CC BY
2УДК: 633.111:632.488.4 DOI 10.24412/cl-37231-2024-1-327-329
Харина А.В., кандидат сельскохозяйственных наук khavchas@yandex.ru
ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого» г. Киров, Российская Федерация
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ГЕНОВ УСТОЙЧИВОСТИ
ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ К СЕПТОРИОЗУ ЛИСТЬЕВ
Аннотация. В полевых и лабораторных условиях Кировской области на искусственном инфекционном фоне были изучены сорта-доноры генов устойчивости к септориозу листьев (Stb 2, 6, 9). Показана эффективность Stb 2 гена возрастной устойчивости против штаммов Z. tritici. Гены Stb6 и Stb9 обеспечивают сортам яровой мягкой пшеницы ювенильную устойчивость к септориозу листьев. Сорта яровой мягкой пшеницы Дарья (Россия), Epos (Германия) и Nova Prata (Бразилия) рекомендуется использовать как исходный материал в селекции на возрастную, а сорта Tonic (Англия) и Hei^s Kolben (Германия) на ювенильную устойчивость к септориозу листьев. С целью обеспечения защиты сортов пшеницы во все фазы онтогенеза растений эффективнее проводить пирамидирование генов устойчивости.
Ключевые слова: Zymoseptoria tritici (Desm.), Stb-гены, индекс устойчивости, степень поражения, ювенильная и возрастная устойчивость.
Одной из наиболее распространённых и вредоносных болезней яровой пшеницы является септориоз (Septoria tritici Desm.), современное название -Zymoseptoria tritici (Desm.) и Stagonospora nodorum (Berk.)). На территории России особенно широко распространен вид Z. tritici [1]. Потери урожая в годы эпифитотий достигают 20-40% [2]. Поэтому особенно актуально внедрение в производство сортов пшеницы с эффективными генами устойчивости к этой болезни.
К настоящему времени идентифицирован 21 ген устойчивости (Stb-гены) к септориозу. Об эффективности Stb-генов по отношению к российским популяциям патогена известно мало. По данным Ю.В. Зеленевой [3, 4], наибольшей эффективностью против изолятов из Центрально-Черноземного района обладали гены Stbl, Stb2, Stb3, Stb4, Stb5, Stb7. Гены Stb6 и Stb8 были в высокой степени эффективны против всех региональных популяций и были рекомендованы для селекции на устойчивость к STB [5]. Ген Stb6 — широко распространенный источник устойчивости к STB во всем мире [6]. Сорта-доноры эффективных генов устойчивости яровой пшеницы к септориозу листьев являются ценным исходным материалом в селекции на этот признак.
Цель настоящей работы - определение эффективности Stb-генов по отношению к популяциям патогена Z. tritici в условиях Кировской области.
Объекты и методы исследований. В полевых и лабораторных условиях ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока на искусственном инфекционном фоне были изучены сорта-доноры генов устойчивости к септориозу листьев (Stb 2, 6, 9). Присутствие этих генов в сортах яровой мягкой пшеницы было молекулярно-генетически подтверждено. Для создания инфекционного фона пользовались методикой М. Н. Васецкой (1987) [7]. Растения опрыскивали водной суспензией спор Z. tritici в концентрации 107 спор/мл. Инокулюм состоял из смеси штаммов (НН 4-4, НН 4-5,
НН 4-7), выделенных с растений сорта озимой пшеницы Скипетр в Нижегородской области (коллекция НИИФ). Степень поражения сортов определяли по шкале Saari and Prescott (1975) [8]. Первые оценки проводили через 20 дней после инокуляции, затем через каждые семь дней. За основной показатель принимались данные последнего учета - когда наблюдалось максимальное проявление болезни. В качестве восприимчивого контроля служил сорт Приокская.
Результаты и обсуждения. Фитопатологическая оценка устойчивости предполагает исследование устойчивости в фазах проростков (ювенильная устойчивость) и взрослых растений (возрастная устойчивость). В зависимости от вирулентности популяций возбудителя септориоза листьев эффективность большинства генов варьирует. В полевых условиях на искусственном инфекционном фоне Z. tritici при максимальном поражении сорта-индикатора (40,7%) высокоустойчивых сортов не обнаружено. К устойчивым отнесены сорта Epos (Германия), Дарья (Россия), Tonic (Англия) и Nova Prata (Бразилия) со степенью поражения не более 15,0% (табл. 1).
Таблица 1 - Степень поражения сортов яровой мягкой пшеницы септориозом листьев (искусственный инфекционный фон, 2023 г.)
Сорт Ген Фаза устойчивости* Степень поражения в фазу, % Индекс устойчивости в фазу
А S А S
Приокская - индикатор - - 40,7 31,8 1,0 1,0
Heines Kolben Stb6 S, A 19,6 2,4 0,43 0,26
Nova Prata Stb2 A 14,9 12,0 0,28 0,52
Tonic Stb9 S 13,2 13,8 0,53 0,27
Epos Stb2, Stb9, Stb13 A S S 7,5 4,5 0,23 0,15
Дарья Stb2 A 13,0 5,9 0,35 0,14
Примечание: S - фаза 2-3 листьев; А - фаза молочной спелости зерна.
У сортов Дарья, Epos и Nova Prata молекулярно-генетически идентифицирован Stb 2 - ген возрастной устойчивости к септориозу листьев. И по степени поражения (13,3; 7,5; 13,2%) и по индексу устойчивости (0,35; 0,23; 0,28) они характеризуются как устойчивые к болезни в фазу молочной спелости. Таким образом, можно говорить об эффективности гена возрастной устойчивости Stb 2 против штаммов из НИИФ в условиях Кировской области.
В лабораторных условиях степень поражения сорта-индикатора составила 31,8%. Иммунных сортов также не обнаружено. У сортов Дарья и Epos, наряду с возрастной, отмечена ювенильная устойчивость. С помощью ПЦР в генотипе сорта Epos кроме Stb 2 идентифицированы также Stb 9 и Stb 13 - гены ювениль-ной устойчивости, которые обеспечивают защиту растений от инфекции Z. tritici в фазу 2-3 листьев. Ювенильную устойчивость растений сорта Дарья можно объяснить наличием в генотипе не идентифицированных нами генов.
Скорость нарастания инфекции (ИУ=0,52) на листьях сорта Nova Prata характеризует его как умеренно восприимчивый в фазу 2-3 листьев, что свидетельствует об эффективности гена Stb 2 только в фазу молочной спелости зерна.
Сорт Heines Kolben (Германия) с геном возрастной и ювенильной устойчивости Stb 6 по степени поражения септориозом листьев (19,6%) и индексу устойчивости (0,43) в полевых опытах характеризовался как умеренно восприимчивый. Высокая эффективность этого гена проявилась в фазу 2-3 листьев, характеризуя сорт как высоко устойчивый (степень поражения 2,4%).
Сорт Tonic, содержащий Stb9 - ген ювенильной устойчивости к септориозу как в полевых, так и в лабораторных опытах характеризовался как устойчивый, но индекс устойчивости в полевых условиях (0,53) показывает скорей его умеренную восприимчивость.
Таким образом, можно говорить об эффективности Stb 2 гена возрастной устойчивости против штаммов из НИИФ в полевых условиях Кировской области. Гены Stb6 и Stb9 обеспечивают сортам яровой пшеницы ювенильную устойчивость к септориозу листьев.
Сорта яровой пшеницы Дарья, Epos и Nova Prata можно использовать как исходный материал в селекции на возрастную, а сорта Tonic и Hei^s Kolben на ювенильную устойчивость к септориозу листьев. С целью обеспечения защиты сортов пшеницы от Z. tritici во все фазы онтогенеза растений эффективнее проводить пирамидирование генов устойчивости.
Список литературы
1. Бакулина А.В., Харина А.В., Широких А.А. Септориоз листьев и колоса пшеницы: генетический контроль устойчивости хозяина (обзор) // Теоретическая и прикладная экология. 2020. №2. С. 26-35.
2. Коломиец Т.М., Панкратова Л.Ф., Скатенок О.О., Пахолкова Е.В. Создание генбанка источников устойчивости сортов пшеницы к септориозу // Защита и карантин растений. 2015. №7. С. 44-46.
3. Зеленева Ю.В., Судникова В.П. Влияние сорта на патогенные свойства возбудителя Septoria tritici Rob. et Desm. в условиях Центрального Черноземья // Вопросы современной науки и практики. 2014. №2(51). С. 15-20.
4. Зеленева Ю.В. Обоснование генетической защиты пшеницы от вредоносных болезней в условиях центрально-чернозёмного региона. Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора биологических наук. Пушкин - Санкт-Петербург, 2019. 41 с.
5. Пахолкова Е.В., Сальникова Н.Н., Куркова Н.А. Генетическая структура региональных популяций Mycosphaerella graminicola (Septoria tritici) - возбудителя септориоза пшеницы (Triticum aestivum l.) // Сельскохозяйственная биология. 2016. Том 51. №5. С. 722-730.
6. Chartrain L., Brading P.A., Brown J.K.M. Presence of the Stb6 gene for resistance to Septoria tritici blotch (Mycosphaerella graminicola) in cultivars used in wheat-breeding programmes worldwide // Plant Pathology. 2005. V. 54. P. 134-143.
7. Васецкая М.Н., Куликова Г.В., Кобыльский Г.В., Москвитин Э.В., Байма-кова Ч.А., Борзионова Т.И., Чигирев С.М., Методические указания по оценке устойчивости сортообразцов пшеницы к возбудителям септориоза. М. 1987. 24 с.
8. Saari E.E., Prescott J.M. A scale for appraising the foliar intensity of wheat disease // Plant disease reporter. 1975. V. 59(5). P. 377-380.
