CC BY
187
УДК 633.116. 631.524.85:632.2/.9
Роль устойчивых к болезням сортов в интегрированной защите пшеницы
М. КОЙШИБАЕВ,
заведующий отделом Казахского НИИ защиты и карантина растений e-mail: [email protected]
Средняя урожайность яровой мягкой пшеницы, которая занимает 80-90 % в структуре зерновых культур в республике, составляет 1,5-1,6 т/га, озимой в условиях орошения - 2,5-3 т/га, тогда как потенциальная урожайность новых сортов позволяет получать соответственно 3-4 и 7-9 т/га. Одной из причин этого являются болезни, заметно снижающие урожайность. На яровой пшенице наиболее широко распространены и вредоносны: бурая ржавчина (Puccinia recondita), септориоз (Septoria tritici, Stagonospora nodorum), желтая пятнистость листьев (Drechslera tritici-repentis) и корневая гниль (Bipolaris so-rokiniana). На озимой, которая возделывается в южном и юго-восточном регионах на обеспеченном богаре и в условиях орошения, превалируют желтая ржавчина, желтая пятнистость, септориоз и твердая головня. При эпифи-тотийном развитии болезней с воздушно-капельной инфекцией потери урожая зерна составляют в среднем 15-20 %, а при раннем их проявлении могут достигать 3040 % и более. Для них характерно быстрое распространение. При благоприятныхусловияхза короткий промежуток времени они охватывают площадь до нескольких миллионов гектаров. Химическая защита пшеницы от болезней обходится дорого - при однократном опрыскивании посевов фунгици-
дами до 10-15 ам. долл/га. В последние годы за счет бюджетных и собственных средств хозяйствующих субъектов ими обрабатывают до 700-900 тыс. га, что составляет примерно 10-15 % площади зараженных посевов. Оптимальный срок применения фунгицидов обычно составляет не более 5-7 дней, и обработать всю пораженную площадь не всегда успевают. При раннем опрыскивании посевов (до образования флаг-листа) возникает необходимость повторной обработки в период налива зерна. Нередки случаи опрыскивания посевов фунгицидами с большим опозданием, когда уже нанесены невосполнимые потери урожаю [1, 2].
Экономически выгодным и экологически безопасным решением является создание и внедрение в производство устойчивых к болезням сортов [3, 4]. В 2001-2004 гг. демонстрационные опыты, заложенные по программам Международных сельскохозяйственных исследований (ICAR, GTZ, CIMMYT) в Алматинской, Жамбылской, Южно-Казахстанской областях, а также на полях Казахского НИИ земледелия и растениеводства (КазНИИЗиР) и Киргизского НИИ земледелия, показали, что среди сортов озимой мягкой пшеницы, допущенных к использованию или внесенных в реестр, очень мало обладающих групповой устойчивостью к превалирующим болезням. Многие сорта (Стекловидная 24, Эритроспермум 350, Жетысу, Карлыгаш, Богарная 56, Прогресс, Интенсивная, Киял, Кызыл дан,
Тилек, Адыр и др.) высоко восприимчивы к желтой и бурой ржавчине. К желтой ржавчине устойчивы новые сорта Алмалы, Аран, Акдан, Егемен и Наз (Казахстан), Асыл, Джамин, Эритроспермум 13 и Бермет (Киргизия). К обоим видам ржавчины устойчивы Акдан и Тун-гыш (Казахстан), Уманка, Княжна, Купавна, Скифянка, Сибирская Нива (Россия), Nelly и Jup (СИМ-МИТ, Турция). Последние 2 сорта отличаются и высокой резистентностью к пятнистостям листьев и твердой головне.
На искусственном инфекционном фоне была определена устойчивость к твердой головне более 300 сортов из стран Центральной Азии, 20 - из России, 5 - из Турции и Мексики. Результаты исследований показали их высокую восприимчивость. Безостая 1, Богарная 56, Южная 12, Жетысу, Алмалы, Стекловидная 24, Интенсивная, Киял, Крошка, Княжна, Дельта, Зимородок и др. поражались болезнью на 70-90 %. Устойчивы были только Эристроспермум 350 (Казахстан), Керемет и Эритроспермум 9497 (Киргизия), Азиброш, Кохраба, Тамара (Узбекистан), Санзар 4, Атай 85, Президент, Шам, Джекена, WDML 9 (Таджикистан), Угур, Карабак, Леукурум, Азери (Азербайджан) и Nelly (Турция) [2].
В 2004-2007 гг. на опытном поле отдела генетических ресурсов полевых культур КазНИИЗиР провели скрининг около 1000 сортооб-разцов озимой пшеницы (питомники EYT, PYT, WWEERYT, YET-SA, YET-IRR, YRt), полученных из разных европейских стран, Турции, Узбекистана и др. Среди испытанных сортов не выявлены высокоустойчивые к желтой пятнистости и септориозу, слабо поражались ими Jagger, Prinia star, Лютес-ценс 2, Мироновская 35, Акдан, Beavora, Katia и др.
В 2000-2005 гг. на полях Казахского НИИ зернового хозяйства име-
ни А.И. Бараева (Акмолинская обл.) и Карабалыкской сельскохозяйственной опытной станции (СХОС, Костанайская обл.) оценили устойчивость около 300 перспективных сортов и селекционных линий яровой пшеницы Казахстана и Западной Сибири, проходивших экологическое испытание по программе КА-СИБ (Казахстано-Сибирская сеть по селекции яровой пшеницы). Поражению бурой ржавчиной, доминирующей в северном регионе республики и Западной Сибири, были более подвержены сорта мягкой пшеницы, а твердой проявляли к ней, как правило, высокую устойчивость. Поэтому в дальнейших исследованиях основное внимание было обращено на сорта мягкой пшеницы [1, 4-6].
В 2003 г. на фоне эпифитотийно-го развития бурой ржавчины из сортов яровой пшеницы, проходивших оценку по программе КАСИБ-4 на Карабалыкской СХОС, к ней проявили устойчивость Лю-тесценс 20 (Карабалыкская СХОС), Лютесценс 30-94 (Павлодарский НИИСХ), Степная 1, Актюбинка и Актюбе 32 (Актюбинская СХОС), Ария, Терция и Фора (Курганский НИИСХ), Соната (Омский аграрный университет), Омская 35 (СибНИИСХ), Лютесценс 424 (Алтайский НИИ земледелия и селекции), Челяба, Чебаркульская, Памяти Рюба (Челябинский НИИСХ) и Фитон 56 (фирма «Фитон», Россия).
Испытания в 2005 г. на фоне искусственного заражения твердой головней в питомнике КАСИБ-6 показали высокую устойчивость Лютесценс 94 (Карабалыкская СХОС), слабо поражались Степная 2, Степная 15 (Актюбинская СХОС), Лютесценс 1300, Лютесценс 1350 (Карагандинский НИИРиС), Алтайская 105 (Алтайский НИИЗиС), Курганская 5, Памяти Рюба (Челябинский НИИСХ). В 2007 г. в юго-восточном (Алматинская область) и северном (Костанайская область) регионах
республики высокой устойчивостью к бурой ржавчине из питомника КАСИБ-8 выделялись Степная 62 (Актюбинская СХОС), Сибаково-Юбилейная, Эритроспермум 68 (Омский ГАУ), Лютесценс 307/97-23 и Лютесценс 242/971 (СибНИИСХ), Челяба-Юбилейная (Челябинский НИИСХ).
Из этого следует, что среди сортов Западной Сибири и Южного Урала доля устойчивых к бурой ржавчине сортов значительно больше. В то же время среди допущенных к использованию и перспективных сортов яровой мягкой пшеницы Казахстана очень мало обладающих групповой устойчивостью к 2-3 наиболее распространенным болезням, в частности к бурой и стеблевой ржавчине, септориозу и твердой головне.
Учитывая это, в 2001-2007 гг. провели скрининг зарубежных сортов и образцов яровой пшеницы, полученных через международный центр СИММИТ из Мексики и других стран Латинской Америки, Турции. В них были сосредоточены гермаплазмы пшеницы из многих стран мира, устойчивые к бурой и стеблевой ржавчине (ПОЯМП - питомник отбора мягкой яровой пшеницы, ПМПЛА - питомник мягкой пшеницы из стран латинской Америки, СИММИТ, 2002 - международный центр по улучшению кукурузы и пшеницы), септориозу (питомник $ер1:топ), желтой пятнистости (питомник TSRM) и корневой гнили (питомник RDCB). При эпи-фитотийном развитии бурой ржавчины на Карабалыкской опытной станции в 2002 и 2005 гг. из испытанных 50 образцов питомника ПОЯМП проявили устойчивость к бурой ржавчине и септориозу 83 %. Из других питомников также отобраны гермаплазмы пшеницы, сочетающие групповую устойчивость к 2-3 болезням, адаптивность к засушливым условиям Казахстана и высокую продуктивность.
В 2005-2008 гг.в северном и северо-западном регионах республики (Карабалыкская и Северо-Ка-захстанская СХОС) впервые провели скрининг образцов из питомника TSRM, где сосредоточены гермаплазмы пшеницы из Южной, Западной Азии, Мексики и других стран, устойчивые к желтой пятнистости и гельминтоспориозному ожогу листьев в 2007 г. При умеренном и сильном развитии пятни-стостей листьев с преобладанием септориоза проявили устойчивость или поражались в слабой степени 33 образца. В 2007 г. на фоне эпифитотийного развития бурой ржавчины на Карабалыкс-кой СХОС 88 образцов этого питомника выделялись устойчивостью к ней, а также стеблевой ржавчине, а на Северо-Казахстанской СХОС 33 образца - к бурой ржавчине и септориозу. Определены их хозяйственно-ценные признаки и основные биометрические параметры. Отобраны образцы с высокой продуктивностью и адаптивностью к местным условиям для использования в селекционной работе. Установлено, что сорта и образцы этого питомника являются факультативными, и в районах с более теплой зимой их можно сеять осенью или под зиму, а в северном регионе - весной.
В 2006 г. на Северо-Казахстанс-кой и Карабалыкской СХОС проведена оценка более 100 образцов пшеницы из питомника RДСВ, отобранных международным центром СИММИТ из стран Южной и Восточной Азии и других как устойчивые к гельминтоспориозным ожогу (пятнистости листьев) и корневой гнили. По адаптивности к местным условиям и продуктивности отобрано более 50 образцов яровых и озимых форм. В 20072008 гг. их испытали на Актюбин-ской и Карабалыкской СХОС, где корневая гниль является наиболее вредоносной болезнью яровой
пшеницы. Слабо поражались местной популяцией Bipolaris so-rokiniana и отличались адаптивностью к условиям засушливого климата Западного Казахстана 22 образца.
В 2008 г. наиболее благоприятные условия для развития видов ржавчины и пятнистостей листьев складывались в Северо-Казах-станской области, где в июле выпало более 120 мм осадков и относительная влажность воздуха повышалась до 70-80 % и более. На яровой пшенице заметно раз-вивалисьсепториоз и бактериальная пятнистость, а на посевах поздних сроков сева - бурая и стеблевая ржавчины. В опытах экологического сортоиспытания отдела семеноводства Северо-Казах-станской СХОС провели оценку к указанным болезням сортов и селекционных линий КазНИИ зернового хозяйства имени А.И. Бараева и некоторых сортов НИУ Западной Сибири. Установлено, что сорта твердой пшеницы более устойчивы к бурой и стеблевой ржавчине. Из испытанных 17 сортов яровой мягкой пшеницы по устойчивости к бурой ржавчине выделялись Геракли, Северная и Омская 38, а комплексной устойчивостью к двум видам ржавчины и пят-нистостям - только Геракли.
Для успешной селекции растений на устойчивость к болезням большое значение имеет знание структуры популяций патогенов, которая заметно различается в разных почвенно-климатических зонах и подвержена изменению во времени и пространстве под воздействием биотических, абиотических и антропогенных факторов. Селекция растений заметно ускоряет формообразовательный процесс у патогенов, создание устойчивых к болезням сортов приводит к их коэволюции. В наших исследованиях основное внимание уделялось определению эффектив-
ных генов для селекции яровой пшеницы на устойчивость к бурой ржавчине, озимой - к желтой ржавчине, а также обеих культур к твердой головне.
Для этого в 2000-2008 гг. с использованием изогенных линий яровой пшеницы на основе сорта Thatcher определяли эффективные Lr гены. Их скрининг вели на полях НПЦ зернового хозяйства имени А.И.Бараева(Акмолинская область), Карабалыкской (Коста-найская область) и Северо-Казах-станской опытных станций, в Казахском НИИ земледелия и растениеводства (Алматинская область). Установлено, что во многих зонах Казахстана для селекции высокоэффективны линии с генами Lr9, Lr12, Lr13, Lr22A, Lr24, Lr33, Lr37, Lr36, LrB, a также содержащие комплекс генов Lr0+Lr27+Lr31. Бурая ржавчина развивалась медленно на линиях пшеницы, несущих гены Lr3KA, Ц-3Б, Lr19, Lr29, Lr32, Lr34 и Lr35. Высокую устойчивость к Северо-Казахстанской популяции патогена показали также изогенные линии Новосибирской 67. В качестве доноров или источников устойчивости особую ценность представляют линии АНК-39С, AH^39D, АНК-39Е, которые на искусственном фоне проявляют высокую устойчивость к 3 видам ржавчины. Линии АНК 2А, АНК 2В, АНК 4, АНК 37 показали стабильную высокую устойчивость к бурой ржавчине в северном регионе в годы эпифитотийного развития этой болезни.
На изогенных линиях пшеницы с Yr генами, посеянных на полях Каз-НИИЗР и Киргизского НИИ земледелия анализировали структуру популяции возбудителя желтой ржавчины P. striiformis. Наиболее эффективными для селекции озимой пшеницы на устойчивость к этому заболеванию являются линии, содержащие гены Yr3, Yr3N, Yr3V, Yr4, Yr5, Yr9, Yr10, Yr15, Yr17,
Yr27, YrSP, YrSD, YrSV и комплекс генов Yr2+11+25, Yr8+18. Изогенные линии пшеницы с Bt5, Bt8, Bt9, Bt10 и Btu генами были эффективны к 4 географическим популяциям возбудителя твердой головни (Tilletia caries).
С использованием высокоэффективных доноров проводили работу по созданию константных линий яровой мягкой пшеницы, обладающих групповой устойчивостью к доминирующим болезням. В период 2001-2005 гг. путем скрещивания сортов местной селекции с лучшими донорами или источниками, полученными из Мексики и других стран Латинской Америки, создано более 500 гибридных линий. В 2005 г. при эпифитотийном развитии бурой ржавчины в СевероКазахстанской и Костанайской областях многие из них показали высокую устойчивость к этой болезни и превышали стандартные сорта из питомников яровой мягкой пшеницы по массе 1000 зерен на 3-12 г (10-30 %). В 2007 г. при эпифитотийном развитии бурой ржавчины из 1380 гибридных линий F6, посеянных в питомнике СП-1 Карабалыкской СХОС, высокой устойчивостью (0R, 5-10 MR) к бурой ржавчине выделялись 15 %, слабо поражались (10-40 MR, MS) 70 % линий. Для многих линий было характерно медленное развитие болезни (slow rusting), что считается более ценным признаком, чем абсолютная или высокая устойчивость. В 2008 г. на Карабалыкской СХОС в контрольном питомнике 6 линий по урожайности заметно (на 1,2-2,7 ц/га) превышали стандарт (Карабалыкская 92), имели высокую массу 1000 зерен и натуру.
ЛИТЕРАТУРА
1. Койшибаев М., Моргунов А.И. Источники и эффективные гены для селекции яровой пшеницы на устойчивость к бурой ржавчине и септориозу. / Мат-лы Второго Всероссийского Съезда по защите растений, СПб, 2005, с. 474-476.
2. Митрофанова О.П. Изучение, сохранение и использование генетических ресурсов растений // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции, т. 164, 2007, с. 63-77.
3. Рсалиев Ш.С., Моргунов А.И., Кой-шибаевМ. иКолмерДж.А. Анализ состава популяции стеблевой и листовой ржавчины на территории Казахстана. Современные проблемы защиты и карантина растений. - Алматы: «Алейрон», 2005, с. 267-273.
4. Санин С.С. Проблемы фитопатологии и направление исследований в XXI веке / Мат-лы Второго Всероссийского Съезда по защите растений, СПб, 2005, с. 457-460.
5. Койшибаев М., Моргунов А.И., Яхь-ияви А., Рсалиев Ш.С., Есимбекова М.А. Жунусова М. Фитопатологическая оценка озимой пшеницы к основным грибным болезням. Эволюция научных технологий в растениеводстве. - Краснодар, 2004, с. 363-371.
6. Мorgounov A., Rosseva L. and KoyshibayevM. Leaf rust Wheat in Northern
tozakhstan and Siberia incidence virulence and breeding for resistance// Australian Journal of Agricultural Research, № 56, 2007, 847-853 р.
Аннотация. Установлено, что среди сортов озимой и яровой мягкой пшеницы, допущенных к использованию в Казахстане, а также перспективных очень мало устойчивых к бурой и желтой ржавчине, септориозу, твердой головне и другим болезням. Из питомников яровой мягкой пшеницы, полученных из США, Западной Европы, Мексики и других стран Латинской Америки, отобраны сорта и образцы этой культуры, обладающие групповой устойчивостью к 2-3 патогенам, высокой продуктивностью и адаптивностью к абиотическим стрессам. Определены эффективные YR, Lr и Bt гены для селекции озимой и яровой пшеницы на устойчивость к желтой и бурой ржавчине, твердой головне. Созданы константные линии яровой мягкой пшеницы, обладающие устойчивостью к видам ржавчины, септориозу и желтой
пятнистости, заметно превышающие по продуктивности коммерческие сорта.
Ключевые слова. Устойчивость, сорт, озимая и яровая пшеница, болезни.
Abstract. It was established, that among the winter and spring wheat varieties of Kazakhstan, allowed for applying registers and perspective, are very few ones, having resistance to leaf and yellow rust, septoria diseases, common bunt and etc. From the nurseries of spring wheat received from Mexico and USA, countries of the Latin America and Western Europe were selected samples of the culture, having a group resistance to 2-3 pathogens, with high productivity and adaptation to abiotic stresses. There were determined effective YR, Lr and Bt genes for breeding winter and spring wheat for resistance to yellow and leaf rust, common bunt. Constant lines of spring wheat were developed, having a resistance to rust types, septoria blotch and tan spot, appreciably exceeding by productivity the commercial variety.
Keywords. Resistance, varieties, winter and spring wheat, diseases.
ФГУ «Центр оценки качества зерна»
предлагает свои услуги
по определению агрохимических показателей и показателей безопасности почв земельных участков, грунтов, качества и соответствия агрохимикатов на базе Аналитической лаборатории по определению безопасности продукции.
Исследования проводятся на современном аналитическом и измерительном оборудовании квалифицированными специалистами
За необходимой информацией обращайтесь: 140104, Московская область, г. Раменское, ул. Нефтегазосъемки, 11/41; тел. (496) 463-09-52 E-mail: [email protected] (Подосинникова Елена Александровна)
НАДЕЕМСЯ НА ДОЛГОСРОЧНОЕ И ВЗАИМОВЫГОДНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО!
