CC BY
67
УДК 633.11.«324»:631.524.86
Генетические источники устойчивости озимой пшеницы к бурой ржавчине в Среднем Поволжье
А.Ф. СУХОРУКОВ,
заведующий лабораторией Самарского НИИ сельского хозяйства А.А. СУХОРУКОВ, старший научный сотрудник e-mail: [email protected]
Бурая ржавчина озимой и яровой пшеницы в Среднем Поволжье наносит существенный вред восприимчивым сортам. Потери урожая в годы эпифитотий могут составлять 50 % [5]. Цель исследований заключалась в подборе исходного материала для создания сортов озимой пшеницы с комплексом полевой и расоспецифи-ческой устойчивости к бурой ржавчине.
В качестве исходного материала в селекции озимой мягкой пшеницы на полевую (горизонтальную) устойчивость к поражению бурой ржавчиной были включены сорта озимой мягкой пшеницы, устойчивые к патогену в условиях естественного фона (Дея, Малахит, Есаул, Бирюза, Самкрас, Лютес-ценс 333-89 к 11). Эти сорта обладают комплексом других селекционно-ценных признаков - продуктивность, качество зерна, скороспелость, устойчивость к мучнистой росе.
В селекции на расоспецифичес-кую (вертикальную) устойчивость в гибридизацию с местными, устойчивыми к абиотическим стрессорам сортами, были включены сорта и селекционные линии с идентифицированными генами устойчивости к бурой ржавчине из коллекции ВИР, Краснодарского НИИСХ, Кубанской опытной стан-
ции ВИР. Это сорта и линии с геном Lr 9: Безостая 14 х Riley67, Безостая 13 х McNair 1813 [1]; 146 P6 [3]; KS 93U40, K-63936, США [2], сортообразцы с геном Lr 24: Безостая 13* / Agent [1]; 177 P2, K-63389 [3]; Abilene, K-62707; Siouxland, K-59330; Siouxland 89, K-62371; Century, K-62399, США [2, 4], сортообразцы с геном Lr 41 (Lr 39): KS 90WGRC-10, K-62377 [2, 4], KS 96WGRC-38, K-65157; KS 96WGRC-40, K-65158, США. Высокоэффективный ген Lr 41 в селекционных программах в Среднем Поволжье использовали впервые.
Аллели генов Pm 5, Pm 11, Pm 15, Pm 17 имеют сорта Century, K-62399; KS 90WGRC-10, K-62377; ген Pm 8 имеют Siouxland, K-59330, США [4]. Названные выше генетические источники устойчивости к грибным заболеваниям в опытах Самарского НИИСХ показывают зимостойкость 79 баллов, фаза колошения у них наступает на 5-7 дней раньше стандарта, урожайность в условиях засухи составляет 90-100 % к стандарту, а в условиях эпифито-тии бурой ржавчины - 200 % к стандарту Безенчукская 380.
Тип реакции на внедрение патогена учитывали по шкале Mains E.E., Jackson H.C. [6]. Интенсивность поражения определяли по шкале Peterson R.F. [7]. Опыты проведены в годы эпифитотий бурой ржавчины на естественном инфекционном фоне в селекционных питомниках в 2002-2012 гг.
В течение 10 лет на характер развития и вредоносность бурой
ржавчины влияли генетические особенности сортов и метеорологические условия осеннего и весенне-летнего периодов вегетации озимой пшеницы. В условиях повышенной влажности в 2003, 2005, 2007, 2012 гг. степень заражения озимой пшеницы Мироновская 808 составила 80-100 % при типе реакции на заражение 4. В засушливые и острозасушливые 2002, 2004, 2006, 2010, 2011 гг. поражение ржавчиной этого сорта отсутствовало или было несущественным (до 10 %).
В условиях эпифитотийного развития бурой ржавчины устойчивые сорта озимой пшеницы имеют существенные преимущества по урожайности перед восприимчивыми.
Эпифитотия 2012 г. показала, что у сортов озимой пшеницы Малахит и Бирюза после 10 лет возделывания накопились растения восприимчивого к бурой ржавчине типа (тип реакции 3, степень поражения 40-50 %). Однако по урожайности сорт Бирюза превысил восприимчивый сорт Безенчукская 380 (степень поражения в фазе молочной спелости - 100 %)в 2 раза.
Потери урожая сильновосприимчивых к бурой ржавчине генотипов составили 90 %. Так, в отделе семеноводства Самарского НИИСХ урожайность сорта Бирюза составила 2,4 т/га, сорта Безенчукская 380 - 1 т/га.
Устойчивый тип реакции 0-1 и степень поражения 0-5 % имели сортообразцы коллекции ВИР из США: Century, K-62399; Siouxland, K-59330; Siouxland 89, K-62371; KS 90WGRC-10, K-62377, KS 96WGRC-40, K-65158; KS 96WGRC-38, K-65157; KS 96WGRC-34, K-65159. Эти образцы не поражались и мучнистой росой. Они были включены в гибридизацию и с их участием созданы гибриды F1-F3.
В 2012 г. в F1 парных скрещиваний с участием Siouxland 89 и ряда
сортов озимои пшеницы местной селекции доминировала устойчивость (тип реакции 0-1, степень поражения 0-5 %).
В прямых и обратных скрещиваниях характер наследования признака «устойчивость к бурой ржавчине» в F1 был идентичный - доминирование устойчивости.
Гены Lr 24, Lr 41, Lr 9 показали высокую эффективность в Среднем Поволжье.
В F2-F3 линий, полученных с участием сортов озимой пшеницы местной селекции, восприимчивых к бурой ржавчине, и сорто-образцов ВИР с идентифицированными генами устойчивости KS 90WGRC-10 (Lr 41), Siouxland (Lr 24), Century (Lr 24), KS 93U40 (Lr 9), выщеплялось значительное количество высокоустойчивых и иммунных линий.
С участием сорта Abilene, K-62707, Lr 24 [2] и сорта Малахит местной селекции с полевой устойчивостью к бурой ржавчине созданы высокоустойчивые к бурой ржавчине линии, урожайность которых в 2012 г. была выше в 22,2 раза, чем у стандарта(Безен-чукская 380) и в 5-5,5 раза -у сильновосприимчивых линий.
Среди линий озимой пшеницы с полевой устойчивостью к бурой ржавчине селекции Краснодарского НИИСХ донорские свойства показала линия Лютесценс 333-89 к 11. В 2008 г. в F2 Мироновская 808/Лютесценс 3333-89 к 11 198 линий из 218 были устойчивы к патогену (тип реакции 0, степень поражения 0 %) при поражении Мироновской 808 на 80 % с типом реакции 4.
С участием линии Лютесценс 333-89 к 11 создан сорт Лютесценс 769 (Куйбышевка/Альбатрос одесский//Л ютесценс 333-89 к 11), степень поражения которого бурой ржавчиной составляла 5-10 %, тип реакции 1-2.
В 2012 г. в комбинациях скрещи-
ваний Лютесценс 769/Северодо-нецкая юбилейная, Лютесценс 769/Есаул отобрали линии с полевой устойчивостью для дальнейшего изучения.
В 2012 г. в F3 Безенчукская 790 (Лютесценс 692/Безостая 13*/ Цг 24)/КБ 931140, Цг 9 [2] отобраны иммунные к бурой ржавчине линии с возможной комбинацией генов Ц- 24 + Цг 9.
Ряд лет в наших опытах высокую устойчивость к бурой ржавчине показывал сорт озимой пшеницы Ха-зарка. Он широко использовался в скрещиваниях в качестве источника устойчивости к бурой ржавчине и короткостебельности при орошении. Так, в 1997 г. линия Эритрос-пермум 142006/Хазарка дала урожай зерна 9,8 т/га, на 3,7 т/га выше, чем Мироновская 808. Степень поражения линии бурой ржавчиной 0 %, Мироновской 808 - 60 %.
Однако в 2012 г. Хазарка полностью потеряла устойчивость (тип реакции 4, степень поражения 100 %). В настоящее время донорскими свойствами обладают сорта озимой пшеницы с полевой устойчивостью к бурой ржавчине Дея, Есаул. Для создания сортов озимой пшеницы с длительной устойчивостью к бурой ржавчине целесообразно объединять в одном генотипе гены полевой и расоспе-цифической устойчивости, создавать пирамиды генов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Грицай Т.И. Исходный материал и его использование в селекции озимой мягкой пшеницы в Краснодарском крае. Дисс. в виде научного доклада. - Краснодар, 2000, 25 с.
2. Каталог мировой коллекции ВИР. Мягкая пшеница (Генетическая характеристика образцов, устойчивых к бурой ржавчине). - СПб, 2004, вып. 748, 19 с.
3. Каталог образцов озимой мягкой пшеницы с характеристикой устойчивости к наиболее вредоносным болезням. -СПб, 2004, вып. 759, 26 с.
4. Каталог мировой коллекции ВИР. Озимая пшеница. - СПб, 2000 г., вып. 726, 96 с.
5. СтепановК.М., ЧумаковА.Е. Прогноз болезней сельскохозяйственных растений. - Л., 1972, с. 62.
6. Mains E.E., Jackson H.C. Physiologic specialization in the leaf rust of wheat Puccinia tritici Erikss // Phytopathology, 1926, v. 16, № 2, р. 89-120.
7. Peterson R.F., CambellA.B., Hannan A.E. A diagrammatic scale for estimating rust intensity on leaves and stems of cereals // Can. J. Res., 1948, v. 26 (Section C), p. 496-500.
Аннотация. Представлены результаты изучения и использования в гибридизации образцов озимой мягкой пшеницы коллекции ВИР с идентифицированными генами устойчивости к бурой ржавчине Lr 24, Lr 41, Lr 9. В условиях эпифитотии бурой ржавчины сильной интенсивности (степень поражения восприимчивых генотипов 100 %, потери урожая 50-90 %) образцы с генами устойчивости не поражались бурой ржавчиной (тип реакции 0, степень поражения 0-5 %). В F1 с участием доноров генов устойчивости доминировала устойчивость, в F2, F3 выщеплялось значительное количество устойчивых генотипов. Созданы устойчивые к бурой ржавчине линии, защищенные генами Lr 24, Lr 41, Lr 9. Предложена стратегия селекции сортов озимой мягкой пшеницы с длительной устойчивостью к бурой ржавчине за счет объединения в одном генотипе генов полевой и расоспецифической устойчивости.
Ключевые слова. Пшеница, ржавчина, гены устойчивости, источники устойчивости, стратегия селекции.
Abstract. The results of the study and use in the hybridization patterns of winter wheat-wide collection with the identified genes of resistance to leaf rust Lr 24, Lr 41, Lr 9. With epiphytoty rust strong intensity (degree of damage susceptible genotypes 100 % yield loss 50-90 %) samples with no resistance genes were affected leaf rust (reaction type 0, the degree of damage 0-5 %). In F1 with donors of resistance genes dominated sustainability, F2, F3 segregate large number of stable genotypes. Created resistant to leaf rust line, protected by genes Lr 24, Lr 41, Lr 9. A strategy to breed new varieties of winter wheat with durable resistance to leaf rust by combining in one genotype and gene of field and race specific sustainability.
Keywords. Wheat, rust, genes of resistance, sources of resistance, breeding strategy.
