CC BY
18
УДК 633.11:631.527:632.4
исходный материал для селекции яровой пшеницы на устойчивость к бурой ржавчине
Н.А. НЕШУМАЕВА, кандидат биологических наук, зав. сектором
А.В. СИДОРОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией
Красноярский НИИ сельского хозяйства Россель-хозакадемии, Россия, г. Красноярск, пр. Свободный, д. 66
E-mail: krasniish@yandex.ru
Резюме. В течение первого этапа многолетних исследований, которые вели с 1988 г., по оценке устойчивости пшеницы к бурой ржавчине в Красноярском НИИ сельского хозяйства изучено 476 образцов. Исходный материал был представлен иммунологическими коллекциями доктора Нильсена (Канада) и источников устойчивости к видам ржавчины Научно-исследовательского сельскохозяйственного института (Джамбул), а также материалом Красноярского опорного пункта ВИР. В ходе исследований 42 образца продемонстрировали иммунную, 49 - высокоустойчивую реакцию (тип реакции I). Лучшими из них по продуктивности были Эритроспермум 17430 (Россия), Era/Pembina, BW-90 (Канада), K-46391, К-46493, К-46494, К-46394 (Чили), Era, Grim (США), Ures, К-48031 (Мексика). К 2005 г. из почти 2000 образцов коллекции пшеницы был выделен 151 источник устойчивости к P. triticina. Наиболее перспективными из них оказались сорта Тулеевская, Соната, Ишеевская, Sp-5679, Обская 14, Изумрудная, Cutless, Саратовская 52, К-46394, Харьковская 22, К-46494, Dong Nong, К-46493, Cris. При выполнении программы по созданию собственных источников устойчивости к бурой ржавчине пшеницы, максимально приспособленных к региональным климатическим условиям, проведена гибридизация по 235 комбинациям. Кроме того, 41 тыс. образцов была изучена на устойчивость к болезням и продуктивность. Сорта Терция, Новосибирская 89, Саратовская 68, Алтайская 60, Соната (Россия); Димитровка 5-2, Димитровка 5-18 (Болгария); BW-90 (Канада); Sp-5679 (Чехословакия), проявившие высокую устойчивость кпопуля-ции бурой ржавчины, распространенной на территории Красноярского края, использовали в создании новых источников устойчивости, сочетающих высокую продуктивность с другими ценными агрономическими качествами. Ключевые слова: пшеница, селекция, бурая ржавчина, устойчивость, Puccinia triticina.
Бурая ржавчина (возбудитель Puccinia triticina Eriks) - одно из самых распространенных заболева-
нии пшеницы в различных регионах возделывания культуры, наносящее серьезный экономический урон. Широкое распространение и вредоносность патогена обусловлены его адаптационной способностью. Высокая вариабельность вирулентности гриба Р. иШста приводит к отбору и накоплению патотипов, способных преодолевать гены устойчивости пшеницы [1].
Потери урожая от ржавчины зависят от региона возделывания, погодных условий, выращиваемых сортов и варьируют от 5 до 30% и более [2]. Суммарны й ущерб от бурой ржавчины и септориоза в годы их максимального развития достигает 25.. .35% [3].
Серьезная причина эпифитотий заболевания в посевах пшеницы - использование в производстве восприимчивых, генетически однородных сортов. Выращивание сортов с разнообразными генами устойчивости - наиболее экономически выгодный и экологически безопасный способ борьбы с болезнью [4].
В связи с этим цель нашей работы - поиск новых источников устойчивости, представляющих интерес для селекции.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили на опытных полях и в лабораториях Красноярского НИИСХ. Исходный и селекционный материал оценивали на искусственных, провокационных и естественных инфекционных фонах согласно методике ВИР [5]. Тип реакции на поражение РЛп^^па определяли по шкале Мейнса и Джексона. К источникам относили образцы с типом реакции 1- 2.
Работы по изучению источников устойчивости проводили согласно методикам ВИР [6] и ГСИ [7], оценку технологических и хлебопекарных качеств зерна - в соответствии с методиками национальных стандартов РФ и методов ИСО.
результаты и обсуждение. Исследования по оценке исходного материала на устойчивость к бурой ржавчине в Красноярском НИИСХ развернули в 1988 г. На первом этапе изучали 476 образцов яровой пшеницы. Исходный материал был представлен иммунологической коллекцией доктора
Таблица 1. Характеристика источников устойчивости к бурой ржавчине пшеницы (2002-2004 гг.)
Сорт Происхождение Бурая ржавчина, тип реакции / степень поражения, % Пыльная головня, поражение, % Мучнистая роса, степень поражения, балл Урожай, г/м2 Вегетационный период, дн. Седиментация, см3
Скала-индикатор Россия 4/90 83,2 3 268 86 50
Тулунская 12 (стан-
дарт) Россия 4/80 34,4 4 250 85 52
Омская 32 (стандарт) Россия 4/80 0,8 3 418 92 48
Тулеевская Россия 1/5 3,5 2 496 92 41
Соната Россия 1/5 6,7 1 485 94 45
Ишеевская Россия 1/10 20,0 3 298 94 52
Обская 14 Россия 1/5 35,2 1 284 89 40
Изумрудная Россия 1/10 21,2 1 280 95 50
Саратовская 52 Россия 1/10 33,8 1 272 92 52
Cutless США 1/5 8,3 3 274 90 65
Cris США 0/0 0 0 218 90 52
К-46394 Чили 0/0 5,4 0 265 89 52
К-46494 Чили 1/10 3,4 3 250 89 57
К-46493 Чили 0/0 11,2 0 240 90 57
Dong Nong Вьетнам 0/0 6,7 2 246 89 55
Харьковская 22 Украина 0/0 0 0 251 89 55
Sp-5679 Чехословакия 1/5 14,1 0 288 92 54
НСР0,05 32
Нильсена (Канада), коллекцией источников устойчивости к видам ржавчины, полученной из Научно-исследовательского сельскохозяйственного института (Джамбул), а также материалом Красноярского опорного пункта ВИР.
В результате исследований удалось выделить 42 иммунных и 49 высокоустойчивых образцов. Большинство из устойчивых форм оказались иностранной селекции. Они значительно уступали по продуктивности сортам, возделываемым в условиях Красноярского края, и имели ряд других агрономических недостатков. Наибольшую ценность представляли образцы с комплексной устойчивостью к нескольким заболеваниям. Лучшими из них по продуктивности были Эритроспермум 17430 (Россия), Era/Pembina, BW-90 (Канада), K-46391, К-46493, К-46494, К-46394 (Чили), Era, Grim (США), Ures, К-48031 (Мексика). В связи с этим было принято решение заняться созданием новых источников устойчивости максимально приспособленных к региональным климатическим условиям.
Одновременно с этой работой продолжалась иммунологическая оценка коллекционного материала. К 2005 г. изучили около 2000 образцов пшеницы, у 151 из которых выявили высокую устойчивость к бурой ржавчине. Все источники прошли оценку по комплексу селекционно-значимых признаков (продуктивность, вегетационный период, качество зерна и др.), по результатам которой была сформирована рабочая коллекция, состоящая из 14 наиболее перспективных образцов (табл. 1). Ее использовали в иммунологических исследованиях, а также рекомендовали селекционерам.
При этом сорта Тулеевская и Соната также служили источниками признака продуктивность, Cut-less - качество, Dong Nong и К-46394 - устойчивость к полеганию.
В результате дальнейших исследований удалось выделить новые источники устойчивости: Терция, Энита, Кинельская 60, Дебют, Квинта, Дуэт, Алтайская 65, Лютесценс 496, Лютесценс 639, Лютесценс 727, Омская 37, Лютесценс 210/99-6, Л-1558 (Россия), Недра, Лютесценс 32 (Казахстан), Добрая (Узбекистан), Amidon, Gus (США), Line PCSBW-15, Line PCSBW-32, Line PCSBW - 46 (Мексика), Long 83 (Вьетнам), Yinauak (Непал), Sunmist, Houtman, Trident (Австралия). Следует отметить, что данные по изученным образцам могут не совпадать с результатами, полученными в других регионах. Мониторинг популяционного состава бурой ржавчины пшеницы в Республике Татарстан, Челябинске, Омске, Кемерово и Красноярске показал, что в
Восточной Сибири он значительно отличается от Западной Сибири и европейской части России. Поэтому в условиях Красноярского края гены устойчивости, потерявшие эффективность в других регионах, сохраняют ее на достаточном уровне [8].
Работы по созданию новых источников были начаты в 1991 г. При гибридизации в качестве материнской формы использовали селекционный материал лаборатории селекции пшеницы Красноярского НИИСХ; в качестве отцовских форм - ранее выделенные источники устойчивости. Исследования показали, что наиболее эффективны парные скрещивания и гибриды ВС1. С каждым последующим беккроссом число отобранных устойчивых линий резко снижалось, поскольку насыщение велось восприимчивыми местными сортами. Такой же тип скрещиваний оказался эффективным и при отборе на продуктивность, при котором были обнаружены трансгрессии по этому признаку. У образцов, отобранных из ВС2 и ВС3, она находилась на уровне рекуррентных сортов.
На первом этапе был создан ряд образцов умеренно устойчивых к бурой ржавчине (тип реакции 2), обладающих высокой продуктивностью. Иммунные и высокоустойчивые линии по-прежнему уступали по величине этого показателя стандартным сортам. Для решения такой проблемы мы провели гибридизацию полученного материала с новыми более эффективными источниками.
В результате первого цикла скрещиваний при использовании в качестве источника канадской формы BW-90 был получен образец КС-1664, который в 2007 г. передали в ГСИ под названием Таежная Нива. Он высоко устойчив к бурой ржавчине (тип реакции 1), что подтвердилось при испытании на сортоучастках Сибири, обладает высокими хлебопекарными качествами, устойчив к полеганию, в Госреестр не внесен, но широко используется в качестве исходного материала в селекции на иммунитет.
Всего при выполнении программы по созданию источников устойчивости к бурой ржавчине пшеницы проведена гибридизация по 235 комбинациям, изучено на устойчивость к болезням и продуктивность 41 тыс. образцов. Создано 13 источников, сочетающих высокую продуктивность с другими ценными агрономическими показателями, 10 из которых наиболее перспективны (табл. 2).
При создании указанных источников использовали разнообразные сорта и линии, которые проявили высокую устойчивость к популяции бурой ржавчины, распространенной на территории Красноярского края,
Таблица 2. Характеристика новых источников устойчивости к бурой ржавчине пшеницы (2012-
2013 гг.)
Сорт Бурая ржавчина, тип реакции / степень поражения, % Вегетационный период, дн. Урожайность, ц/га Полегание, балл Сила муки, единиц аль-веографа Общая хлебопекарная оценка, балл
Алтайская 70, ст. 4/80 80 33,6 5,0 274 3,9
К-494-1 0/0 80 34,6 4,8 202 4,1
К-483-2 0/0 80 33,5 4,4 290 4,1
К-379-8 0/0 79 35,2 5,0 245 3,8
Омская 33, ст. 3/50 86 32,0 4,9 204 4,1
К-459-7 1/5 87 39,6 4,9 375 3,9
К-502-1 1/5 87 34,6 4,6 273 3,9
Свирель, ст. 2/20 90 37,6 4,4 226 3,9
К-450-3 0/0 89 35,6 5,0 198 3,9
К-354-17 0/0 91 40,3 4,4 449 3,8
НСР0,05 3,3
и продемонстрировали высокую комбинационную способность, как по устойчивости к патогену, так и по продуктивности: Терция, Новосибирская 89, Саратовская 68, Алтайская 60, Соната (Россия); Димитровка 5-2, Димитровка 5-18 (Болгария); BW-90 (Канада); Sp-5679 (Чехословакия).
Большинство из выделенных образцов превосходят по продуктивности стандарты соответствующей группы спелости и выделяются по другим селекционным признакам. Для селекции на продуктивность можно рекомендовать линии К-379-8, К-459-7, К-354-17; на устойчивость к полеганию - К-379-8 и К-450-3. Образец К-379-8 обладает высокой устойчивостью к полеганию в связи с особенностями механических свойств стебля, К-450-3 - благодаря уменьшению высоты стебля, по сравнению со стандартными сортами, на 10.20 см.
Качество зерна новых источников устойчивости ещё находится на недостаточно высоком уровне, и по многим показателям они уступают стандартам Алтайская 70 и Омская 33, которые относятся к ценной пшенице. Однако некоторые из них выделяются по отдельным признакам: К-494-1, К-379-8, К-450-3 - по натуре зерна; К-483-2, К-459-7, К-502-1, К-450-3 - по показателям фаринограммы; К-483-2 - по объёму хлеба; К-494-1 и К-483-2 - по общей хлебопекарной оценке.
Линии К-483-2 и К-354-17 проходят экологическое испытание в селекционных учреждениях Сибири, по результатам которых планируется принять решение о передачи в ГСИ.
Работы по оценке коллекции и созданию новых источников должны вестись непрерывно, поскольку как показали исследования по расовому составу па-
тогенна, проведенные совместно с Сибирским НИИ сельского хозяйства и Челябинским НИИ сельского хозяйства, сорта с ранее эффективными генами устойчивости постепенно её теряют [9,10].
В 2013 г. в контрольном питомнике были определены образцы, которые обладают высокой устойчивостью к местной популяции бурой ржавчины и превосходят стандарты по продуктивности на 10...15%: Дуэт, Соната, Квинта, Лютесценс 1558, Лютесценс 290-99-10, Сибирский альянс, Long 83, Таёжная нива, КС-1607, КС-1554, КС-1629.
выводы. В период с 1988 по 2013 гг. в рамках селекции на иммунитет в Красноярском НИИСХ изучено более 41 тыс. образцов исходного материала пшеницы. К 2005 г. из почти 2000 образцов коллекции выделен 151 источник устойчивости к P. triticina. Наиболее перспективные из них - сорта Тулеевская, Соната, Ишеевская, Sp-5679, Обская 14, Изумрудная, Cutless, Саратовская 52, К-46394, Харьковская 22, К-46494, Dong Nong, К-46493, Cris и сортообразцы Терция, Новосибирская 89, Саратовская 68, Алтайская 60, Соната (Россия); Димитровка 5-2, Димитровка 5-18 (Болгария); BW-90 (Канада); Sp-5679 (Чехословакия), проявившие высокую устойчивость к популяции бурой ржавчины, распространенной на территории Красноярского края, были использованы в создании новых источников устойчивости, сочетающих высокую продуктивность с другими ценными агрономическими показателями. Выделенные в результате проделанной работы образцы К-483-2 и К-354-17 проходят экологическое испытание в селекционных учреждениях Сибири, по результатам которых планируется принять решение о передаче в ГСИ.
Литература.
1. Киселева М. И., Коваленко Е. Д., Митрофанова О. П. Скрининг сортов пшеницы мировой коллекции ВИР по устойчивости к бурой ржавчине //Защита и карантин растений. 2012. № 11. С. 23-25.
2. Воронкова А.А., Пучков Ю.М. Селекция пшеницы на устойчивость к ржавчине. Краснодар, 1977. 56 с.
3. Сидорова Е.Ф., Сидоров А.В. Образцы яровой пшеницы для селекции на устойчивость к болезням листьев //Селекция и семеноводство. 1998. № 3. С.12-14.
4. Маркелова Т.С. Основные направления селекции пшеницы на устойчивость к болезням // Защита и карантин растений. 2011. №1. С.21-23.
5. Изучение генетических ресурсов зерновых культур на устойчивость к вредным организмам. М., 2008. 431 с.
6. Методические указания по изучению мировой коллекции пшеницы. Ленинград: ВИР, 1985. 29 с.
7. Методика государственного сортоиспытания с.-х. культур. Выпуск первый (общая часть). М.: Колос, 1985. 269 с.
8. Мешкова Л. В. Стратегия создания сортов зерновых культур, устойчивых к грибным заболеваниям //Селекция на устойчивость к биотическим и абиотическим факторам среды, Новосибирск, 2006. С. 82-98.
9. Мешкова Л. В., Росеева Л. П., Шрейдер Е. Р., Сидоров А. В. Вирулентность патотипов возбудителя бурой ржавчины пшеницы к ThLr9 в регионах Сибири и Урала // Современные проблемы иммунитета растений к вредным организмам. Санкт-Петербург, 2008. С. 70-73.
10. Вирулентность возбудителя бурой ржавчины пшеницы в регионах Сибири и Южного Урала/Л. В. Мешкова, Л. П. Росеева, А.В. Сидоров, Е.Р. Шрейдер, Е.А. Коренюк//Иммуногенетическая защита сельскохозяйственных культур от болезней: теория и практика. Большие Веземы, 2012. С. 237-241.
iNiTiAL STocK FoR SpRiNG wHEAT BREEDING pRocESS on RESiSTANOE TO LEAF RuST N.A. Neshumaeva, A.V. Sidorov
Krasnoyarsk Research Institute on Agriculture of Russian Academy of Agrarian Sciences, Russia, Krasnoyarsk 49 city, Svobodny highway, build. 66
Summary. At the first stage of long-term studies to assess the initial stock for spring wheat breeding process on resistance to leaf rust in Krasnoyarsk Research Institute on Agriculture 476 samples have been studied. The initial stock was presented by immunological collection of Dr. Nielsen's (Canada), a collection of sources of resistance to rust obtained from Research Institute of Agriculture (Jambul), material of Krasnoyarsk testing station by All-Russian Institute of Plant Production (VIR). Depending on genotype 42 samples displayed 42 immune stability immune and 49 - highly resistant reaction (reaction type I). The best of them by productivity were Erythrospermum 17430 ( Russia), Era/ Pembina, BW- 90 (Canada ), K- 46391, K- 46493, K- 46494, K- 46394 (Chile), Era, Grim (USA), Ures, K-48031 (Mexico). By 2005, nearly from 2 000 samples of wheat collection 151 sources of resistance to P. triticina were isolated. The most promising of them were Tuleevskaya, Sonata, Isheevskaya, Sp-5679, Obskaya 14, Izumrudnaya, Cutless, Saratovskaya 52, K-46394, Kharkovskaya 22, K-46494, Dong Nong, K-46493, Cris varieties. While implementing the program on creation of own sources of resistance to leaf rust the hybridization of 235 combinations was held and 41 000 samples were studied on disease resistance and productivity. Varieties Tercia, Novosibirskaya 89, Saratovskaya 68, Altaiskaya 60, Sonata (Russia); Dimitrovka 5-2, 5-18 Dimitrovka (Bulgaria); BW-90 (Canada); Sp- 5679 (Czechoslovakia), showed a high resistance to leaf rust population of the Krasnoyarsk region, were used in the creation of new sources of resistance, that combine high productivity with other valuable agronomic traits. Keywords: wheat, selection, leaf rust, resistance, Puccinia triticina.
