CC BY
32
ISSN 2412-608Х Масличные культуры. Вып. 2 (178), 2019
Защита растений и иммунология
УДК 632.9:633.854.78
DOI 10.25230/2412-608Х-2019-2-178-97-102
Методические особенности создания инфекционных фонов из семян заразихи в селекции подсолнечника на иммунитет
Т.С. Антонова1
доктор биологических наук
Ю.В. Питинова1, 2
магистрант, КубГУ
Н.М. Арасланова1
кандидат сельскохозяйственных наук Я.Н. Демурин1' 2
доктор биологических наук, профессор
1ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК
350038, Россия, г. Краснодар, ул. им. Филатова, д. 17 Тел.: (861) 275-86-53 E-mail: antonova-ts@mail.ru
2ФГБОУ ВО «Кубанский Государственный Университет»
Для цитирования: Антонова Т.С., Питино-ва Ю.В., Арасланова Н.М., Демурин Я.Н. Методические особенности создания инфекционных фонов из семян заразихи в селекции подсолнечника на иммунитет // Масличные культуры. - 2019. -Вып. 2 (178). - С. 97-102.
Ключевые слова: заразиха на подсолнечнике, расы, идентификация, семена, всхожесть.
Идентифицирована расовая принадлежность семян заразихи Orobanche cumana Wallr., собранных в 2018 г. на некоторых полях подсолнечника Краснодарского края, Республики Крым, Саратовской и Воронежской областей. Показано, что на разных полях доминируют расы разной вирулентности. Это требует обязательной идентификации расовой принадлежности семян паразита, собираемых в настоящее время для создания искусственных инфекционных фонов при селекции подсолнечника на иммунитет к заразихе. Всхожесть семян заразихи, собранных на полях, где растения подсолнечника испытывали дефицит влаги, не превышала 33 %. Проверка всхожести семян заразихи с соответствующей корректировкой дозы инфекционной нагрузки должна быть необходимым элементом технологии создания инфекционного фона для оценки устойчивости селекционных образцов подсолнечника.
UDC 632.9:633.854.78
Methodological peculiarities of developing infection background from broomrape seeds in sunflower breeding for immunity. T.S. Antonova1, doctor of biology
Yu.V. Pitinova1, 2, graduate student of Kuban State University N.M. Araslanova1, PhD in agriculture Ya.N. Demurin 1 2, doctor of biology, professor
:V.S. Pustovoit All-Russian Research Institute of Oil Crops
17 Filatova street, Krasnodar, 350038, Russia Tel.: (861) 275-86-53 E-mail: antonova-ts@mail.ru
2 Kuban State University
Key words: broomrape on sunflower, races, identification, seeds, germination.
The authors conducted a racial identification of seeds of broomrape Orobanche cumana Wallr., collected in 2018 at the certain sunflower fields of the Krasnodar region, the Republic of Crimea, the Saratov and Voronezh regions. The article shows that races of different virulence dominate at different fields. This requires an obligatory racial identification of the parasite seeds, which are collected at present for developing infection backgrounds during sunflower breeding for immunity to broomrape. The germination of broomrape seeds, collected at the fields where sunflower plants suffered from moisture deficiency, did not exceed 33 %. The germination test of broomrape seeds with the corresponding adjustment of the dose of infection load should be a required element of the technology of developing infection background for evaluation of resistance of sunflower breeding samples.
Введение. Сорное растение-паразит заразиха кумская (Orobanche cumana Wallr.) - один из главных факторов, существенно уменьшающих урожай и ухудшающий качество семян подсолнечника не только в России, но и в большинстве стран мира, возделывающих эту культуру [1; 2; 3; 4]. Заразиха высасывает нужные ей питательные вещества и воду из растения подсолнечника. За это ещё в начале прошлого столетия в России она получила в народе два прозвища «сосун» и «волчок» [5]. Растение подсолнечника может и засохнуть, если на его корнях выросло много особей заразихи.
Этот сорняк - облигатный паразит подсолнечника, относится к высшим цветковым растениям, но не имеет собственных корней и листьев, которые атрофировались за ненадобностью. Растение заразихи имеет лишь стебель и цветки на нём. Верхняя часть стебля с цветками представляет собой рыхлое колосовидное соцветие. В каждом цветке созревает плод - коробочка с мельчайшими пылевидными семенами. При созревании створки коробочек раскрываются, и семена высыпаются наружу.
Проросток семени заразихи врастает в корень подсолнечника и, питаясь за его счёт, быстро образует снаружи корня особую структуру - клубенёк, богатый питательными веществами, отнятыми у растения-хозяина. В клубеньке формируются одна или несколько точек роста, из которых вырастают один или несколько стеблей заразихи с многочисленными цветками [6].
Заразиха чрезвычайно плодовита. Одно хорошо развитое растение может иметь до ста цветков, в которых в общей сложности может образоваться от 200 до 500 тыс. семян, которые легко разносятся ветром и водой, а также орудиями обработки почвы и сельхозмашинами. Столь огромное количество семян с одного растения быстро засоряет поля. При частом возврате подсолнечника на прежнее место концентрация семян заразихи в пахотном слое почвы возрастает катастрофически, составляя серьёзную проблему.
Высокая рентабельность подсолнечника делает его привлекательным для интенсивного возделывания. Это привело к повсеместному сокращению сроков возврата культуры на прежнее поле - через 1-3 года (вместо научно обоснованного севооборота через 8-10 лет). Такая ситуация породила проблемы ускоренного ра-сообразования у заразихи и повсеместного накопления в почве запасов её семян.
В прошлом столетии в России временной промежуток до образования новой расы составлял 20-25 лет. С началом ны-
нешнего тысячелетия новые расы заразихи на подсолнечнике появляются каждые 4-5 лет, и происходит быстрое смещение расовой структуры её популяций в сторону преобладания наиболее вирулентной расы [7]. Расы заразихи обозначают буквами латинского алфавита А, В, С, Б, Е, Б, G, Н. Как известно, расы паразитов приурочены к определённому возделываемому сортименту. Прежние расы исчезают с уходом сортов, их питающих. Остаются наиболее вирулентные расы, способные поражать возделываемые сорта и гибриды. В последнее десятилетие в Ростовской, Волгоградской, Саратовской областях, Краснодарском и Ставропольском краях на многих полях стала преобладать раса G. Однако, как показывает ежегодный мониторинг расовой структуры популяций заразихи, доминирование этой расы ещё не стабилизировалось повсеместно. На ряде полей в разных регионах преобладают расы меньшей вирулентности. Это вызывает необходимость идентификации расовой принадлежности семян заразихи, собранных для создания инфекционных фонов, при оценке устойчивости селекционных образцов подсолнечника. Всхожесть семян заразихи - тоже один из важных элементов, который необходимо учитывать при создании инфекционного фона. Как показывают наши наблюдения, всхожесть семян заразихи может зависеть от разных условий: от состояния растения-хозяина под воздействием климатических факторов, от повреждения семенных коробочек паразита фитомизой, поражения его стеблей фузариозом.
Целью данного исследования было идентифицировать расовую принадлежность семян заразихи, собранных в 2018 г. на полях некоторых регионов возделывания подсолнечника, а также определить их всхожесть.
Материалы и методы. Семена заразихи были собраны в разных регионах России: Республике Крым, Краснодар-
ском крае, Саратовской и Воронежской областях.
Собранные семена (каждый образец отдельно) использовали для создания жёстких инфекционных фонов в пластиковых цветочных ящиках размером 50 х 20 х 20 см. Ящики заполняли почвенно-песчаной смесью в соотношении 2 : 1, смешанной с семенами заразихи из расчета 200 мг на 1 кг или с увеличением этой дозы пропорционально проценту всхожести семян. В эту смесь высевали семена линий и гибридов подсолнечника, известных своей устойчивостью к определенным расам. Были использованы гибрид НК Брио, обладающий геном Or5, который контролирует устойчивость к расам от А до Е, румынская линия LC1093 c геном Or6, придающим устойчивость к расе F (и всем предыдущим) в Румынии, испанская линия P 96, имеющая два рецессивных гена or6or7, совместно контролирующих устойчивость к расе F (и всем предыдущим) в Испании. Также была использована линия RG, созданная в лаборатории иммунитета и молекулярного маркирования ВНИИМК и устойчивая ко всем расам, включая G. В качестве контроля был взят восприимчивый сорт ВНИИМК 8883. Растения выращивали в камере искусственного климата Биотрон-5 при температуре 25-27 оС, 16-часовом фотопериоде и умеренном поливе при высыхании верхнего слоя почвы [8].
Через 30 дней после появления всходов растения выкапывали и отмывали корни водой. Подсчитывали количество особей (клубеньков и побегов) заразихи. Определяли среднюю степень поражения каждого дифференциатора.
Для проращивания семян заразихи и определения их всхожести использовали метод, описанный Е.А. Стрельниковым, Т.С. Антоновой [9]. Анализировали всхожесть семян заразихи, собранных в 2018 г. в Кущёвском и Кавказском районах Краснодарского края и Балашовском районе Саратовской области, в сравнении
с собранными в другие годы образцами, хранящимися в замороженном состоянии в коллекции лаборатории иммунитета и молекулярного маркирования ФНЦ ВНИИМК.
Результаты и обсуждение. Как видно из таблицы 1, образец семян из Республики Крым представлен в основном маловирулентной в наше время расой Е, хотя уже с примесью высоковирулентной расы G. Последняя преобладает в образце семян из Воронежской области, на одном из полей Балашовского района Саратовской области и на трёх полях Белоглинского района Краснодарского края. На одном из полей Белоглинского района в образце семян имеется примесь ещё более вирулентного биотипа, чем G. В образцах семян из Ейского района и с одного из полей Кавказского Краснодарского края раса G также преобладает. Однако в образцах семян с полей Кущёвского района Краснодарского края преобладает раса Б, среди которой имеется некоторая примесь семян рас Е и G. Раса Б доминирует также на одном из изученных полей Бала-шовского района Саратовской области и Кавказского района Краснодарского края.
Таким образом, данные таблицы 1 свидетельствуют, что в настоящее время в разных регионах на разных полях вирулентность заразихи ещё может сильно различаться. Поэтому для того, чтобы проводить адекватную селекцию подсолнечника на иммунитет к заразихе, собранные на полях семена паразита необходимо идентифицировать по их расовой принадлежности, чтобы создаваемый инфекционный фон для оценки устойчивости селекционных образцов был максимально жёстким. Максимальная жёсткость фона необходима, так как заразиха, как уже сказано выше, является облигатным паразитом подсолнечника, что подразумевает их сопряжённую эволюцию и бесполезность отборов на иммунитет на искусственном фоне из семян более слабых рас.
Таблица 1
Степень поражения* дифференциаторов устойчивости подсолнечника, заразихой (О. еитапа), собранной на полях некоторых регионов РФ в 2018 г.
Регион, район Номер поля Восприимчивый контроль ВНИИМК 8883 Дифференциаторы, устойчивые к расам: Преобладающая раса заразихи в образце семян Примесь других рас заразихи в образце семян
E Р-1380 F ^С1093) F (Р 96) G
Крым 97,7 7,4 21,6 0,5 0 E G
Воронежская область 31 27,3 17,4 6,5 0 G F
Саратовская область
Балашовский 1 53,7 36,3 9 0,8 0 F ЕиО
2 36 28 15,7 4,75 0 G Е и F
Краснодарский край
Белоглинский 1 65,0 66,0 56,0 6,0 0 G
2 71,0 68,0 60,0 13,0 0 G
3 83,0 63,0 64,0 11,0 4 G Н
Кавказский 1 53,2 41,2 31,5 1,7 0 G F и Е
2 103,5 127 36,6 6,8 0 F G
Ейский 71,0 68,0 60,0 13,0 0 G F
Кущевский 1 55,3 45,8 13,3 4,3 0 F G и Е
2 56,5 62,7 27,0 15,6 0 F G
3 57,8 34,8 10,0 5,0 0 F Ей (
4 56,4 44,8 9,0 5,9 0 F Ей (
Степень поражения - количество клубеньков и проростков заразихи на одно пораженное растение
Погодные условия 2018 г. были неблагоприятными в ряде регионов возделывания подсолнечника, в частности, в Балашовском районе Саратовской области и на севере Краснодарского края растения страдали от засухи. При этом растения подсолнечника стремились добывать воду из глубоких слоёв почвы, и корневая система их была глубоко залегающей, развивался нижний ярус корневой системы. Тогда как семена заразихи располагаются преимущественно в верхнем пахотном горизонте глубиной не более 40 см. Корни подсолнечника в этом слое почвы, например, в Кущёвском районе Краснодарского края, в прошедшем году были сильно угнетены недостатком влаги.
Таблица 2
Всхожесть семян заразихи (О. ситапа), собранных на полях разных регионов России, %, 2018 г.
Район Номер поля Год сбора семян Всхожесть семян заразихи, %
Саратовская область
Балашовский 1 2013 98
2 2018 31
3 2018 27
Ростовская область
Боковский 2012 88
Азовский 2013 87
Краснодарский край
Кавказский 1 2018 33
2 2018 70
Кущевский 1 2018 26
2 2018 24
3 2018 32
Особи заразихи, выросшие на них, тоже страдали от недостатка влаги и вырастали слабыми, с щуплыми семенами. Всхожесть таких семян была невысокой и не превышала 33 % (табл. 2). В то же время всхожесть семян, собранных в другие, более благоприятные годы, доходила до 88 и 98 %. Очевидно, что необходимо учитывать всхожесть семян заразихи и корректировать их дозу для внесения в почву при создании инфекционного фона, на котором будет проводиться оценка ус-
тойчивости селекционных образцов подсолнечника. В противном случае часть растений подсолнечника может не заразиться, и результаты оценки будут недостоверны.
Выводы. Таким образом, в настоящее время на полях Крыма, Краснодарского края и Саратовской области могут преобладать разные расы заразихи как слабой, так и сильной вирулентности. Всхожесть семян заразихи, собранных в 2018 г. на некоторых полях Краснодарского края и Саратовской области, не превышала 33 %. Поэтому на современном этапе испытания устойчивости к заразихе селекционных образцов подсолнечника необходимо идентифицировать расовую принадлежность её семян, собираемых ежегодно в полях для создания искусственного инфекционного фона, и использовать образцы с наибольшей вирулентностью. Проверка всхожести семян заразихи с соответствующей корректировкой дозы инфекционной нагрузки также должна быть необходимым элементом технологии создания инфекционного фона для оценки устойчивости селекционных образцов подсолнечника.
Список литературы
1. Kaya Ya. Current situation of sunflower broomrape around the world // Proc. of 3rd Intem of Symp. on Broomrape (Orobanche spp.) in Sunflower. - Cordoba, Spain, June 3-6. - P. 9-18.
2. Fernandes-Martinez J.M., B. Perez-Vich, L. Velasco. Sunflower Broomrape (Orobanche cumana Wallr.) // In Sunflower: Chemistry, Production, Processing and Utilization / Eds. E. Martines-Force, N.T. Dunford, J. J. Salas). -AOCS PRESS Urbana Illinois, 2015. P. 129-156.
3. Ma D.T. and C.C. Jan. Distribution and race composition of sun-flower broomrape (Orobanche cumana Wallr.) in Northern China // Proc. of 3rd Intem. Symp. on Broomrape (Orobanche spp.) in Sunflower. - Cordoba, Spain. - 2014. - Р. 65-69.
4. Molinero-Ruiz L., P. Delavault, B. Perez-Vich, M. Pacureanu-Joita, M. Bulos, E. Altieri, J. Dominguez. History of the race structure of Orobanche cumana and the breeding of sunflow-
er for resistance to this parasitic weed: A review // Spanish journal of Agricultural Research. 2015. - Vol. 13. - Is. 4. -http//dx. doi .org/10.5424/sj ar/2015134-8080.
5. Антонова Т.С. Заразиха на подсолнечнике. - Краснодар: ФГБНУ ВНИИМК; Просвещение-Юг, 2018. - 58 с.
6. Антонова Т.С., Стрельников Е.А., Гу-четль С.З., Челюстникова Т.А. Разнообразие форм заразихи на подсолнечнике на юге России // Защита и карантин растений. - 2014. -№ 11. - С. 45-48.
7. Лукомец В.М., Антонова Т.С. Заразиха ОгоЬап^е cumana Wallr. на подсолнечнике и меры борьбы с ней // Масличные культуры. Науч.-тех. бюл. ВНИИМК. - 2015. - Вып. 3 (163). - С. 96-101.
8. Антонова Т.С., Стрельников Е.А., Арас-ланова Н.М. Идентификация расовой принадлежности заразихи Orobanche cumana Wallr. с полей подсолнечника в Краснодарском и Ставропольском краях, Оренбургской области и Казахстане // Масличные культуры. На-уч.-тех. бюл. ВНИИМК. - 2014. - Вып. 1 (157-158). - С. 114-120.
9. Стрельников Е.А., Антонова Т.С. Определение всхожести семян заразихи (Оrobanche cumana Wallr.), паразитирующей на подсолнечнике, рулонным методом // Инновационные исследования и разработки для научного обеспечения производства и хранения экологически безопасной сельскохозяйственной и пищевой продукции: мат-лы Междунар. науч.-практ. конф. (06-26 апреля 2015 г., г. Краснодар). - С. 206-209.
References
1. Kaya Ya. Current situation of sunflower broomrape around the world // Proc. of 3rd Intem of Symp. on Broomrape (Orobanche spp.) in Sunflower. - Cordoba, Spain, June 3-6. - P. 9-18.
2. Fernandes-Martinez J.M., B. Perez-Vich, L. Velasco. Sunflower Broomrape (Orobanche cumana Wallr.) // In Sunflower: Chemistry, Production, Processing and Utilization / Eds. E. Martines-Force, N.T. Dunford, J. J. Salas). -AOCS PRESS Urbana Illinois, 2015. - P. 129156.
3. Ma D.T. and C.C. Jan. Distribution and race composition of sun-flower broomrape (Orobanche cumana Wallr.) in Northern China // Proc. of 3rd Intem. Symp. on Broomrape
(Orobanche spp.) in Sunflower. - Cordoba, Spain. - 2014. - Р. 65-69.
4. Molinero-Ruiz L., P. Delavault, B. Perez-Vich, M. Pacureanu-Joita, M. Bulos, E. Altieri, J. Dominguez. History of the race structure of Orobanche cumana and the breeding of sunflower for resistance to this parasitic weed: A review // Spanish journal of Agricultural Research. 2015. - Vol. 13. - Is. 4. -http//dx. doi .org/10.5424/sj ar/2015134-8080.
5. Antonova T.S. Zarazikha na podsolnechnike. - Krasnodar: FGBNU VNIIMK; Prosveshcheniye-YUg, 2018. - 58 s.
6. Antonova T.S., Strel'nikov E.A., Guchetl' S.Z., CHelyustnikova T.A. Raznoobraziye form zarazikhi na podsolnechnike na yuge Rossii // Zashchita i karantin rasteniy. - 2014. - № 11. -S. 45-48.
7. Lukomets V.M., Antonova T.S. Zarazikha Orobanche cumana Wallr. na podsolnechnike i mery bor'by s ney // Maslichnyye kul'tury. Nauch.-tekh. byul. VNIIMK. - 2015. - Vyp. 3 (163). - S. 96-101.
8. Antonova T.S., Strel'nikov E.A., Araslanova N.M. Identifikatsiya rasovoy prinadlezhnosti zarazikhi Orobanche cumana Wallr. s poley podsolnechnika v Krasnodarskom i Stavropol'skom krayakh, Orenburgskoy oblasti i Kazakhstane // Maslichnyye kul'tury. Nauch.-tekh. byul. VNIIMK. - 2014. - Vyp. 1 (157158). - S. 114-120.
9. Strel'nikov E.A., Antonova T.S. Opredeleniye vskhozhesti semyan zarazikhi (Orobanche cumana Wallr.), parazitiruyushchey na podsolnechnike, rulonnym metodom // Innovatsionnyye issledovaniya i razrabotki dlya nauchnogo obespecheniya proizvodstva i khraneniya ekologicheski bezopasnoy sel'skokhozyaystvennoy i pishchevoy produktsii: mat-ly Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. 06-26 aprelya 2015 g., g. Krasnodar. - S. 206-209.
Получено: 05.03.2019 Принято:30.04.2019 Received: 05.03.2019 Accepted: 30.04.2019
