CC BY
54
УДК: 633.12: 631.529.86
БОЛЕЗНИ ОВСА В ТАЕЖНОЙ ЗОНЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
А. В. Заушинцена, Г. Н. Комарова, А. Б. Сайнакова
ILLNESSES OF OATS IN THE TAIGA ZONE OF WESTEN SIBERIA
А. V. Zaushintsena, G. N. Komarova, A. B. Sajnakova
Необходима стратегия селекции культуры, направленная на широкое привлечение в скрещивания генетических доноров иммунитета к вредоносным заболеваниям, на оценку коллекционного и селекционного материала на провокационных фонах и отбор генотипов, сочетающих высокую устойчивость к поражению растений патогенами с хорошим урожаем и качеством зерна.
Strategy of selection of oats, with attraction of genetic donors of immunity to harmful diseases and monitoring of grades in the conditions of infection is necessary. To estimate a collection of grades in the conditions of an artificial infection, to select genotypes with high stability to defeat pathogens, with high quality of grain.
Ключевые слова: болезни, сорта, селекция, генетические доноры.
Keywords: Illnesses, grades, selection, genetic donors.
Фитосанитарная обстановка в агроценозах как в целом по России, так и в Западной Сибири заметно осложнилась. К этому привело несоблюдение правил севооборотов, насыщение их зерновыми культурами, поверхностная обработка почвы, неустойчивость гидротермического режима, способствующие распространению многих заболеваний. Наряду с головневыми заболеваниями у овса наиболее вредоносными стали различные виды пятнистостей, например, красно-бурая, корневые гнили, болезни семян [7]. Это требует разработки надежной стратегии по защите растений от поражения фитопатогенами. Одним из перспективных направлений в решении проблем экологии и поддержания стабильного урожая зерна в Сибирском регионе является создание и внедрение в производство иммунных сортов. Исследования в этом направлении были и остаются актуальными.
Цель исследований - мониторинг селекционного материала по овсу на устойчивость к наиболее вредоносным болезням.
Задачи исследований:
- определить видовой состав возбудителей и болезней овса;
- провести оценку селекционного материала овса на иммунитет к болезням;
- определить стратегию селекции овса на иммунитет в условиях Таежной зоны Западной Сибири.
Условия, материал и методы исследований
Исследования проведены в таежной зоне Западной Сибири на опытном поле Нарымского отдела селекции семеноводства Сибирского научноисследовательского института сельского хозяйства и торфа СО РАСХН.
Объектом исследований служили селекционные образцы из гибридных питомников Р3 и Б4, из питомников контрольного и конкурсного сортоиспытания. За период исследований было изучено 363 образца в соответствии с принятыми в научных
центрах методами и методиками по оценке селекционного материала [8, 14, 3, 4, 11, 14].
Результаты исследований
Нами проанализирован материал Томской станции защиты растений за 26 лет (1980 - 2005 гг.). Ежегодно на культуре овес прогнозировалось и фактически подтвердилось проявление корневых гнилей и пыльной головни (табл.1.). Эпифитотии корневых гнилей наблюдались в 1983, 1988, 1996 и 2001 гг. Полностью совпал прогноз и по поражению растений пыльной головней. Эпифитотии этого заболевания на посевах отмечены в 1981, 1986, 1990, 1994 и 2001 гг. Красно-бурая пятнистость листьев прогнозировалась в 88 %, а проявилась в 96 % лет. Эпифитотийными были: 1981, 1989, 1996 и 2003 гг. Причем следует отметить одновременное развитие эпифитотии пыльной головни и красно-бурой пятнистости в 1981 г., корневой гнили и красно-бурой пятнистости в 1996 г.
Эпифитотии спровоцированы сочетанием тепла и обилием влаги. Коэффициент корреляции между количеством осадков и поражением растений составляет в среднем 0,97±0,02, а между показателями температурного режима воздуха и поражением растений -0,79±0,04.
Все эти заболевания можно считать сопряженными, так как пыльная головня развивается по межклетникам растения и в латентной форме ослабевает его, что приводит к более интенсивному поражению видами корневой гнили, а затем - к ослаблению барьеров для проникновения возбудителей краснобурой пятнистости.
Красно-бурая пятнистость проявляется с фазы кущения и до момента созревания зерна, поражает листья, колосковые и цветочные чешуи, иногда зерновку. Недоборы урожая могут достигать 10 % и выше, кроме того возможно снижение белка в зерне [9, 12, 7].
Таблица 1
Прогноз и фактическое развитие болезней овса в Томской области (1980 - 2005 гг.)
Виды болезней овса Прогноз проявления болезней, % Фактическое проявление за 26 лет наблюдений, % Частота эпифи-тотий за 10 лет
Красно-бурая пятнистость 88 96 1-2
Пыльная головня 100 100 1-3
Корневые гнили 100 100 1-2
Оценка селекционного материала в питомнике конкурсного сортоиспытания на естественном фоне подтвердила ежегодное проявление красно-бурой пятнистости. Эпифитотия заболевания была отмечена в 2003 г., что позволило приравнять эти условия к уровню искусственного провокационного фона и наиболее достоверно оценить образцы овса. На фоне эпифитотии выделена только одна линия овса (5866/93), как средневосприимчивая к поражению фитопатогеном (не более 50 %). Остальные сорто-образцы проявили себя, как сильно восприимчивые (от 50 % и выше). Линия 5866/93, выведенная от скрещивания сортов Г оризонт и Метис, может быть использована в качестве базовой для создания принципиально нового иммунного к данному заболеванию материала. Для этого необходимо оценить известные в мировой коллекции ВНИИР им. Н. И. Вавилова генетические источники, рекомендованные И. Г. Лоскутовым (2007), в условиях таежной зоны Западной Сибири и выбрать из них лучшие для включения в селекционную программу: Аргамак, Левша, Дэнс (Россия), Стрелец (Белоруссия), Roope (Финляндия), Melis (Великобритания), Coker 227 (США).
Корневые гнили у овса поражают первичные и вторичные корни, подземные междоузлия, основание стебля. Из-за этого отмирают продуктивные стебли, наблюдается пустоколосость, а растения часто погибают [13, 6]. На растениях в питомнике конкурсного сортоиспытания нами выделено несколько видов возбудителей корневых гнилей:
B. sorokiniana, F. avenaceum,, F. oxysporum, F. graminearum. Инфицированность органов возбудителями болезни в годы исследований не превышала 25 %. Степень поражения растений была в пределах 6,0 - 21,0 %. Различий по восприимчивости растений к патогенам между стандартными сортами и селекционным материалом не выявлено. Все изучаемые сортообразцы отнесены к группе слабовосприимчивых, что достаточно с точки зрения их пригодности для выведения новых сортов.
К числу вредоносных и распространенных заболеваний овса относится пыльная головня [10]. Скрининг гибридов третьего и четвертого поколений по восприимчивости к пыльной головне проводили на провокационном фоне, где отобрали устойчивые и средневосприимчивые формы, которые включили в технологию селекционного процесса. В качестве сорта-индикатора в изучаемых питомниках была принята линия 1706/97 (2446/84 х Метис),
уровень поражения пыльной головней у которой ежегодно превышал 80 % и в среднем за последние годы составил 85,7 %.
В гибридном питомнике (F3-F4) оценено 87 гибридов с разнообразной родословной (Minerva х Таежник, Integrale х Метис, Яак х Универсал и др.). Из них выделено: 1,1 % комбинаций с уровнем поражения менее 5 %; 73,5 % - менее 25 %; 16 % - не более 50 % и 5,7 % образцов с сильной восприимчивостью к пыльной головне - более 50 % (табл. 2). В числе самых перспективных комбинаций для отбора иммунных гибридов выделены: Integrale х Метис; Commander х Метис; [(Горизонт х Метис) х (Скакун х 4198/87)] и другие. Они являются практически устойчивыми к поражению фитопатогенами. Практическую значимость имеют также 29 комбинаций с устойчивостью растений до 25 % поражения. Среди них: Метис х (Komec х 17Н788); Yrundy х Синельниковская 21; Gramena х 1501/98.
На провокационном фоне изучено 163 образца овса из контрольного питомника. Они также имеют разную родословную: Универсал х Ровесник; Скакун x Mixed Coloured; Иртыш 13 х 5Н996; Porter х 13/13 Н660; 12Н809 х 44Н807. Среди них выявлены образцы с различным типом устойчивости к пыльной головне: высокой устойчивостью обладают
29,4 % из них; практической - 17,1 %; средней восприимчивостью - 8,5 %; слабой - 35,5 %; сильной восприимчивостью - 1,8 % (табл. 3). В числе перспективных отобраны образцы из комбинаций скрещивания: Borter х 20Н816; Иртыш 13 х 17Н788; Яак х Метис и многие другие. Практическую значимость для селекционной работы имеют 55 из них с поражением пыльной головней на провокационном фоне до 10 % .
В конкурсном испытании изучено 83 сортооб-разца с разнообразной, в том числе сложной родословной: Иртыш 13 х 17Н/788, [(Скала х Писарев-ский) х (Метис х 24Н263)], 7Н339 х (Понта х Таи-
ко). В качестве стандартов взяты два сорта### На-рымский 943 и Метис. Поражение пыльной головней на естественном фоне отмечалось во все годы исследований. Стандартный сорт Нарымский 943 поражался от 0,02 до 2,2 %, Метис - от 0,007 до 3,3 %. Максимальное поражение растений на инфекционном фоне у первого стандарта - 20,9 %, у второго - 28,9 %, что позволило отнести их в группы слабовосприимчивых и средневосприимчивых образцов к пыльной головне соответственно.
Таблица 2
Ранжирование гибридов по восприимчивости растений к поражению пыльной головней на провокационном фоне (2002 - 2005 гг.)
Шкала поражения, % Тип устой- чиво- сти Количе- ство образцов, % Комбинации скрещиваний
Высокая устойчивость, поражение отсутствует 0 0,0 -
Практическая устойчивость, поражение не превышает 5 % I 1,1 Integrale х Метис; Commander х Метис; [(Горизонд х Метис) х (Скакун х 4198/87)]; [(Метис х 81Н444) х (Komec х 45Н1007)].
Слабая восприимчивость, поражение не превышает 25 % II 73,5 Borka х Таежник; Edit х Таежник; Таежник х (Komec х 17Н788); Метис х (Komec х 17Н788).
Средняя восприимчивость, поражение не превышает 50 % III 16,0 Чиж х Таежник; Dachs x Метис; Jawor х Таежник; Gramena х Bradu.
Сильная восприимчивость, поражение более 50 % IV 5,7 Бореи х Таежник; Agro х П 3931, ТАМ-0-301; 2446/84 х Метис.
Таблица 3
Восприимчивость образцов овса из контрольного питомника к поражению пыльной головней на провокационном фоне (2002 - 2005 гг.)
Шкала поражения, % Тип устойчиво-сти Количество образцов,% Комбинации скрещиваний
Высокая устойчивость, поражение отсутствует 0 29,4 Borter х 17Н788; Borter х 20Н816; Иртыш 13 х 17Н788; Яак х Метис.
Практическая устойчивость, поражение не превышает 5 % I 17,1 Нальмэс х 81Н444; Нальмэс х (Скакун х 81Н444); Скакун х Mixed Coloured.
Слабая восприимчивость, поражение не превышает 25 % II 35,5 Hja 78052 x Hja 78152; Козырь х 19Н970; Komec х 17Н788; Sv 78519 х 4235/84.
Средняя восприимчивость, поражение не превышает 50 % III 8,5 Рс59 х 44Н807; UPF 7901 х Метис; UPF 77101-1 х Улан.
Сильная восприимчивость, поражение более 50 % IV 1,8 (Тогурчанин х Горизонд) х 9Н229; (Немчиновский 2 х Рс55) х Немчинов-ский 2.
В процессе изучения на провокационном фоне выделено 43,3 % образцов, обладающих высокой степенью устойчивости к патогену, 21,6 % - практической устойчивостью, 25,3 % - слабой восприимчивостью, 9,6 % - средней восприимчивостью,
1,2 % - сильной восприимчивостью (табл. 4). Им-
мунологический мониторинг позволил выделить 10 устойчивых линий с поражением растений не более 10 %: 1376/90 (Скакун х Метис), 2737/90 (58/1506 х Скакун), 3663/91 (Друг х 81Н444), 2476/97 (ВоПег х 17Н788), 5252/95 (Н 1121 х аигеа 603), 5414/95 (С3987/87 х Скакун), 2412/98 (С13909 х 12Н794),
3012/98 (С13909 х 52Р979); 1923/00 (Нальмэс х они значительно лучше стандартных сортов и пред-
(Скакун х 81Н444)); 1909/00 (Нальмэс х 81Н444). Из ставляют ценность в дальнейшей селекционной ра-
них 3 линии (5414/95, 2412/98, 3012/98) обладают боте.
абсолютной устойчивостью. По данному свойству
Таблица 4
Восприимчивость образцов овса из питомника КСИ к поражению пыльной головней на провокационном фоне (2002 - 2005 гг.)
Шкала поражения, % Тип ус-тойчи-вости Количество образцов,% Комбинации скрещиваний
Высокая устойчивость, поражение отсутствует 0 43,3 Иртыш х Монар; 31Н714 х 20Н816.
Практическая устойчивость, поражение не превышает 5 % I 21,6 Н1121 х aurea 603; Скакун х Метис; Метис х 81Н444.
Слабая восприимчивость, поражение не превышает 25 % II 25,3 Нальмэс х (Скакун х 81Н444); 7Н339 х (Понта х Таико); (Тогурчанин х Монар) х 5095/88.
Средняя восприимчивость, поражение не превышает 50 % III 9,6 [(Скала х Писаревский) х (Метис х 24Н263)]; Нарымский 943 х 1312/91; Н1240 х Nils.
Сильная восприимчивость, поражение более 50 % IV 1,2 (Тогурчанин х Скакун) х 9Н929.
Семена овса, так же как и семена большинства зерновых культур подвержены поражению различными семенными инфекциями. Наиболее часто с семенами передается инфекционное начало по различным видам корневой гнили, головневых грибов [12].
Результаты фитопатологического анализа семян показали, что сортообразцов, свободных от фитопатогенной микофлоры нет. Выделено 8 видов возбудителей болезней семян: Bipolaris sorokiniana
(Sacc.) Shoemaker, Ustilago avenae (Pers.) Jen., Fusarium avenaceum Fr., F. culmorum Sm., F. nivale Ces, Alternaria alternate (Fr.) Keissl, Aspergillus fumigatos Fresen, Penicillium cyclopium Westend. Степень инфицирования семенного материала варьировала в следующих пределах: гельминтоспорио-зом - 0 - 12,0 %, фузариозом - 0 - 20,0 %, альтерна-риозом - 1,5 - 17,5 %, пыльной головней - 0 - 5,5 % и плесенью - 0 - 7,5 %. Семена четырех перспективных линий (1376/91, 5252/95, 1923/00 и 1909/00) отличались меньшей заспоренностью фитопатогенами, чем стандартные сорта. Нарымский 943 и Метис. Уровень инфекционной нагрузки у них не превысил 10,0 %, что имеет большое значение для практической селекции.
Конечным критерием оценки любого сорта является зерновая продуктивность [5, 1, 2], которая имеет тенденцию к определенной динамике в сторону падения или повышения. Низкую урожайность наблюдали в 2003 и 2005 гг., когда отрицательное влияние оказали погодные условия и развитие красно-бурой пятнистости. Расчет отклонений от высокопродуктивного стандарта (Нарымский 943) позволил выделить высокопродуктивную линию -
5252/95 и ряд перспективных образцов, с которыми можно работать в дальнейшем. Линия 5252/95 в соответствии с критерием достоверности по урожаю зерна была выше стандартного сорта на 5,5 ц/га.
В целом в ходе комплексных исследований выделено 7 линий, которые сочетают иммунитет к болезням с хорошей урожайностью и представляют перспективу для выявления новых сортов: 5866/93, 1376/90, 5252/95, 5414/95, 2412/98, 3012/98 и 1923/00.
Анализ связи урожайности с развитием красно-бурой пятнистости выявил наличие сильной зависимости (г = 0,74±0,23). Регрессионный анализ показал, что при увеличении развития болезни на единицу (1 %) урожайность снижается на 4,0 -
11,4 %. Это обостряет проблему иммунитета овса к данному заболеванию и становится очевидным дальнейшее развитие исследований в этом направлении.
Выводы
1. Критерий устойчивости растений овса к инфекционным заболеваниям должен рассматриваться как одно из первостепенных биологических свойств в ходе оценки исходного и селекционного материала.
2. Необходима стратегия селекции культуры, направленная на широкое привлечение в скрещивания генетических доноров иммунитета к вредоносным заболеваниям, на оценку коллекционного и селекционного материала на провокационных фонах и отбор генотипов, сочетающих высокую устойчивость к поражению растений патогенами с хорошим урожаем и качеством зерна.
Литература
1. Баталова, Г. А. Овес. Технология возделывания и селекция / Г. А. Баталова. - Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2000. - 206 с.
2. Баталова, Г. А. Генофонд Всероссийского института растениеводства - источник исходного материала в селекции овса / Г. А. Баталова, М. В. Ту-лякова // Селекция, семеноводство и сортовая технология на Северо-Востоке европейской части России: сб. науч. тр. - Киров, 2001. - С. 73 - 79.
3. Гешеле, Э. Э. Основы фитопатологической оценки в селекции растений / Э. Э. Гешеле. -2-е изд. - М.: Колос, 1978. - 208 с.
4. Государственные стандарты Союза ССР. Семена сельскохозяйственных культур (методы определения качества). - М.: Изд-во стандартов, 1991. -Ч. 2. - С. 243 - 279.
5. Дмитриенко, В. П. О динамике элементов урожайности / В. П. Дмитриенко // Труды УкрНИИ Госкомгибромета. - 1980. - Вып. 182. - С. 22 - 35.
6. Ишкова, Т. И. Диагностика основных грибных болезней хлебных злаков / Т. И. Ишкова, Л. И. Берестецкая, Е. Л. Гасич, М. М. Левитин, Д. Ю. Власов. - СПб, 2002. - 76 с.
7. Лоскутов, И. Г. Овес (Луепа Ь.) распространение, систематика, эволюция и селекционная ценность / И. Г. Лоскутов. - СПб.: ВИР, 2007. - С. 146 -228.
8. Методика государственного испытания сельскохозяйственных культур. - М.: Колос,1985.-365 с.
9. Родионова, Н. А. Овес. Культурная флора / Н. А. Родионова, В. Н. Солдатов, В. Е. Мережко, Н. П. Ярош, В. Д. Кобылянский. - 1994. - Т. 2. -
Ч. 3. - 367 с.
10. Сартакова, С. В. Стратегия селекции овса на
устойчивость к головневым грибам / С. В. Сартако-ва // Повышение эффективности селекции с семеноводства сельскохозяйственных растений: докл.
и сообщ. VIII генетико-селекц. шк. (11 - 16 ноября 2001 г.). - Новосибирск, 2002. - С. 374 - 377.
11. Степанов, К. М. Прогноз болезней сельскохозяйственных растений / К. М. Степанов, А. Е. Чумаков. - 2-е изд. - Л.: Колос, 1972. - С. 7 - 97.
12. Тютерев, С. Л. Протравливание семян зерновых культур / С. Л. Тютерев // Защита и карантин растений. - 2005. - № 3. - С. 90 - 99.
13. Фадеев, Ю. Н. Защита зерновых культур от корневых гнилей / Ю. Н. Фадеев, А. А. Бенкен, Е. М. Обухович и др. - М.: Агропромиздат, 1986. -37 с.
14. Чулкина, В. А. Методические указания по учету обыкновенной корневой гнили хлебных злаков в Сибири дифференцированно по органам /
В. А. Чулкина. - Новосибирск, 1972. - 23 с.
15. Чумаков, А. Е. Вредоносность болезней сельскохозяйственных культур / А. Е. Чумаков, Т. И. Захарова. - М.: Агропромиздат, 1990. - С. 5 -88.
