ХАРАКТЕРИСТИКА ОБРАЗЦОВ НОВЕЙШИХ ПОСТУПЛЕНИЙ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ КОЛЛЕКЦИИ ВИР ПО УСТОЙЧИВОСТИ К ГРИБНЫМ БОЛЕЗНЯМ Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

74

Вестник защиты растений 3(89) - 2016. Материалы международной конференции

УДК 632.938.1

ХАРАКТЕРИСТИКА ОБРАЗЦОВ НОВЕЙШИХ ПОСТУПЛЕНИЙ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ КОЛЛЕКЦИИ ВИР ПО УСТОЙЧИВОСТИ К ГРИБНЫМ БОЛЕЗНЯМ

Е.В. Зуев, Т.В. Лебедева, М.М. Ковалева, А.Н. Брыкова, Л.Г. Тырышкин

Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова, Санкт-Петербург, Россия,

tyryshkinlev@rambler.ru

Цель исследований - поиск и идентификация новых источников устойчивости мягкой пшеницы к 4-м широко распространенным и вредоносным грибным заболеваниям - листовой ржавчине, темно-бурой листовой пятнистости, мучнистой росе и фузариозу колоса. Всего изучили 284 образца яровой пшеницы новейших поступлений в коллекцию ВИР- кк-64975-65024; 65084-65154; 65240-65289; 65433-65482; 65554-65603; 65657-65670) - из 29 стран мира. В стадии проростков устойчивыми к листовой ржавчине были 12 образцов, к мучнистой росе - 7 образцов; формы, устойчивые к темно-бурой листовой пятнистости не идентифицированы. По результатам полевых экспериментов к фузариозу колоса устойчивы 3 и среднеустойчивы 34 образца. Девять образцов обладали резистентностью к 2-м либо 3-м болезням. Выделенные источники резистентности могут быть ценным материалом для селекции мягкой пшеницы на устойчивость в вышеназванным болезням.

Ключевые слова: источники устойчивости, листовая ржавчина, темно-бурая листовая пятнистость, мучнистая роса, фузариоз колоса.

Листовая ржавчина (возбудитель Puccinia triricina Erikss), темно-бурая листовая пятнистость (Bipolaris sorokiniana Shoem.),, мучнистая роса (Blumeria graminis (DC) E.O. Speerf. sp. tritici Em. Marchai) и фузариоз колоса (Fusarium graminearum Schwabe) - широко распространенные и вредоносные болезни мягкой пшеницы. Для создания сортов, устойчивых к болезням, необходим поиск источников высокого уровня резистентности. Мировая коллекция Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР) играет значительную роль в решении этой задачи и в настоящее время наибольший интерес представляют образцы новейших поступлений в коллекцию. Цель данной работы - поиск и идентификация новых источников устойчивости к 4-м грибным болезням среди образцов новейших поступлений яровой мягкой пшеницы коллекции ВИР.

Материалом исследования служили 284 образца пшеницы с номерами каталога коллекции кк-64975-65024; 65084-65154; 65240-65289; 65433-65482; 65554-65603; 65657-65670) из 29 стран мира. При оценке устойчивости к листовой ржавчине проростки выращивали в кюветах на вате, смоченной водой при постоянном освещении и температуре 21-22 °C, заражали суспензией уредоспор возбудителя (смесь сборов с восприимчивых сортов пшеницы в Северо-Западном регионе России, Дагестане и Поволжье). Учет типа реакции проводили на 14-е сутки после заражения по шкале Е.Б. Майнса и Х.С. Джексона [Mains, Jackson, 1926]; к устойчивым относили образцы с типами реакции 0, 0;, 1 и 2. При оценке устойчивости к темно-бурой листовой пятнистости горизонтально размещенные проростки опрыскивали водной суспензией спор изолята Т В. sorokiniana (концентрация 50 тыс. конидий на 1 мл); учет поражения проводили на 5-е сутки после инокуляции по оригинальной шкале [Тырышкин, 2008]; образцы с баллами поражения 0 и 1 рассматривали как высокоустойчивые, 2-4 - среднеустойчивые, 5 и 6 - восприимчивые. Оценку пораженности растений мучнистой росой проводили при заражении проростков популяцией гриба B. graminis f. sp. tritici из Северо-Западного региона Рос-

сии; через 7 дней после инокуляции определяли степень поражения первого листа [Кривченко и др., 1980]; к классу устойчивых относили растения с поражением 0 и 1 балл. Изучение устойчивости к проникновению возбудителя фузариоза колоса проводили в течение 1-4 лет на опытном поле Пушкинских лабораторий ВИР при заражении колосьев суспензиями спор изолятов F. graminearum из Северо-Западного региона России (инфекционная нагрузка - 105 КОЕ/мл). Учет развития болезни проводили на 18-21-ые сутки после инокуляции по площади поражения колоса [Ковалева, Гагкаева, 2008]; к устойчивым относили образцы с баллами поражения 1, 2; к среднеустойчивым -с баллом поражения 3.

К листовой ржавчине устойчивы российские сорта Лавруша, Воевода, Фаворит, Ольга, Алтайская 110, Омская 41, Мерцана, Тулайковская 108, Экада 113, Тулайков-ская 110, а также образцы к-65603 (Мексика) и к-65107 (Пакистан). У 7-и сортов отмечена гетерогенность по резистентности к болезни (Мария 1, Ульяновская 100, Памяти Майстренко, Уярочка, Омская 38, Кинельская Краса и Золотица.

Все изученные образцы были высоковосприимчивы к используемому в работе инокулюму возбудителя темно-бурой листовой пятнистости.

Высоким уровнем ювенильной устойчивости к мучнистой росе характеризовались сорта из России Воевода, Фаворит, Мерцана, Тулайковская 110, из Украины Струна Мироновская и Вишиванка, а также Sable из Канады.

К фузариозу колоса устойчивы сорта из России Новосибирская 31, Омская 41 и Актюбе 10 из Казахстана; для 34 образцов характерен средний уровень резистентности.

Согласно результатам работы 9 образцов были устойчивы более чем к одной болезни, причем 3 из них - Воевода, Мерцана, Тулайковская 110 - устойчивы к ржавчине, мучнистой росе и фузариозу колоса.

Выделенные источники резистентности после генетического и агрономического изучения могут представлять ценный материал для селекции мягкой пшеницы на устойчивость к вредоносным заболеваниям.

Библиографический список (References)

Ковалева М.М., Гагкаева Т.Ю. Фузариоз колоса. Устойчивость генети- Кривченко В.И., Суханбердина Э.Х., Вершинина В.А., Лебедева Т.В. ческих ресурсов зерновых культур к вредным организмам. Методиче- Методические указания. Изучение устойчивости злаковых культур к

ское пособие. М.: РАСХН, 2008. С. 151-184. мучнистой росе. Л: ВИР. 1980. 55 с.

«Эколого-генетические основы современных агротехнологий». СПб, 27-29 апреля 2016 г.

75

Тырышкин Л.Г. Темно-бурая листовая пятнистость. Устойчивость гене- Mains Е.В., Jackson H.S. Physiological specialization in leaf rust of wheat, тических ресурсов зерновых культур к вредным организмам. Методи- Puccinia triticina Erikss. Phytopathology. 1926. Vol. 16. P. 89-120.

ческое пособие. М.: РАСХН, 2008. С. 112-120.

Plant Protection News, 2016, 3(89), p. 74-75

RESISTANCE TO FUNGAL DISEASES IN NEW SPRING BREAD WHEAT ACCESSIONS

OF VIR COLLECTION E.V. Zuev, T.V. Lebedeva, M.M. Kovaleva, A.N. Brykova, L.G. Tyryshkin N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources, tyryshkinlev@rambler.ru

The general aim of the work was to search and identify new sources of bread wheat resistance to four wide-spread and harmful fungal diseases: leaf rust, dark-brown leaf spot blotch, powdery mildew and Fusarium head blight. Two hundred and 84 samples comprising new entries of spring wheat in VIR collection from 29 countries (kk- 64975-65024; 65084-65154; 65240-65289; 65433-65482; 65554-65603; 65657-65670) have been studied. In seedling stage 12 samples were resistant to leaf rust, 7 ones to powdery mildew; accessions resistant to dark-brown leaf spot blotch have not been identified. According to field experiments results 3 and 34 samples were resistant and moderately resistant to head blight respectively. Nine entries were resistant to more than one disease. The identified samples could be valuable material in bread wheat breeding for resistance to above-mentioned diseases.

УДК 579.64:575.22:579.26

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КЛУБЕНЬКОВЫХ БАКТЕРИЙ БОБОВЫХ РАСТЕНИЙ LUPINASTER SP.

Е.С. Иванова, Р.С. Гуменко, Г.М. Саргалиева, Ан.Х. Баймиев

Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН, Уфа, Россия, molgen@anrb.ru

Цель: исследование генетического разнообразия и филогении клубеньковых бактерий дикорастущих бобовых растений рода Lupinaster, как мало изученных и перспективных для нужд сельского хозяйства. Методы: полимиразная цепная реакция (ПЦР) и ее модификации (RAPD, ПДРФ), секвенирование и анализ нуклеотидных последовательностей. Результаты. Было проанализировано 28 изолятов бактерий, выделенных из клубеньков растений рода Lupinaster. С помощью ПДРФ-анализа гена 16SрРНК исследуемые изоляты были сгруппированы в 6 гомогенных групп, которые в дальнейшем на основе сравнительных анализов последовательностей генов 16SрРНК и recA были отнесены к 2 группам клубеньковых бактерий: Mesorhizobium и Rhizobium. Филогенетический анализ на основе последовательностей симбиотических генов nifH и nodC показал их принадлежность только к роду Mesorhizobium. Область применения: сельское хозяйство. Выводы: впервые были выделены и исследованы микросимбионты бобовых растений Lupinaster sp.

Ключевые слова: бобово-ризобиальный симбиоз, гены «домашнего хозяйства», симбиотические гены, секвенирование.

Клубеньковые бактерии или ризобии - почвенные микроорганизмы, способные вступать в азотфиксирующий симбиоз с бобовыми растениями, обеспечивая их легкоусвояемой формой азота. Неотъемлемой составляющей геномов таких бактерий, являются симбиотические гены (sym-гены), характеризующиеся высокой мобильностью и подверженностью к горизонтальному переносу (ГПГ). Способность ризобий фиксировать атмосферный азот может значительно снижать зависимость сельского хозяйства от азотных удобрений. Природные популяции клубеньковых бактерий представляют собой ценный биоресурс при поиске бактериальных штаммов с полезными свойствами, инокуляция которыми позволит значительно повысить урожайность экономически важных сельскохозяйственных культур [Binde et al., 2009]. Поэтому исследования разнообразия и генетических характеристик природных популяций ризобий имеют несомненную практическую значимость, как для экологии, так и для сельского хозяйства.

Бобовые растения рода Lupinaster представляют для исследователей особый интерес, как с практической, так и с фундаментальной точек зрения. Они обладают ценными лекарственными, медоносными и декоративными свойствами. Кроме того представители данного рода характеризуются высокой зимостойкостью, малой осыпаемостью семян, а

также имеются сведения о хорошей поедаемости их крупным рогатым скотом, что делает их перспективными для использования в качестве кормовой культуры [Калинки-на, 2013]. Но, несмотря на ряд положительных качеств, люпинник мало изучен и имеет сложное и весьма спорное систематическое положение [Павлова, 1989, 2006]. На сегодняшний день нет сведений и о микросимбионтах растений рассматриваемого рода, от которых напрямую зависит продуктивность бобового растения и которые благодаря своей тесной взаимосвязи со своим макросимбионтом являются важным генетическим признаком в систематике бобовых. Поэтому целью данной работы стало исследование генетического разнообразия и филогении ризобий, полученных из клубеньков бобовых растений рода Lupinaster.

Вначале был проведен общий анализ генетического разнообразия выделенных изолятов методом RAPD с использованием нескольких произвольных праймеров. Это позволило сократить количество образцов, за счет объединения микроорганизмов с идентичными RAPD-профилями в гомогенные группы, из которых в дальнейшем в работу брали только по одному образцу. На следующем этапе проводили предварительные филогенетические исследования методом ПДРФ-анализа гена 168рРНК с использованием мелкощепящих рестриктаз (BsuRI, Sse9I, HpaII). Данный