) powinno składać się pięć żywych jaj lub osobników młodocianych zdolnych do infekcji w przeli-czeniu na mililitr podłoża. Zaleca się, aby liczbę nicieni, którą należy zainokulować, w przeliczeniu na mililitr podłoża określić pod-czas doświadczeń nad wylęganiem się larw. Nicienie można zainokulować w formie cyst lub jaj albo osobników młodocianych znajdu-jących się w zawiesinie.
9. Przynajmniej 70% jaj i osobników młodocianych znajdujących się w cystach stosowanych do inokulacji powinno być ży-wych. Zaleca się, aby wiek cyst wynosił 6 do 24 miesięcy oraz aby bezpośrednio przed użyciem były one przechowywane przy-najmniej przez 4 miesiące w temperaturze 4°C.
10. Powinny być zastosowane przynaj- mniej 4 powtórzenia (doniczki) w odniesieniu do każdej populacji nicienia i każdej testo-wanej odmiany ziemniaka. Zaleca się użycie przynajmniej 10 powtórzeń w odniesieniu do standardowej podatnej odmiany kontrolnej.
11. Czas trwania testów odpornościo-wych powinien wynosić przynajmniej 3 mie-siące, a przed ukończeniem eksperymentu należy sprawdzić, czy samice mątwików osiągnęły dojrzałość.
12. Cysty z czterech powtórzeń powin-ny zostać wydobyte i liczone oddzielnie w odniesieniu do każdej doniczki.
13. Końcowe zagęszczenie populacji ni-cieni (Pf) na standardowej podatnej odmia-nie kontrolnej powinno być określone po-przez zliczenie wszystkich cyst ze wszyst-kich powtórzeń oraz jaj i osobników młodo-cianych przynajmniej z 4 powtórzeń.
14. Na standardowej podatnej odmianie kontrolnej tempo reprodukcji powinno wyno-sić przynajmniej 20x (Pf/Pi).
15. Współczynnik zmienności standar-dowej odmiany kontrolnej nie może przekra-czać 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 testowa-nej odmianie/ Pf na podatnej kontroli x 100%. Pf =
koń-cowe zagęszczenie populacji nicieni po za-kończeniu testów odpornościowych.
17. Jeśli względna podatność testowa-nego 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 po-datna na określony patotyp, wtedy nie ma konieczności powtarzania testów w drugim roku.
19. Wyniki testu powinny być potwier-dzone w przynajmniej jeszcze jednym do-świadczeniu przeprowadzonym w innym roku. Średnia arytmetyczna względnej po-datności uzyskana w ciągu dwóch doświad-czeń pozwala na obliczenie stopnia odpor-ności, 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 podatno-ści wylicza się stopień odpornopodatno-ści zgodnie z przedstawioną poniżej standardową skalą odporności. 1. stopień odporności oznacza
odmianę całkowicie podatną, a 9. – odmianę o maksymalnej odporności. Względna podatność (%) Stopień odporności <1 9 1,1 - 3 8 3,1 - 5 7 5,1 - 10 6 10,1 - 15 5 15,1 - 25 4 25,1 - 50 3 50,1 - 100 2 >100 1
Możliwości uprawy odmian o określonym stopniu odporności powinny być ocenione oddzielnie w poszczególnych krajach, sto-sownie 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 od-pornościowe wykonywane w Institut fűr Ne-matologie 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)
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 odpornościo-wych stosowanych dziś w Polsce oraz zale-canych w projekcie do Dyrektywy UE pozwa-la na wyciągnięcie następujących wniosków: ● Testy zalecane w projekcie Dyrektywy UE wymagają porównania tempa rozwoju danego patotypu mątwika na odmianie te-stowanej oraz standardowej odmianie od-pornej, natomiast podczas testów stosowa-nych w kraju śledzi się tempo rozwoju nicieni tylko na odmianie badanej.
● Testy zalecane w projekcie Dyrektywy UE pozwalają na określenie stopnia odpor-ności danej odmiany w skali 9-stopniowej, co nie jest możliwe przy użyciu testów obecnie przeprowadzanych w kraju (stosowanie w testach krajowych podatnej odmiany kontrol-na 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 współ-czynnika 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 na-stąpić w ciągu dwóch lat od chwili przyjęcia
Dyrektywy UE. Będzie ono niewątpliwie du-żym 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 da-nych patotypów mątwików oraz standardo-wych podatnych odmian ziemniaka, a także odpowiednich programów komputerowych do statystycznej obróbki danych;
● wzmocnienia kadrowego jednostki wyko-nującej testy, zwłaszcza pod względem per-sonelu technicznego, który będzie odpowie-dzialny za wysadzanie roślin, ich uprawę, ekstrakcję cyst itp.;
● poniesienia przez jednostkę wykonującą testy dodatkowych kosztów w celu pokrycia wszelkich wydatków wynikających z wdroże-nia nowej metodyki.
A zatem wdrożenie metodyki testów od-pornościowych stanowiącej załącznik do nowej Dyrektywy UE w ustawowym okresie będzie trudne, czasochłonne i wymagające poniesienia niemałych nakładów finanso-wych. Jako państwo członkowskie UE Pol-ska będzie jednak zmuszona podjąć inten-sywne działania w tym kierunku.
Literatura
Proposal for a COUNCIL DIRECTIVE on the control
