CC BY
78
УДК 632.4:633.14
А.В. Заушинцена, П.Н. Бражников, А.Б. Сайнакова
БОЛЕЗНИ ОЗИМОЙ РЖИ В ТАЕЖНОЙ ЗОНЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
Ключевые слова: озимая рожь, фитопатоген, эпифитотия, резистентность, иммунитет, бурая ржавчина, линейная (стеблевая) ржавчина, фузариозная снежная плесень, септориоз листьев.
Введение
Озимая рожь является важнейшей традиционно возделываемой стародавней и надежной культурой в таежной зоне Западной Сибири. Она особенно востребована в диетическом питании населения, но не всегда обеспечивает стабильную зерновую продуктивность. Это связано, с одной стороны, с определенным нарушением технологической дисциплины, а с другой, — с поражением растений болезнями, потери урожая от которых могут достигать 5-20%, а в годы эпифитотий — 80% и более.
В числе наиболее распространенных и вредоносных возбудителей болезней растений в таежной зоне Западной Сибири относятся ржавчинные и мучнисторосяные грибы, септориозы листьев, фу-зариозная снежная плесень и др.
Цель исследований — выявление наиболее вредоносных заболеваний озимой ржи в таежной зоне Западной Сибири и мониторинг селекционного материала по восприимчивости к ним.
Задачи исследований:
— проанализировать фондовые материалы ФГУ «Томская станция защиты растений» за 26 лет (1980-2005 гг.) по рас-
пространению и развитию болезней озимой ржи;
— провести мониторинг селекционного материала на устойчивость растений к поражению болезнями.
Объекты и методы исследований
Объектами исследований являются возбудители болезней озимой ржи, сорта и селекционные образцы. Для анализа распространения и вредоносности фитопатогенов использованы фондовые материалы ФГУ «Томская станция защиты растений» за 26 лет (1980-2005 гг.). Оценка районированных сортов и селекционного материала проведена по широко используемым в селекционных учреждениях методикам [1-3]. Годы исследований были различными по гидротермическому режиму.
Результаты исследований и их обсуждение
Анализ фондовых материалов ФГУ «Томская станция защиты растений» за 26 лет (1980-2005 гг.) по культуре озимая рожь позволил выявить, что не все болезни прогнозируются и проявляются ежегодно. Из данных таблицы 1 следует, что на протяжении всех лет прогнозировалось 100%-ное проявление снежной плесени, стеблевой ржавчины и корневых гнилей. Причем последнее заболевание фиксировалось ежегодно, а эпифитотии наблюдались в 1983, 1988, 1993, 1996 и 2001 гг. Проявление снежной плесени полностью совпало с прогнозом. Бурую листовую
ржавчину прогнозировали в 72% лет, а фактически выявили в 56% случаев. Эпифитотии наблюдались в 1984, 1987, 1990, 1995, 2000, 2004 и 2005 гг. Мучнистая роса с 1995 г. стала встречаться ежегодно, эпифитотии отмечены в 1984, 1987, 1990, 1995, 2000, 2003 и 2005 гг. Наименее вероятное заболевание — септориоз листьев. В течение 25 лет по прогнозу ожидалось проявление болезни в 68% лет, а фактически отмечено в 40% из них. Эпи-фитотии данного заболевания зафиксированы в 1981, 1989, 1993, 1997, 2001 гг. Это свидетельствует о том, что возбудители болезней озимой ржи являются одними из самых влиятельных биотических факторов, ограничивающих урожайность.
Одними из наиболее распространенных и вредоносных болезней считаются ржавчинные грибы, так как они широко распространены во всех зонах возделывания культуры в мире [4, 5]. Наиболее часто эпифитотии бурой и стеблевой ржавчины наблюдаются в Центральных регионах Европейской части России (1 раз в 5 лет), на
северо-западе (1 раз в три года) и на северо-востоке России (5-7 раз в 10 лет) [5, 6].
Результаты мониторинга селекционного материала показали, что практически все изучаемые образцы в сильной степени поражаются бурой листовой ржавчиной (табл. 2). Среди них не выявлено достоверных различий в лучшую сторону по отношению к стандартным сортам Дымка и Петровна. Минимальное развитие болезни наблюдалось в 2003 г., а максимальное — в 2005 г. Массовому распространению бурой ржавчины способствовало дождливое (г = 0,91±0,24) и жаркое лето (г = 0,82±0,19). Степень поражения растений варьировала от 10,2 до 55,2%. Поэтому изучение динамики данного заболевания требует особого внимания при отборе устойчивых генотипов для использования в гибридизации и выбраковке восприимчивых форм в питомниках отбора из гибридного фонда. Это требует организации провокационных фонов.
Таблица 1
Прогноз и фактическое развитие болезней озимой ржи в Колпашевском районе Томской области (1980-2005 гг.)
Виды болезней озимой ржи Прогноз проявления болезней, % лет Фактическое проявление болезней, % лет Частота эпифитотий за 10 лет
Бурая листовая ржавчина 72 56 1-3
Стеблевая ржавчина 100 92 1-3
Мучнистая роса 80 76 1-3
Септориоз листьев 68 40 1-2
Снежная плесень 100 96 1-2
Корневые гнили 100 100 1-2
Таблица 2
Восприимчивость растений озимой ржи к бурой листовой ржавчине
Наименование сорта, популяции Годы Среднее поражение листьев, % Максимальное поражение листьев, %
2002 2003 2004 2005
Дымка (ст-т) 29,4 10,2 35,5 - 25,0 35,5
Петровна (ст-т) 29,5 12,0 29,0 50,2 30,2 50,2
Изолятор 4/95 33,4 14,0 38,5 55,2 35,3 55,2
Изолятор 2/96 24,6 - 39,2 49,6 37,8 49,6
Изолятор 3/91 34,7 21,2 34,0 - 30,0 34,7
Изолятор 3/89 - 15,7 36,5 50,0 34,0 50,0
НСР05 1,7 5,6 2,1 1,0
Отмечено ежегодное поражение растений стеблевой ржавчиной. Изученные образцы не обладают устойчивостью к заболеванию и оказались сильно восприимчивыми в эпифитотийном 2005 г. (поражение стеблей достигло более 50%). Корреляционный анализ показал прямую зависимость вспышки заболевания от влажности воздуха (г=0,95±0,27) и температуры (г = 0,87±0,21), причем первые признаки заболевания стали отмечать во второй декаде июля, тогда как обычно симптомы проявляются только в первой декаде августа.
Не менее вредоносна мучнистая роса, из-за которой урожай зерна может снизится от 17 до 42% [7]. Погодные условия вегетационного периода 2005 г. способствовали вспышке развития болезни в эпифито-тийной форме. Сопряженность заболевания с температурой воздуха (г = 0,90±0,08) и влажностью (г = 0,93±0,28) также была высокой. Степень поражения растений ржи изменялась от 43,8 до 47,8%. Изученные образцы наряду со стандартными сортами отнесены к группе средневосприимчивых (табл. 3).
На листьях озимой ржи паразитируют возбудители септориозов, такие как грибы 5. nodorum и S. tritici. Вредоносность болезни заключается в снижении ассимиляционной поверхности листьев, недоразвитости колоса, провоцировании преждевременного созревания хлебов и приводит к значительному недобору зерна. Потери урожая могут достигать от 15 до 50% [8]. В наших опытах отмечено заболевание только на листьях, а степень поражения варьировала от 0 до 6,5%. Селекционный материал оценен, как устойчивый и слабовосприимчивый к данным фитопатогенам. Перспективными в плане устойчивости к септориозу являются изоляторы 2/96 и 3/89. На это необходимо обратить внимание при создании нового исходного материала.
Одной из причин зимней гибели или из-реживания посевов озимой ржи является выпревание, обусловленное поражением растений грибами снежной плесени, возбудителем которой является гриб Fusarium nivale. Поражение растений в благоприятные для патогенов годы достигает 40-60%, а выпады — 10-15% [9]. В зоне исследований снежная плесень проявляется ежегодно. Погодные условия 2004 г. складывались благоприятно для развития болезни, что позволило прировнять их к условиям провокационного фона. На уровень развития снежной плесени существенное влияние оказали высота снежного покрова (r = 0,72±0,21) и продолжительность периода его залегания (г = 0,57±0,14). Степень поражения растений варьировала от 5,0 до 17,5%. Селекционный материал оценен как слабовосприимчивый. Образцы 3/91 и 3/89 по устойчивости к поражению растений снежной плесенью достоверно превзошли контрольный сорт Дымку, а 3/89 — сорт Петровну (табл. 4). Это позволяет отбирать устойчивые гибриды, доводить их до сортов и оценивать исходный материал в селекционном процессе в условиях высокого естественного инфекционного фона. Выделенные изоляторы оказались самыми перспективными в плане устойчивости к этому заболеванию.
Корневые гнили вызывают заболевания корней и прикорневой части стеблей. Возбудителями болезней являются грибы из 10 родов. По частоте встречаемости и вредоносности приоритет принадлежит представителям двух из них— Fusarium и Bipolaris [10]. Заболевание может проявляться в течение всего периода вегетации растений, вызывая гибель всходов, отставание растений в росте, щуплость зерна и отмирание стеблей. Ежегодные потери урожая от корневых гнилей могут достигать до 30% и более [11].
Таблица 3
Восприимчивость растений озимой ржи к мучнистой росе
Наименование сорта, популяции Годы Среднее поражение листьев, % Максимальное поражение листьев, %
2002 2003 2004 2005
Дымка (ст-т) 9,1 36,7 25,5 - 23,8 36,7
Петровна (ст-т) 11,8 33,7 18,2 47,8 27,9 47,8
Изолятор 4/95 13,1 40,5 34,5 46,0 33,5 46,0
Изолятор 2/96 11,7 - 35,2 43,8 30,2 43,8
Изолятор 3/91 14,9 37,5 31,2 - 27,2 37,5
Изолятор 3/89 - 38,5 30,2 47,4 38,7 47,4
НСР05 4,2 12,2 4,8 1,1
Таблица 4
Восприимчивость растений озимой ржи к снежной плесени
Наименование сорта, популяции Годы Среднее поражение растений, % Максимальное поражение растений, %
2002 2003 2004 2005
Дымка (ст-т) 11,5 11,0 17,5 - 13,3 17,5
Петровна (ст-т) 11,0 11,0 15,0 8,0 11,2 15,0
Изолятор 4/95 12,0 11,5 14,5 11,0 12,2 14,5
Изолятор 2/96 11,0 - 14,0 8,0 11,0 14,5
Изолятор 3/91 7,5 8,0 14,0 - 9,8 14,0
Изолятор 3/89 - 5,0 10,0 10,0 8,3 10,0
НСР05 0,7 0,4 0,4 1,0
В период исследований (2002-2005 гг.) эпифитотий не обнаружено, но на посевах озимой ржи в популяции возбудителей выделено несколько видов (В. БогоИтапа, F. аvenaceum, F. oxysporum и F. дгат— пеагит). Степень поражения растений изменялась от 8,1 до 24,2%. Все изоляторы отнесены к группе слабовосприимчивых (до 25%). Высокую стабильность и наименьшие показатели восприимчивости растений к поражению корневой гнилью (11,2-11,3%) имеет изолятор 2/96. Он представляет интерес для дальнейшего использования в селекции на иммунитет.
В зерновом хозяйстве серьезные проблемы создают возбудители болезней семян. На территории России ежегодные потери урожая от семенной инфекции составляют от 10 до 20% [11]. Фитопатологический анализ семян озимой ржи в питомнике конкурсного сортоиспытания показал, что сортообразцов, свободных от фитопатогенной микрофлоры, нет. Наряду с этим выделены перспективные номера (2/96, 3/91 и 3/89), которые менее уязвимы к инфекциям семян, чем стандартный сорт Петровна. За годы изучения уровень инфекционной нагрузки на семена у них не превысил 10%. Данный показатель отражает практическую устойчивость и значимость селекционного материала для выведения новых сортов.
Так как зерновая продуктивность является конечным критерием оценки любого сорта и в зависимости от факторов внешней среды имеет тенденцию к определенной динамике (падению или повышению), нас заинтересовал этот показатель. Расчет отклонений от высокопродуктивного стандарта (Петровна) позволил отметить, что только в отдельные годы урожайность изучаемых изоляторов была выше, а средние показатели критерия достоверности не подтвердили их превосходства. По иммунологической оценке они слабо от-
личаются между собой. Развитие болезней отрицательно отразилось на формировании отдельных элементов зерновой продуктивности, что ограничило общую урожайность с единицы площади.
Статистическая обработка селекционного материала за 2002-2004 гг. позволила установить несущественную положительную связь между урожайностью и элементами продуктивности. Коэффициент корреляции по группе образцов имел несущественную сопряженность с озер-ненностью колоса (от г = 0,24±0,05 до г = 0,33±0,07) и массой 1000 семян (от г = 0,24±0,08 до г = 0,45±0,11). Анализ связи урожайности с развитием болезней в годы эпифитотий выявил прямую умеренную корреляционную связь (от г = 0,47±0,06 до г = 0,56±0,07). Вместе с тем регрессионный анализ данных выявил, что при увеличении развития болезни на 1% урожайность снижается на 6,017,3%.
Мониторинг селекционного материала за ряд лет (2002-2005) показал недостаточно высокий уровень иммунитета. С учетом полученных результатов исследований разработана стратегия селекции озимой ржи, которая предполагает интенсивное использование провокационных фонов для выделения генетических источников и доноров устойчивости к основным болезням из мирового генофонда и комплексной оценки селекционного материала. Это позволит вывести принципиально новые сорта, способные обеспечить стабилизацию урожайности культуры на фоне естественной эпифитотии.
Выводы
1. В процессе иммунологического мониторинга селекционного материала по озимой ржи выделены слабо- и средневосприимчивые к комплексу болезней (снежной плесени, септориозу, корневым
гнилям) образцы 3/89 и 2/96. Они сочетают эти свойства с такими ценными качествами, как короткостебельность (110125 см), зимостойкость (4,0-5,0 баллов), урожайность (30-35 ц /га). Первая представлена в Государственном сортоиспытании под названием Петровна 2, а вторая подготовлена к передаче в 2011 г.
2. Разработана стратегия селекции культуры на основе интенсивного использования провокационных фонов для оценки исходного материала и отбора иммунных генотипов.
Библиографический список
1. Гешеле Э.Э. Основы фитопатологической оценки в селекции растений / Э.Э. Гешеле. — 2-е изд. — М.: Колос, 1978. — 208 с.
2. Чулкина В.А. Методические указания по учету обыкновенной корневой гнили хлебных злаков в Сибири дифференцированно по органам / В.А. Чулкина. — Новосибирск, 1972. — 23 с.
3. Чумаков А.Е. Вредоносность болезней сельскохозяйственных культур / А.Е. Чумаков, Т.И. Захарова. — М.: Агро-промиздат, 1990. — С. 5-88.
4. Кобылянский В.Д. Вредоносность патогенов ржавчины и мучнистой росы на озимой ржи и стратегия селекции болезнеустойчивых сортов / В.Д. Кобылянский, О.В. Солодухина // Интегрированный генофонд растений и селекция: сб. науч. тр. — СПб.: ВИР, 2005. — С. 572-591.
5. Трушко М.М. Особенности развития бурой и линейной ржавчины в Западной Сибири: автореф. дис. ... канд. биол. наук / М.М. Трушко. — Л.: ВИЗР, 1974. — 24 с.
6. Кедрова Л.И. Озимая рожь в Северо-Восточном регионе России / Л.И. Кедрова. — Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2000а. — 158 с.
7. Бражников П.Н. Селекция озимой
ржи на высокую продуктивность и устойчивость к стрессам в условиях северной таежной зоны Томского Приобья: дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.05: защищена
3.02.06 / П.Н. Бражников. — Новосибирск, 2006. — 160 с.
8. Тютерев С.Л. Протравливание семян зерновых культур / С.Л. Тютерев // Защита и карантин растений. — 2005. — № 3. — С. 90-99.
9. Кедрова Л.И. Селекция озимой ржи
в Северо-Восточном регионе европейской части России: автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук: 06.01.05: защищена 23.09.00 /
Л.И. Кедрова. — СПб.: ВИР, 2000б. — 64 с.
10. Овсянкина А.В. Видовое разнообразие возбудителей корневой гнили ржи в регионах России / А.В. Овсянкина // Микология и фитопатология. — 2005. — Т. 39. — Вып. 4. — С. 88-91.
11. Санин С.С. Фитосанитарная экспертиза зерновых культур: рекомендации / С.С. Санин, В.И. Черкашин, Л.Н. Назарова. — М.: ФГНУ «Росформагротех», 2002.
— 140 с.
+ + +
