CC BY
47
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА
УДК 632.938
Оценка селекционного материала пшеницы на устойчивость к болезням in vitro
Т.С. МАРКЕЛОВА, заведующая
лабораторией иммунитета НИИ сельского хозяйства Юго-Востока М.Л. ВЕДЕНЕЕВА, старший научный сотрудник
Современная технология создания болезнеустойчивых форм пшеницы предусматривает применение некоторых известных методов культуры тканей. Так, метод эмбриокультуры используется для преодоления различных видов несовместимости при интрогрессии генов устойчивости от диких злаков, а метод гапло-идии - для стабилизации признака устойчивости в потомстве. В своих исследованиях мы также использовали эти методы.
Для ускорения отбора болезнеустойчивых форм изучали возможность фитопатологической оценки in vitro. Из литературы известно, что в этом направлении предпринимались в основном работы по созданию двойных культур (каллус/патоген).
Проблемой двойных культур, то есть изучением взаимоотношений между паразитическими грибами и клетками растения-хозяина in vitro занимаются многие исследователи (Ingram, Tommerup, 1973; Helgeson, Haberlach, 1980; Ingram, 1980). Двойную культуру получают или непосредственным заражением каллусной ткани стерильным инфекционным началом (Harvey, 1970), или вводя в культуру зараженную грибом ткань растения (Chen, Lin, Chao, 1979).
Однако во многих случаях заразить каллусную ткань растения-хозяина и, тем более, добиться синхронного развития двойной культуры практически не удается (Milholland, 1962; Maheshwari, 1967; Смирнова, Карта-
шова, Гусев, 1991; Маркелова, Тихонова, 1996). Существование системы эксплант-гриб-культуральная среда зависит от многих факторов: состава культуральной среды (концентрация, фитогормоны и т.д.), возраста и генетического состояния экспланта, условий культивирования (температура, влажность, освещение и т.д.). Но не всегда оценка на устойчивость в культуре совпадает с результатами оценки на интактных растениях (Ingram, Tommerup, 1973; Chen, Lin, Chao, 1979). При изучении двойной культуры Puccinia graminis с суспензионной и каллусной культурами пшеницы удавалось наблюдать только фазу прикрепления гиф гриба к клеткам пшеницы. Дальнейшее развитие гриба не происходило (Карташова, Смирнова, Гусев, 1991).
Анализ литературы и наш опыт показывают, что в настоящее время двойные культуры могут представлять интерес как модели для изучения взаимодействия растения-хозяина и патогена, но не могут использоваться для оценки на устойчивость.
Наиболее простым и доступным методом оценки и отбора устойчивых к облигатным патогенам форм пшеницы является заражение на уровне регенерантов. Известен метод размножения возбудителя бурой ржавчины в асептических условиях (Берлянд-Кожевников, Квитко, Шитова, Буданов, Михайлова, 1972), включающий посев в пробирки со стерильной питательной средой обеззараженных зерен пшеницы, получение в этих условиях зеленых проростков и заражение их уредо-спорами бурой ржавчины. Изучали также возможность оценки сортов пшеницы на устойчивость к бурой ржавчине в пробирочной культуре
(Веденеева, 1975). При этом растения получали из семян, где основным питательным субстратом для проростков являлся эндосперм, а питательная среда не содержала гормонов и других биологически активных веществ, поэтому не отмечено заметного влияния на геном и проявления признака устойчивости.
Между тем многие авторы на примере двойных культур указывают на различия во взаимодействии расте-ний-хозяев и облигатных паразитических грибов in vivo и in vitro. Неизвестно также, будет ли идентичной иммунологическая реакция регене-рантов in vivo и in vitro.
Нами изучена возможность применения методов заражения бурой ржавчиной и мучнистой росой in vitro регенерантов пшеницы, полученных из соматических тканей и пыльников, и идентичность реакции иммунности in vivo и in vitro. В условиях in vitro проводили заражение, оценку, отбор и доращивание регенерантов яровой мягкой пшеницы, устойчивых к бурой листовой ржавчине (Puccinia recondita Rob. ex Desm. f. sp. tritici) и мучнистой росе (Ery-siphe graminis DC. F. sp. tritici). Оба патогена были представлены местными популяциями, размноженными в изолированных боксах на восприимчивом сорте Саратовская 55.
В качестве эксплантов растений-хозяев использовали недозрелые зародыши сортов пшеницы и линий с разной степенью устойчивости (Саратовская 55, Саратовская 58, изо-генные линии серии Thatcher Lr9, Lr19, Lr1+27+31, линии из межвидовых скрещиваний, созданных в лаборатории, - 120/97, 124/97, 146/97, 160/97). Экспланты культивировали в пробирках на среде Мурасиге-Ску-га в темноте в течение одного месяца до образования эмбриогенного каллуса, затем пересаживали каллусы в среду Блейдза для регенерации и помещали их в световую камеру при освещении 18-20 тыс. люкс и температуре воздуха 23-25 °С.
Для сравнительной оценки семенной материал тех же сортов и линий высевали в тепличных боксах в вазоны с почвой. Условия для выращи-
ТРИБУНА ИММУНОЛОГА
вания проростков были максимально приближены к условиям регенерации in vitro.
Инокуляцию регенерантов уредо-спорами бурой ржавчины проводили в фазе первого листа, нанося суспензию (30 мг уредоспор в 50 мл дистиллированной воды) стерильным шприцом на листья. Через 7-8 дней после инокуляции проводили оценку регенерантов на устойчивость к бурой ржавчине по шкале Майнса и Джексона. Затем эти же регенеран-ты инокулировали конидиоспорами мучнистой росы. Культивирование зараженных регенерантов проводили в тех же условиях.
После проявления заболевания через 6-8 дней проводили оценку на устойчивость по шкале ВИР (1980). Контрольный материал, высеянный в тепличных боксах, инокулировали инфекционным началом бурой ржавчины и мучнистой росы и оценивали на устойчивость в той же последовательности и теми же методами, что и в культуре.
Оценка регенерантов in vitro на устойчивость к бурой ржавчине и мучнистой росе была полностью идентична контрольной оценке тех же образцов в тепличном боксе. Сильно восприимчивые к бурой ржавчине и мучнистой росе сорта Саратовская 55 и Саратовская 58 проявили балл иммунности 3, а моногенные линии Lr9, Lr19, Lr1+27+31 и линии из межвидовых скрещиваний 120/97, 124/97, 146/97, 160/97 - 0 (устойчивый тип реакции). Среднюю и высокую устойчивость к мучнистой росе проявили линии из межвидовых скрещиваний (балл 1-2). Сорта Саратовская 55, Саратовская 58 и Lr линии имели балл поражения 3.
Таким образом, метод оценки на устойчивость к облигатным патогенам in vitro можно использовать для отбора устойчивых форм в процессе клеточной селекции на стадии регенерантов. Это позволит сократить объем работ по размножению полученного in vitro материала за счет выбраковки восприимчивых форм. Кроме того, этот метод менее трудоемкий, так как исключает специальные работы по оценке в тепличных боксах.
Более полувека на службе защиты растений
30 сентября 2008 г. исполнилось 85 лет старейшему сотруднику ВИЗР, ветерану Великой Отечественной войны С.П. Старостину. Более полувека его деятельность связана с нашим институтом, где он прошел все ступени творческого и служебного роста — от аспиранта до заместителя директора. И в этой последней должности проработал свыше 25 лет, способствуя укреплению научных позиций головного института, повышению его авторитета как в стране, так и на международном уровне.
Ученые и специалисты-практики высоко оценивают вклад Сергея Павловича в решение крупных научных проблем сельскохозяйственного производства. Он был руководителем и ведущим разработчиком эффективных, экологичных и малоэнергозатратных методов протравливания семян сельскохозяйственных культур, защиты растений от массовых вредителей, вызывающих чрезвычайные ситуации в растениеводстве, таких, как саранчовые, вредная черепашка, луговой мотылек. При его активном участии формировались блоки интегрированных технологий защиты зерновых культур от комплексов вредных организмов. За большой вклад в разработку этих важнейших проблем ему присвоено почетное звание «Заслуженный работник сельского хозяйства».
С большим профессиональным мастерством С.П. Старостин выполнял ответственные научные задания и в заграничных командировках — в Китае, Ира-
не, Афганистане, Эфиопии и других странах.
Сергей Павлович является примером бескорыстного служения Родине, и в трудные годины он был ее защитником: с 1942 г. и до Победы в качестве авиатехника в полку истребительной авиации сражался на фронтах Великой Отечественной войны. За боевые заслуги и достижения в мирном труде он награжден Орденом Отечественной войны, Орденом Трудового Красного Знамени и 17 медалями.
Сегодня наш товарищ и коллега на заслуженном отдыхе. Но как и в прежние времена дарит всем свой богатый профессиональный и жизненный опыт, свое обаяние, проникнутое великим даром любви к людям.
Желаем ему долгих лет жизни, здоровья, присущих ему бодрости и оптимизма!
В.А. ПАВЛЮШИН, директор ВИЗР Н.Р. ГОНЧАРОВ, руководитель Инновационного центра ВИЗР
