Hemileia vastatrix

Hemileia vastatrix — это вид ржавчинных грибов (порядок Pucciniales), являющийся возбудителем опасного заболевания кофейных деревьев, известного как кофейная ржавчина (или листовая ржавчина кофе). Паразит поражает преимущественно листья растений рода Coffea, вызывая их преждевременное опадение, снижение фотосинтеза и, как следствие, резкое падение урожайности. Заболевание считается одним из наиболее экономически значимых в мировом кофейном производстве.

История открытия и распространения

Впервые заболевание, вызванное Hemileia vastatrix, было описано в 1861 году английским ботаником Майлзом Джозефом Беркли на образцах, собранных на Шри-Ланке (тогда Цейлон). В 1869 году гриб получил своё современное название. Однако существует мнение, что родиной патогена является Восточная Африка (Эфиопия), откуда он распространился в другие регионы.

В XIX веке кофейная ржавчина нанесла катастрофический удар по кофейной промышленности Цейлона. Эпидемия, начавшаяся в 1870-х годах, привела к практически полному уничтожению плантаций аравийского кофе (Coffea arabica) на острове. Это вынудило плантаторов массово переходить на выращивание чая, что в корне изменило экономику региона. К концу XIX века гриб был зафиксирован в Индии, Индонезии, на Филиппинах и в других странах Юго-Восточной Азии.

В XX веке Hemileia vastatrix распространился в Африке и Латинской Америке. В 1970 году он был впервые обнаружен в Бразилии, крупнейшем производителе кофе в мире, что вызвало серьёзную озабоченность. В последующие десятилетия гриб охватил все основные кофейные регионы Центральной и Южной Америки, включая Колумбию, Коста-Рику и Мексику. В 2012–2013 годах в Центральной Америке произошла особенно сильная эпидемия, нанёсшая значительный ущерб мелким фермерским хозяйствам.

Биология и жизненный цикл

Hemileia vastatrix является облигатным паразитом, то есть он способен развиваться только на живых тканях растения-хозяина. Его жизненный цикл сложен и включает несколько стадий спороношения.

Морфология

Гриб образует характерные споры — уредоспоры, которые имеют почковидную или бобовидную форму. На поверхности спор имеются бородавки, что придаёт им шероховатость. Уредоспоры имеют ярко-оранжевый или жёлтый цвет, что и дало название болезни («ржавчина»). Размер уредоспор составляет около 20–30 мкм. Телиоспоры, образующиеся на поздних стадиях, имеют более тёмную окраску и округлую форму.

Цикл развития

Жизненный цикл Hemileia vastatrix включает следующие основные стадии:

Прорастание уредоспор. При попадании на влажный лист кофе уредоспора прорастает, образуя ростковую трубку. Для прорастания необходима капельно-жидкая влага (роса, дождь) и температура от 15 до 28 °C.
Проникновение в ткань листа. Ростковая трубка проникает в лист через устьица (специальные поры на нижней стороне листа). Внутри тканей гриб образует межклеточный мицелий, который распространяется в межклетниках.
Образование урединиумов. Через 14–21 день после заражения на нижней стороне листа появляются пустулы (урединии) — скопления спор. Они имеют вид ярко-оранжевых порошащих пятен. На верхней стороне листа в этом месте образуются хлоротичные (желтоватые) пятна.
Распространение. Уредоспоры легко отделяются от пустул и переносятся ветром, дождём, насекомыми, а также через одежду и инструменты людей. Одна пустула может продуцировать до 150 000 спор, которые сохраняют жизнеспособность в сухих условиях до нескольких недель.
Телиостадия. В конце вегетационного сезона или при неблагоприятных условиях на листьях могут образовываться телиоспоры. Их роль в цикле развития до конца не изучена. Считается, что они могут служить для переживания неблагоприятных периодов, но в тропических условиях гриб обычно зимует в виде мицелия или уредоспор на живых листьях.

Гриб не образует эцидиев (весенней стадии) на кофе. Предполагается, что половой процесс может происходить на альтернативном растении-хозяине, которое до сих пор не идентифицировано.

Симптомы и диагностика

Первым признаком заражения Hemileia vastatrix является появление на верхней стороне листьев небольших (2–3 мм) желтоватых или светло-зелёных пятен. Пятна имеют маслянистый вид. Через 1–2 недели на нижней стороне листа, прямо под этими пятнами, образуются характерные оранжево-жёлтые порошащие пустулы. При сильном поражении пустулы сливаются, покрывая почти всю нижнюю поверхность листа. Поражённые листья желтеют, буреют и преждевременно опадают.

У сильно поражённых деревьев наблюдается:

Дефолиация — массовое опадение листьев, что приводит к оголению ветвей.
Усыхание ветвей — из-за нарушения фотосинтеза и транспирации.
Снижение урожайности — вплоть до полной потери урожая в текущем и следующем году.
Ослабление деревьев — они становятся более восприимчивыми к другим болезням и вредителям.

Диагностика обычно проводится визуально по характерным оранжевым пустулам на нижней стороне листьев. Для подтверждения можно использовать микроскопию, при которой обнаруживаются характерные почковидные уредоспоры.

Эпидемиология и факторы риска

Развитию эпидемий кофейной ржавчины способствуют следующие факторы:

Влажность. Высокая влажность воздуха (более 80%) и наличие капельной влаги на листьях являются критическими для прорастания спор.
Температура. Оптимальная температура для развития гриба составляет 20–25 °C. При температуре выше 30 °C развитие замедляется, а при 35 °C споры погибают.
Загущённость посадок. Плохая вентиляция в загущённых насаждениях способствует длительному сохранению влаги на листьях.
Теневые условия. Выращивание кофе под пологом леса (теневые плантации) создаёт более влажный микроклимат, что благоприятствует болезни.
Сорт кофе. Наиболее восприимчивым является Coffea arabica. Вид Coffea canephora (робуста) обладает большей устойчивостью, но не является полностью иммунным.
Агротехника. Недостаток питания, особенно азота и калия, ослабляет растения и повышает их восприимчивость.

Методы борьбы

Борьба с Hemileia vastatrix является комплексной задачей, включающей химические, агротехнические и селекционные методы.

Химический метод

Основным методом борьбы в промышленных масштабах является применение фунгицидов. Используются препараты из групп:

Медьсодержащие фунгициды (бордоская жидкость, хлорокись меди) — применяются профилактически.
Системные фунгициды (триазолы, стробилурины) — обладают лечебным действием, проникая внутрь тканей растения.
Контактные фунгициды (манкоцеб, хлороталонил) — защищают поверхность листа.

Обработки проводятся в период дождей, обычно каждые 2–3 недели. Однако частое применение фунгицидов может приводить к развитию устойчивости у гриба.

Агротехнический метод

Обрезка. Удаление загущающих ветвей и лишних побегов улучшает вентиляцию и освещённость кроны, снижая влажность.
Удаление поражённых листьев. Сбор и уничтожение опавших листьев, а также обрезка сильно поражённых ветвей.
Регулирование тени. Оптимизация уровня затенения, чтобы снизить влажность, но не допустить стресса от прямого солнца.
Сбалансированное питание. Внесение удобрений, особенно азота и калия, для поддержания здоровья растений.

Селекционный метод

Наиболее перспективным и экологичным методом является выведение устойчивых сортов кофе. Селекционные программы ведутся в нескольких странах. Известны следующие устойчивые сорта:

Катурра (Бразилия) — мутант бурбона, показавший некоторую устойчивость.
Катуаи (Бразилия) — гибрид катурры и мундо-ново.
Сарчимор (Коста-Рика) — гибрид аравийского кофе с Coffea liberica.
Руиру 11 (Кения) — сорт с комплексной устойчивостью.
**Гибриды на основе *Coffea canephora*** — используются для создания устойчивых линий.

Однако проблема заключается в том, что устойчивость может быть преодолена новыми расами гриба. Известно более 40 рас Hemileia vastatrix, различающихся по вирулентности.

Экономическое значение

Кофейная ржавчина является одной из главных угроз для мировой кофейной индустрии. Ежегодные потери урожая от этого заболевания оцениваются в миллиарды долларов США. Эпидемии могут приводить к банкротству мелких фермеров, особенно в странах Центральной Америки и Африки, где кофе является основным источником дохода. Затраты на фунгициды, рабочую силу для обработок и потери урожая существенно снижают рентабельность производства.

Интересные факты

Название Hemileia vastatrix происходит от греческих слов «hemi» (половина) и «leios» (гладкий), что указывает на то, что одна сторона спор гладкая, а другая — бородавчатая. Видовой эпитет «vastatrix» означает «разрушительница».
Эпидемия на Цейлоне в XIX веке стала одной из причин, по которой британцы начали массово пить чай вместо кофе.
Гриб может сохраняться на опавших листьях до 6 недель, но при высокой влажности и температуре этот срок сокращается.
В 2020 году учёные из Университета штата Вашингтон опубликовали полную геномную последовательность Hemileia vastatrix, что открыло новые возможности для селекции устойчивых сортов и разработки таргетных фунгицидов.

Источники

Беркли, М.Дж. (1869). «Описание нового вида гриба, поражающего кофе». Журнал Линнеевского общества (ботаника).
Кук, Р.Т.А. (1975). «Кофейная ржавчина: история и эпидемиология». Обзор прикладной микологии.
Замбрано, А. (2013). «Кофейная ржавчина в Центральной Америке: эпидемия 2012–2013 годов». Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО).
Талбот, П.Х.Б. (1971). «Принципы грибной таксономии». Макмиллан.
Агравал, А. и др. (2020). «Геном Hemileia vastatrix: новые перспективы для борьбы с кофейной ржавчиной». Nature Communications.
Международная организация по кофе (ICO). (2021). «Отчёт о состоянии мирового кофейного рынка».

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →