CC BY
42
234 Кормопроизводство и корма
УДК 633.11+633.16:632.9(470.56)
Доноры устойчивости к болезням ячменя и твёрдой пшеницы для селекции в степной зоне Оренбургского Предуралья
Т.А. Тимошенкова
ФГБНУ «Оренбургский научно-исследовательский институт сельского хозяйства»
Аннотация. В научной работе приведены трёхлетние данные по фитопатологическому обследованию исходного коллекционного материала ярового ячменя и яровой твёрдой пшеницы. Опыты показали, что в патогенном комплексе посевов ячменя преобладали: твёрдая головня Ustilago hordei (Pers.), стеблевая ржавчина Puccinia graminis (Pers.), тёмно-бурая пятнистость листьев Bipolaris sorokiniana (Sacc in Sorok), корневая гниль Helmintosporium sorokinianum (Sacc.) и септориоз листьев Septoria hordei (Jacz.), а в посевах твёрдой пшеницы - мучнистая роса Blumeria graminis, септориоз листьев Septoria tritici Rob. Ex Desm, бурая ржавчина Puccinia tritici Erikss и корневая гниль Helmintosporium sorokinianum (Sacc.).
В экспериментах выявлена широкая вариация степени поражения образцов ячменя и твёрдой пшеницы основными болезнями в условиях степи Оренбургской области.
В результате исследований выделены образцы с высокой комплексной устойчивостью. Среди образцов ячменя такими свойствами обладают: Мыть, Нутанс 401, Симфония и Тонус, а у яровой твёрдой пшеницы можно выделить Изольду, Новацию, Спадщину и Харьковскую 3.
Данные сорта рекомендуются для использования в качестве доноров устойчивости к болезням в селекционных программах по улучшению местного генофонда ярового ячменя и яровой твёрдой пшеницы.
Ключевые слова: зерновые, яровой ячмень, яровая твёрдая пшеница, болезни зерновых, сортообразец, патоген, степень поражения, устойчивость.
Введение.
Производство зерна является одной из главных задач АПК России. В успешном её решении важную роль играет строгое соблюдение зональных рекомендаций по возделыванию сельскохозяйственных культур. В первую очередь необходима реализация разработанных учёными систем защиты растений от вредных организмов.
В нашей стране и за рубежом остро стоит проблема расширения возделывания сортов сельскохозяйственных культур, устойчивых к болезням и вредителям. Это в основном связано с развитием ресурсосберегающих технологий, органического растениеводства и продолжающейся дестабилизации фитосанитарного состояния сельскохозяйственных угодий [1]. Академик Жученко А.А. также отмечал, что к главным «вызовам» XXI столетия необходимо отнести рост числа патогенных организмов и их вредоносности, ухудшение экологии агроландшафтов [2].
Для обеспечения населения экологически чистым и качественным продовольствием необходимо стабильное ведение зернового производства в контрастных условиях степной зоны.
Ячмень занимает одно из ведущих мест в мировом зернофуражном балансе. Это - важная кормовая, продовольственная и техническая культура. Он выгодно отличается от других зерновых культур неприхотливостью, скороспелостью, устойчивостью к полеганию, засухоустойчивостью и урожайностью [3-6]. Повышение урожайности ячменя сдерживается распространением в посевах болезней [7].
Значительная доля в хлебофуражном балансе России наряду с ячменём приходится на яровую пшеницу. Большинство современных сортов твёрдой пшеницы в значительной степени повреждаются листовой ржавчиной, корневыми гнилями и мучнистой росой. Данный факт обуславливает поиск источников и доноров устойчивости к этим патогенам [8].
Кормопроизводство и корма 235
В системе защиты сельскохозяйственных растений от болезней и вредителей используется набор различных методов. Самым эффективным способом является создание, внедрение в производство и возделывание сортов с комплексной устойчивостью.
Выбор наиболее перспективных родительских форм для скрещиваний из имеющегося разнообразия генетических ресурсов сельскохозяйственных растений - один из наиболее трудных моментов селекционного процесса. Тенденция использования для гибридизации только лучших коммерческих сортов повышает генетическую уязвимость близких по происхождению сортов [9]. По мнению Баталовой Г.А., селекция на устойчивость к болезням и вредителям - важная составляющая современного селекционного процесса [10].
В этой связи актуальной и приоритетной остаётся селекция ячменя и пшеницы на устойчивость к наиболее вредоносным патогенам и вредителям. Задачи повышения эффективности селекционных программ для условий степи Оренбуржья можно решить при использовании разнообразия генетических ресурсов сельскохозяйственных культур мировой коллекции ВИР.
Цель исследования.
Фитопатологическая оценка коллекционного материала ярового ячменя и яровой твёрдой пшеницы с выявлением устойчивых образцов для включения в селекционные программы.
Материалы и методы исследования.
Объект исследования. 55 сортообразцов ярового ячменя и 20 образцов яровой твёрдой пшеницы мировой коллекции ВИРа.
Характеристика территории, природно-климатические условия. Изучение коллекции проводили в центральной зоне Оренбургской области. Метеорологические наблюдения в период исследований показали, что 2015 (ГТК=0,58) и 2017 (ГТК=0,55) годы характеризировались, как среднеувлажнённые, а 2016 год - засушливый (ГТК=0,31).
Схема эксперимента. Полевые обследования проводили в течение 2015-2017 гг. на опытных полях научной бригады № 2 в с. Чебеньки Оренбургского района Оренбургской области. Опыты заложены в трёхкратной повторности по яровому ячменю в коллекционном питомнике по типу КСИ-1, а по яровой твёрдой пшенице - по типу КП.
Предшественник - чистый пар. Учётная площадь делянок была: 8,5 кв. м - по яровой пшенице; 11 кв. м - по ячменю. Сортообразцы ярового ячменя и пшеницы для исследования были объединены по происхождению в эколого-географические группы.
Оборудование и технические средства. Подготовку опытного поля проводили отечественными серийными тракторами и сельскохозяйственными орудиями. При закладке делянок использовали сеялку ССФК-7. Уборка образцов осуществлялась комбайнами САМПО-130.
Статистическая обработка. При оценке образцов использовали методическое пособие ВИР по изучению генетических ресурсов зерновых культур по устойчивости к вредным организмам [11] и методические указания ВИР по изучению и сохранению мировой коллекции ячменя и овса [12].
Результаты исследования.
Обследование фитосанитарного состояния посевов коллекции ячменя выявило, что распространение в годы исследований нашли твёрдая головня Ustilago hordei (Pers.), стеблевая ржавчина Puccinia graminis (Pers.), тёмно-бурая пятнистость листьев Bipolaris sorokiniana (Sacc in Sorok), корневая гниль Helmintosporium sorokinianum (Sacc.) и септориоз листьев Septoria hordei (Jacz.).
По годам исследований отмечается широкая степень распространённости твёрдой головни ячменя. Так, в 2015 году распространённость Ustilago hordei (Pers.) у образцов степной группы изменялась в пределах 0,05-1,50 %, сибирской - 0,05-3,20 %, восточноевропейской - 0,10-1,10 %, западноевропейской - 0,20-1,50 % и канадской - 0,30-2,75 %. В 2016 году у образцов степной группы распространённость данной болезни составила 0,09 %, западноевропейской - 0,14 %, канадской -0,23 %, а у сибирской и восточноевропейской групп развития болезни не наблюдалось. В 2017 году
236 Кормопроизводство и корма
в посевах сортообразцов степной группы твёрдая головня распространилась на 0,04-1,08 %, сибирской - 0,12-2,80 %, восточноевропейской - 0,04-5,30 %, западноевропейской - 0,16-1,40 % и канадской - 0,12-1,16 %.
По устойчивости к твёрдой головне следует выделить образцы Гельман, Золотник, Караба-лыкский 5, Колчан, Модерн, Мыть, Носовский 2, Нутанс 401, Piramid, Симфония, Сибиряк и Тонус.
В 2016 году наблюдалась эпифитотия стеблевой ржавчины. Поражённость посевов сортов степной группы Puccinia graminis (Pers.) составила 1-3 балла, сибирской - 1-4 балла, восточноевропейской - 1-2 балла, западноевропейской - 1-2 балла и канадской - 1-3 балла. В 2015 и 2017 годы в посевах экологических групп была отмечена депрессия данного патогена. Сильное поражение стеблевой ржавчиной определено у образцов Оболонь (3 балла), Петр (4 балла) и Craig (3 балла). Слабо были повреждены Золотник, Карабалыкский 5, Мыть, Нутанс 401, Piramid, Симфония, Тонус.
Тёмно-бурая пятнистость листьев ячменя в сильной степени проявилась в 2015 и 2017 годы. Образцы степной группы поражались на 0-1 балла, сибирской - 0-1 балла, восточноевропейской - 0-3 балла, западноевропейской - 0-1 балла. А в засушливый 2016 год развития данного патогена не выявлено. В посевах большей часть исследованных образцов развития тёмно-бурой пятнистости не было обнаружено.
Сильное поражение растений ячменя корневой гнилью наблюдалось в 2017 году. У образцов степной группы степень поражения Helmintosporium sorokinianum (Sacc.) была в пределах 0-4 балла, сибирской - 0-3 балла, восточноевропейской - 0-4 балла, западноевропейской - 0-4 балла и канадской 0-4 балла. В 2015 и 2016 годы наблюдалась депрессия этой болезни. Высокая восприимчивость к патогену отмечена у образцов Виницкий 28, Казковый, Княжич, Мрия, Одесский 22, Свя-тогор, Craig и Tolar. Иммунными к корневой гнили оказались Вакула, Модерн, Мыть, Piramid, Симфония, Сибиряк, Тонус, Vanley, Dolly и Etrenne.
Эпифитотия септориоза листьев была выявлена в среднеувлажнённом 2017 году. В 2015 и 2016 годы наблюдалось слабое развитие данного патогена. Поражение листьев септориозом в 2 балла было отмечено у образцов Московский 3/84 (восточноевропейская группа), Наран (сибирская группа) и Maridol, в 1 балл - Челябинский 2 (сибирская группа), Terno, Tolar, Thurinqia, Piramid (западноевропейская группа). Развития Septoria hordei (Jacz.) в посевах степной и канадской экологических групп не было обнаружено.
В результате обследований можно отметить, что иммунных сортов ко всем основным болезням не выявлено. Но по высокой комплексной устойчивости наибольший интерес представляют образцы Мыть, Нутанс 401, Симфония и Тонус (табл. 1).
Таблица 1. Доноры устойчивости к основным болезням ярового ячменя для степной зоны Оренбургского Предуралья
Сортообразец Характеристика устойчивости к основным патогенам
Ustilago hordei (Pers.) Puccinia graminis (Pers.) Bipolaris sorokiniana (Sacc in So-rok) Helmintosporium sorokinianum (Sacc.) Septoria hordei (Jacz.)
Гельман И УУ И У И
Золотник И ВУ У УУ И
Карабалыкский 5 И ВУ ВУ УУ И
Колчан И УУ И У У
Модерн И УУ ВУ И И
Мыть И ВУ ВУ И ВУ
Носовский 2 И В И У У
Нутанс 401 И ВУ И ВУ И
Симфония И ВУ ВУ И И
Сибиряк И УУ У И И
Тонус И ВУ И И ВУ
Dolly УУ УУ И И И
Piramid И ВУ И И У
Примечание: И - иммунный, ВУ - высокоустойчивый, У - устойчивый, УУ - умеренно-
устойчивый, В - восприимчивый
Кормопроизводство и корма 237
В структуре фитопатологического комплекса посевов коллекционных образцов яровой твёрдой пшеницы преобладали мучнистая роса Blumeria graminis, септориоз листьев Septoria tritici Rob. Ex Desm, бурая ржавчина Puccinia tritici Erikss и корневая гниль Helmintosporium sorokinianum (Sacc.).
В 2015 году степень поражения сортов самарской селекции мучнистой росой составлял 0-1 балл, на остальных изученных образцах развития этой болезни не зафиксировано. В 2016 и 2017 году сорта самарской селекции поражались Blumeria graminis 0-2 балла, украинской - 0-1 балл, омской -0-2 балла, итальянской - 0-1 балл, оренбургской - 0 баллов. За трёхлетний период мучнистой росой не поражались сорта Безенчукская 205, Безенчукский янтарь, Безенчукская степная, Жадана, Изольда, Новация, Спадщина, Харьковская 3, Харьковская 23, Оренбургская 10, Оренбургская 21 (табл. 2).
Таблица 2. Доноры устойчивости к основным болезням яровой твёрдой пшеницы для степной зоны Оренбургского Предуралья
Сортообразец Характеристика устойчивости к основным патогенам
Blumeria graminis Septoria tritici Rob. Ex Desm Puccinia tritici Erikss Helmintosporium sorokinianum (Sacc.)
Алтайка В ВУ У УУ
Безенчукская 205 И И ВУ В
Безенчуский янтарь И ВУ УУ В
Безенчукская степная ВУ УУ В ВУ
Безенчукская 210 В И УУ И
Безенчукская золотистая УУ И И И
Безенчукская нива УУ И И У
Марина УУ УУ ВУ И
Жадана И И И УУ
Изольда И И И И
Новация И ВУ И И
Спадщина И И И И
Kavel УУ УУ ВУ У
Харьковская 3 И И ВУ ВУ
Харьковская 23 И И ВУ УУ
Омский янтарь УУ ВУ У ВУ
Оренбургская 10 И И УУ УУ
Оренбургская 21 И УУ УУ УУ
Примечание: И - иммунный, ВУ - высокоустойчивый, У - устойчивый, УУ - умеренно-
устойчивый, В - восприимчивый.
В проведённых исследованиях сорта самарской селекции поражались септориозом 0-3 балла, украинской - 0-1 балла. В посевах других групп развития Septoria tritici не наблюдалось.
Повреждения растений пшеницы бурой листовой ржавчиной были отмечены у образцов Безенчукская степная (3 балла), Безенчукский янтарь и Безенчукская 210 (2 балла). Высокий иммунитет к Puccinia tritici Erikss показали Безенчукская золотистая, Безенчукская нива, Жадана, Изольда, Новация, Спадщина, Харьковская 3 и Харьковская 23.
В годы исследований в посевах коллекции яровой твёрдой пшеницы отмечено развитие корневой гнили. По группам происхождения степень поражения Helmintosporium sorokinianum (Sacc.) колебалась в широких пределах. Степень поражения у образцов самарской селекции была в
238 Кормопроизводство и корма
пределах 0-4 балла, украинской - 0-2 балла, омской и итальянской - 0 баллов, оренбургской - 1-3 балла. Иммунными к данной болезни оказались Безенчукская золотистая, Безенчукская нива, Марина, Изольда, Новация и Спадщина.
В итоге по высокой устойчивости к комплексу болезней можно выделить образцы Изольда, Новация, Спадщина и Харьковская 3.
Обсуждение полученных результатов.
Универсальность использования ячменя и пшеницы, их высокое народнохозяйственное значение обуславливают актуальность селекционной работы с этими культурами. Коммерческая ценность данных злаков заключается в высокой засухоустойчивости и продуктивности. Рост урожайности и улучшение конкурентоспособности во многом сдерживаются поражением возделываемых сортов различными заболеваниями. Поэтому в селекционной работе на первый план выдвигается повышение устойчивости новых сортов к биотическим стресс-факторам внешней среды. Подбор исходных устойчивых к местным патогенам форм для гибридизации - начальная ступень всех селекционных программ.
В научных исследованиях впервые установлены особенности развития патогенов и широкая вариация реакции сортов к воздействию основных болезней в условиях степи Оренбургской области. При оценке сортов выделены иммунные к местным расам образцы.
Полученные результаты согласуются с данными мониторингов болезней, проведённых отечественными учёными в других регионах страны [3, 5-8, 10].
Популяции возбудителей болезней имеют сильную степень изменчивости, в природе появляются новые вирулентные патотипы, что затрудняет селекцию ячменя и пшеницы на устойчивость к болезням. Результаты фитопатологического обследования в местных условиях дополняют экспериментальную базу ВИР и ВИЗР.
Выводы.
1. В результате проведённых исследований из 55 сортообразцов выделено 4 сорта ячменя с высокой комплексной устойчивостью к основным болезням.
2. В ходе экспериментов выявлены 4 сорта твёрдой пшеницы иммунных к местным расам болезней.
3. Сорта ярового ячменя Мыть, Нутанс 401, Симфония и Тонус, яровой твёрдой пшеницы Изольда, Новация, Спадщина и Харьковская 3 можно использовать в селекции на устойчивость
Литература
1. Афанасенко О.С., Новожилов К.В. Проблемы рационального использования генетических ресурсов устойчивости растений к болезням // Экологическая генетика. 2009. T.VII. № 2. С. 38-43.
2. Жученко А.А. Адаптивная стратегия устойчивого развития сельского хозяйства России в XXI столетии (эколого-генетические основы). Теория и практика. М.: Агрорус, 2010. 1053 с.
3. Евсеев В.В., Степановских А.С. Возбудители головнёвых болезней ячменя и экологизация мер борьбы с ними. Курган: Зауралье, 2002. 150 с.
4. Глуховцев В.В. Селекция ярового ячменя в среднем Поволжье. Самара, 2005. 232 с.
5. Тепличкина Н.П., Орлова Е.А. Устойчивость ярового ячменя к головнёвым заболеваниям в лесостепи Приобья // Сибирский Вестник сельскохозяйственной науки. 2011. № 9-10. С.33-36.
6. Эффективность селекции ярового ячменя в Нечерноземье / Л.М. Ерошенко, А.Н. Еро-шенко, М.М. Ромахин, Н.А. Ерошенко // Селекция, семеноводство и генетика. 2016. № 6(12). С. 3941.
7. Жичкина Л.Н., Столпивская Е.В. Устойчивость сортов ячменя к пыльной головне // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2015. № 4. С. 49-52.
Кормопроизводство и корма 239
8. Селекционно-генетическое улучшение яровой пшеницы / А.А. Вьюшков, П.Н. Мальчиков, В.В. Сюков, С.Н. Шевченко. Самара: Самар. науч. центр РАН, 2012. 266 с.
9. Чертова Т.С. Современное состояние и перспективы использования источников и доноров устойчивости к вредителям и болезням // Защита и карантин растений. 2010. № 5. С. 66.
10. Баталова Г.А. Селекция зерновых культур на иммунитет на Северо-Востоке Европейской территории России // Зерновое хозяйство России. 2017. № 3(51). С. 8-11.
11. Изучение генетических ресурсов зерновых культур по устойчивости к вредным организмам: метод. пособие / под ред. д-ра биол. наук Е.Е. Радченко. М.: Россельхозакадемия, 2008. 432 с.
12. Методические указания по изучению и сохранению мировой коллекции ячменя и овса / под ред. д-ра биол. наук И.Г. Лоскутова. СПб.: ВИР, 2012. 64 с.
Тимошенкова Татьяна Александровна, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела селекции и семеноводства зерновых культур ФГБНУ «Оренбургский научно-исследовательский институт сельского хозяйства», 460051, г. Оренбург, пр. Гагарина, 27/1, тел.: 8(3532)71-05-50, 71-00-10, e-mail: orniish@mail.ru
Поступила в редакцию 4 декабря 2017 года
UDC 633.11+633.16:632.9(470.56) Timoshenkova Tatiana Alexandrovna
FSBSI «Orenburg Research Institute of Agriculture», e-mail: orniish@mail.ru
Donors of resistance to diseases of barley and hard wheat for selection in the steppe zone
of Orenburg Cis-Urals
Summary. Data f a three-year phytopathological study of the initial collection material of spring barley and spring hard wheat are given in the scientific work. Experiments have shown that Ustilago hordei (Pers.), Puccinia graminis (Pers.), Bipolaris sorokiniana (Sacc in Sorok), Helmintosporium sorokinianum Sacc.) and Septoria hordei (Jacz.) prevailed in the pathogenic complex of barley crops; and in hard wheat crops - Blumeria graminis, Septoria tritici Rob. Ex Desm, Puccinia tritici Erikss and Helmintosporium sorokinianum (Sacc.) prevailed.
In the experiments, a wide variation in the degree of damage to barley and hard wheat samples with the main diseases was revealed in the steppes of the Orenburg region.
As a result of the studies, samples with high complex stability were identified. Among the barley samples, Myt, Nutans 401, Symphony and Tonus have such properties, and among varieties of spring hard wheat Isolde, Novation, Spadshchina and Kharkov 3 are identified.
These varieties are recommended for use as disease resistance donors in selection programs to improve the local gene pool of spring barley and spring hard wheat.
Key words: crops, spring barley, spring hard wheat, cereal diseases, variety, pathogen, degree of damage, stability.
