CC BY
5Ежеквартальный
научно-практический
журнал
УДК 633.11:632(470.6)
Манукян И. Р., Басиева М. А. Manukyan I. R., Basieva M. A.
СЕЛЕКЦИЯ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ФУЗАРИОЗУ КОЛОСА ДЛЯ УСЛОВИЙ ПРЕДГОРНОЙ ЗОНЫ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА
BREEDING WINTER WHEAT FOR RESISTANCE TO FUSARIUM HEAD BLIGHT OF FOR CONDITIONS PREDGORNOE AREAS OF THE NORTH CAUCASUS
На сегодняшний день актуален вопрос создания сортов озимой пшеницы с высокой продуктивностью и устойчивостью к фузариозу колоса. При поражении фузариозом ухудшаются посевные, товарные и кормовые качества зерна.
В связи с этим возникает необходимость внедрения устойчивых сортов, что является лучшим и наиболее экономичным приемом уменьшения вредоносности заболевания. В связи с этим актуален вопрос создания сортов озимой пшеницы с высокой продуктивностью и устойчивостью к фузариозу колоса. Для этого используются методы сложной внутривидовой гибридизации с отбором в различных поколениях.
В результате наших многолетних исследований выделилась линия от скрещивания сорта Безостая 1 и Sumаi 3 aut. Материнское растение Безостой 1опылялось пыльцой, взятой с растений Sumai 3 aut. В нашей работе мы использовали в качестве донора устойчивости к фузариозу колоса сорт Sumai 3 aut, несущий известные локусы устойчивости данного вредоносного заболевания. Родительские сорта отличались по морфологическим признакам. Так, Безостая 1 относится к разновидности Lutescens (колос белый, безостый, зерно красное), а Sumai 3 aut к разновидности Ferrugineum (колос остистый, красный, зерно красное). Полученная линия относилась к разновидности Milturum ^1), имела безостый колос красной окраски. По фенотипу гибрид больше похож на Безостую 1, но имеет окрашенный колос. Очевидно, что признак красной окраски колоса являлся доминантным по отношению к белому цвету, а признак остистости являлся рецессивным по отношению к безостости.
Изучение устойчивости гибридных линий к фузариозу колоса на естественном и искусственном инфекционном фонах показало зависимость степени устойчивости к заболеванию от интенсивности окраски колоса.
Таким образом, выявлено, что отбор гибридных линий по признаку устойчивости к фузариозу колоса можно вести по фенотипу и морфологическим признакам колоса, главным среди которых является степень окраски колоса.
Ключевые слова: пшеница, фузариоз колоса, устойчивость, селекция, гибридные линии.
To date, the establishment of winter wheat varieties with high productivity and resistance to Fusarium ear. When Fusarium deteriorate crop, commodity and feed grain quality.
In this regard there is a need for the introduction of resistant varieties which is the best and the most economical technique of reducing the severity of the disease. In this regardthe establishment of winter wheat varieties with high productivity and resistance to Fusarium ear.For this purpose, sophisticated methods of intraspecific hybridization with selection in various generations.
As a result of our many years of research stand out line from the crossing of cultivars Bezostaya 1 and Sumai3aut. The mother plant Awnless was apiladospollen taken from plants of Sumai 3 aut. In our work we used as a donor of resistance to Fusarium head blight of the cultivar Sumai 3aut carrying known resistance loci of this malicious disease. The parent strains differed in morphological features Bezostaya 1 belongs to the variety Lutes-cens (spike white, awnless, the grain is red), and Sumai 3 aut to the variety Ferrugineum(spike awned, red, grain red). The line belonged to the varieties Milturum (F1) had awnless spike red color. The phenotype of the hybrid is more similar to Bezostaya 1, but has painted the ear.
It is obvious that the characteristic red color of the ear was dominant to white, and the sign of ostectomy was recessive in relation to bezotosny. The study of the stability of hybrid lines to Fusarium head blight of on natural and artificial infectious backgrounds showed the degree of resistance to disease from the intensity of the color of the ear.
Thus, it is revealed that the selection of hybrid lines on the basis of resistance to Fusarium ear can lead to phenotype and morphological features of the spike, chief among which is the degree of coloration of the ear.
Key words: wheat, the Fusarium of head blight, resistance, selection, hybrid lines.
Манукян Ирина Рафиковна -
кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории селекции и семеноводства зерновых и кормовых культур
ФГБНУ Северо-Кавказский научный исследовательский институт горного и предгорного сельского хозяйства с. Михайловское, РСО-Алания, Россия Тел.: (8672) 23-04-20 E-mail: skniigpsh@mail.ru
Басиева Мадина Ахсарбековна-
кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник лаборатории селекции и семеноводства зерновых и кормовых культур ФГБНУ Северо-Кавказский научный исследовательский институт горного и предгорного сельского хозяйства г. Владикавказ, Россия Тел.: 8-918-702-64-61 Е-mail: basievane@rambler.ru
Manukyan Irina Rafikovna -
Ph.D in biology sciences, senior researcher the laboratory of plant breeding and seed production of grain and fodder cultures FSBI ^e Scientific Federal State Budgetary Institute North Caucasus Research Institution of Mountain and Piedmond Agriculture Mikhailovskoe, Of North Ossetia - Alaniy, Russia Tel.: 8(8672) 23-04-20 E-mail: skniigpsh@mail.ru
Basieva Madina Akhsarbekovna-
PhD in agriculture sciences, senior researcher the laboratory of plant breeding and seed production of grain and fodder cultures FSBI ^e Scientific Federal State Budgetary Institute North Caucasus Research Institution of Mountain and Piedmond Agriculture Vladikavkaz, Russia Tel.: 8-918-702-64-61 Е-mail: basievane@rambler.ru
в
:№ 3(23), 2016
Растениеводство
195
Создание устойчивых сортов озимой пшеницы к фузариозу колоса является наиболее экономичным приемом снижения вредоносности этого заболевания. Относительно недавно к традиционным методам селекции, основанным на фенотипиче-ских оценках и отборах, добавились методы анализа количественных локусов устойчивости к фузариозу колоса (QTL) с помощью молекулярно-генетических маркеров [2].
Известно, что устойчивость к фузариозу колоса является комплексным признаком, детерминируемым множеством генетических факторов, проявление которых в значительной степени подвержено влиянию условий окружающей, поэтому она рассматривается как относительный показатель [1].
Молекулярно-генетический анализ признака устойчивости показал его полигенный характер и участие в нем не менее 9 хромосом пшеницы (6D, 6В, 5A, 1B, 2В, ЗВ, 4В, 4D, 7А). Установлено также, что устойчивость к фузариозу колоса, контролируется несколькими крупными количественными локусами (QTLfhs.3BS (Fhb1) [1,6].
В качестве основных доноров устойчивости к фузариозу колоса широко используются озимые сорта пшеницы Sumai 3, Nobeoka bozu, Frontana, Ringo Star и др., но устойчивых сортов к фузариозу колоса не создано, наблюдаются только различия по степени устойчивости растений к патогенам [1].
Применение методов молекулярно-генетических маркеров также не принесло ясности в механизм наследования признаков устойчивости, например, оценка с помощью молекулярного маркера Wms493, локализованного в QTL-локусе Fhb1 в гибридных линиях полученных с участием образца Sumai 3 в Краснодарском НИИСХ имени П. П. Лукьяненко, а также сортов Дельта и Дея не позволило обнаружить достоверной корреляции между устойчивостью и присутствием самого локуса Fhb1[3,5].
Возможно, устойчивость к фузариозу колоса определяется плейотропным взаимодействием большого числа генов, в том числе и не известных, например, генов определяющих окраску колоса и остей.
В нашей селекционной работе мы использовали в качестве донора устойчивости сорт Sumai 3aut, несущий известные локусы устойчивости к фузариозу колоса (QTLfhs.3BS (Fhb1). Сорта Sumai 3aut имеет специфическую устойчивость II-типа, когда заболевание локализует-
ся и не распространяется на неинфицирован-ные колоски [6].
Среди полученных гибридов выделилась линия от скрещивания сорта Безостая 1 и Sumai 3aut. Материнское растение Безостой 1 опылялось пыльцой, взятой с растений Sumai 3 aut. Родительские сорта отличались по морфологическим признакам, так Безостая 1 относится к разновидности Lutescens (колос белый, безостый, зерно красное), а Sumai 3 aut к разновидности Ferrugineum (колос остистый, красный, зерно красное).
Полученная линия относилась к разновидности Milturum (F1) имела безостый колос красной окраски. По фенотипу гибрид больше похож на Безостую 1, но имеет окрашенный колос. Очевидно, что признак красной окраски колоса являлся доминантным по отношению к белому цвету, а признак остистости являлся рецессивным по отношению к безостости. Эти признаки наследовались независимо друг от друга. В последующих поколениях (F2 - F6) наблюдалось расщепление по признакам окраски колоса и остистости. В результате многолетнего индивидуального и массового отбора выделилась линия МБS - 05/7 совмещающая высокую устойчивость к фузариозу колоса и хорошие агрономические характеристик. При искусственной инокуляции гибрид показал высокую устойчивость поражения колоса на уровне Sumai 3aut и выше, чем у стандартных сортов Дея и Кума (Табл. 1).
При расщеплении в поколениях у гибрида наблюдался широкий вариационный ряд окраски колоса от белого до темно - красного. Такой тип расщепления признака характерен при полигенном наследовании количественных признаков и определяется несколькими неаллельными генами. Изучение устойчивости гибридных линий к фузариозу колоса на естественном и искусственном инфекционном фонах показало зависимость степени устойчивости к заболеванию от интенсивности окраски колоса. Остистость колоса особого значения в устойчивости к фузариозу не имела.
Известно, что гены, определяющие красную окраску колоса (Rg1, Rg2, Rg3) располагаются в дистальных районах хромосом 1AS, 1BS и 1DS мягкой пшеницы и участвуют в активации транскрипции генов биосинтеза флавоноидных пигментов флобафенов и 3-дезоксиантоцианидинов в колосковых чешуях [8]. В свою очередь фе-нольные соединения как вторичные метаболиты используются растением для защиты от разнообразных стрессовых факторов, в том числе и инфицирования фитопатогенами. Известно, что
Таблица1 - Иммунологическая характеристика сортов озимой пшеницы по устойчивости к фузариозу колоса на искусственном фоне в условиях предгорной зоны РСО-Алания
Сорт, гибрид Количество фузариозных зерен, % Поражение колоса, балл
Безостая 1 21,2 2Б высокая восприимчивость
Sumai 3aut 0,3 ЭЯ высокая устойчивость
Гибрид I^S - 05/7 4,5 ЭЯ высокая устойчивость
Дея, ст. 10,3 4Б средняя восприимчивость
Кума, ст. 11,4 4Б средняя восприимчивость
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
устойчивые к болезням сорта пшеницы содер- гих генов. От числа воздействующих полимер-
жат значительно больше фенольных соедине- ных генов зависит степень развития признака
ний, чем восприимчивые сорта [9]. Фенольные устойчивости к фузариозу. Возможно, что гены
соединения ускоряют и активируют защитные окраски колоса являются основными для одно-
механизмы растений, способствуя повышению го признака и модификаторами для многих дру-
их невосприимчивости к инфекции и быстрой гих признаков, в том числе устойчивости к фуза-
адаптации растения, возвращению физиологи- риозу. В связи этим отбор гибридных линий по
ческого равновесия [4,7]. Учитывая плейотроп- признаку устойчивости к фузариозу колоса мож-
ный эффект многих генов, можно предположить, но вести по фенотипу и морфологическим при-
что гены ответственные за окраску колоса вы- знакам колоса, главным среди которых является
ступают в роли модификаторов действия дру- степень окраски колоса.
Литература
1. Аблова И. Б., Грицай Т. И. Исходный материал для селекции озимой мягкой пшеницы на устойчивость к фузариозу колоса в Краснодарском крае / Пшеница и тритикале. Краснодар, 2001. C. 337-351.
2. Anderson J. A., Stack R. W., Liu S. DNA markers for Fusarium head blight resistance QTLs its two wheatpopulations // Theor. Appl. Genet. 2001. Vol. 102, N 8. P. 1164-1168.
3. The Use of Molecular Markers in Wheat Breeding at the Lukyanenko Agricultural Research Institute (Применение молекулярных маркеров в селекции пшеницы в Краснодарском НИИСХ им. П.П. Лукьяненко) / L. A. Bespal-ova, Zh. N. Khudokormova, R. O. Davoyan, E. R. Davoyan, G. I. Karlov, A. A. Soloviev, M. G. Divashuk, N. K. Mayer, M. V. Dudnikov, N. V. Mironenko, O. A. Baranova // Russian Journal of Genetics : Applied Research. 2012. Vol. 2, N 4. Р. 286-290.
4. Волынец А. П. Фенольные соединения в жизнедеятельности растений. Минск : Бе-ларус. навука, 2013. 283 с.
5. Характеристика образцов озимой пшеницы по наличию локуса FHB1 и устойчивости к фузариозу колоса / М. В. Дудников, М. С. Шанин, А. В. Васильев, М. Г. Дивашук // Биотехнология животноводстве и ветеринарии : сб. тезисов молодежной науч. конф., посвященной памяти академика РАСХН Георгия Сергеевича Муромцева. М., 2012. С. 23-34.
6. Изучение генетических ресурсов зерновых культур по устойчивости к вредным организмам : метод. пособие / под ред. Е. Е. Радченко. М. : Россельхозакадемия, 2008. С. 172-178.
7. Manidhushanrao K., Zuber М., Mitsuyama N. Phenol metabolism and plants disease resistant // Acta phitopatol. entomobghie. 1988. № 1-2. P. 103-114.
8. Khhlestkina E. K., Roder M. S., Borner A. Mapping genes controlling anthocyanin pigmentation on the glume and pericarp in tetraploid wheat (Triticum durum L.) // Euphytica. 2010. Vol. 171. P. 65-69.
9. Манукян И. Р., Басиева М. А. Селекция озимой тритикале на зерно в предгорной зоне РСО-Алании // Кормопроизводство. 2016. № 1. С. 28-31.
References
1. Ablova I. B., Gritsay T. I. The starting material for the selection of winter wheat for resistance to the Fusarium of head blight in the Krasnodar region // Wheat and triticale. Krasnodar, 2001. p. 337-351.
2. Anderson J. A., Stack R. W., Liu S. DNA markers for Fusarium head blight resistance QTLs its two wheatpopulations // Theor. Appl. Genet. 2001. Vol. 102, № 8. p. 1164-1168.
3. The Use of Molecular Markers in Wheat Breeding at the Lukyanenko Agricultural Research Institute / L. A. Bespalova, Zh. N. Khudokormova, R. O. Davoyan, E. R. Davoyan, G. I. Karlov, A. A. Soloviev, M. G. Divashuk, N. K. Mayer, M. V. Dudnikov, N. V. Mironenko, O. A. Baranova // Russian Journal of Genetics : Applied Research. 2012. Vol. 2, № 4. p. 286290.
4. Volynets A. P. Phenolic compounds in plant life. Minsk: Belarus Navuka, 2013. 283 p.
5. Characteristics of samples of winter wheat by the presence of the FHB1 locus and resistance to Fusarium head blight of// abstracts of the youth scientific conference / V. M. Dudnikov, M. S. Shanin, , A. V. Vasilyev, M. G. Divasac // Biotechnology animal husbandry and veterinary medicine : devoted to memory of academician of the RAAS George S. Muromtsev. Moscow, 2012. p. 23-34
6. The study of genetic resources of crops for resistance to pests : methodological guide / edited by E. E. Radchenko. Moscow : Russian Academy Of Agricultural Sciences. 2008. p. 172-178.
7. Manidhushanrao K., Zuber M., Mitsuyama N. Phenol metabolism and plants disease resistant // Acta phitopatol. entomologhie. 1988. №. 1-2. P.103-114.
8. Khhlestkina E.K., Roder M.S., Borner A. Mapping genes controlling anthocyanin pigmentation on the glume and pericarp in tetraploid wheat (Triticum durum L.) // Euphytica. 2010. Vol. 171. p. 65-69.
9. Manukyan I. R., Basieva M. A., Breeding of winter triticale for grain in the Piedmont area of North Ossetia-Alania // Forage production. 2016. № 1. p. 28-31.
