Сорта пшеницы (Triticum L. ) из коллекции Grin (США) для использования в селекции на длительную устойчивость к септориозу Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2017, том 52, № 3, с. 561-569

УДК 633.11:631.524.86 doi: 10.15389/agrobiology.2017.3.561rus

СОРТА ПШЕНИЦЫ (Triticum L.) ИЗ КОЛЛЕКЦИИ GRIN (США) ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СЕЛЕКЦИИ НА ДЛИТЕЛЬНУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ

К СЕПТОРИОЗУ

Т.М. КОЛОМИЕЦ, Л.Ф. ПАНКРАТОВА, Е.В. ПАХОЛКОВА

В настоящее время септориоз — одно из наиболее вредоносных и экономически значимых заболеваний пшеницы в зерносеющих регионах мира, особенно в странах с умеренным климатом. Потери от болезни в эпифитотийные годы могут достигать 30-40 %. В России септориоз занимает доминирующее положение в комплексе грибных болезней зерновых культур. В представленной работе мы впервые определили параметры частичной устойчивости у сортов пшеницы (род Triticum) из коллекции Germplasm Resources Information Network (GRIN, США) c использованием стабильных штаммов возбудителей Septoria tritici и Stagonospora nodorum. Целью наших исследований был отбор сортов пшеницы с длительной устойчивостью к септориозу на основании результатов полевых и лабораторных опытов. В инфекционном питомнике в Центральном регионе России (Московская обл., 2009-2015 годы) на искусственном фоне заражения изучали динамику развития септориоза на сортах пшеницы из коллекции GRIN. Исследовали 2117 образцов из разных генетических групп — 20 диплоидных (2n = 14), 409 тетраплоидных (2n = 28), 1688 гексаплоидных (2n = 42), а также 397 селекционных образцов от скрещивания Triticum aestivum с Aegilotriticum sp. Определяли площадь под кривой развития болезни, рассчитывали индекс устойчивости (ИУ). Для лабораторных исследований отбирали сорта, характеризующиеся замедленным развитием болезни в поле, то есть с высоким и средним ИУ. Растения таких сортов выращивали в камерах лаборатории искусственного климата до фазы полностью развернувшегося 3-го листа. Фрагменты листьев инокулировали изолятами S. tritici и St. nodorum, нанося каплю споровой суспензии. Сортообразцы делили на группы по продолжительности латентного периода и размеру инфекционных пятен. Среди гексаплоидных форм был отобран 191 образец T. aestivum subsp. aestivum с высоким индексом устойчивости к болезни и 1 — T. aestivum subsp. spelta; среди тетраплоидной пшеницы 8 — T. turgidum subsp. durum, 2 — T. turgidum subsp. turgidum, 3 — T. turgidum subsp. dicoccon, 3 — T. timopheevii subsp. timopheevii; среди диплоидной пшеницы 4 — T. monococcum subsp. aegilopoides. Идентифицировано 11 линий с замедленным развитием болезни, полученных от скрещивания T. aestivum с Aegilotriticum sp. Наибольшее число (34,5 %) устойчивых гексаплоидных сортов пшеницы выявили в Североамериканской эколого-географической группе у вида T. aestivum subsp. aestivum (77 сортообразцов из США и 18 — из Канады). Отобранные образцы тетраплоидной пшеницы T. turgidum subsp. durum были представлены сортами из Северной и Центральной Америки, виды T. turgidum subsp. turgidum, T. timopheevii subsp. timopheevii, T. turgidum subsp. dicoccon — образцами из Европы и Азии. Обнаружены образцы диплоидной пшеницы T. monococcum subsp. aegilopoides из Ирака и Венгрии с высоким индексом устойчивости к септориозу. Замедленным развитием болезни характеризовались также синтетические линии пшеницы из США и Мексики. Выявлены сорта пшеницы с частичной устойчивостью к болезни: 10 — к возбудителю S. tritici, 40 — к St. nodorum. Особый интерес для селекции сортов с длительной устойчивостью к септориозу представляют сортообразцы PI 494096 Tadinia, Cltr 17904 Owens, Cltr 15645 II-62-4 (США); VIR 63915 Flame (Великобритания); Cltr 14492 Azteca, PI 520555 Alondora 'S' (Мексика); PI 404115 Timson (Австралия); Cltr 11765 Chinese 166 (Германия); PI 422413 CNT 1 (Бразилия); PI 168724 Benvenuto, Cltr 15378 Piamontes, PI 344468 Piamontes Inta (Аргентина); PI 306551 № 2944 (Румыния); PI 355706 № 69Z5.715 (Азербайджан); PI 355560 SK 1B (Швейцария); PI 94743 № 290 (Россия).

Ключевые слова: септориоз, Septoria tritici, Stagonospora nodorum, частичная устойчивость, длительная устойчивость, Triticum, диплоидная, тетраплоидная и гексаплоидная пшеница, синтетические линии, коллекция Germplasm Resources Information Network (GRIN).

Септориоз — одно из самых опасных и экономически значимых заболеваний на посевах зерновых культур в большинстве регионов с умеренным климатом (1, 2). Наибольшая вредоносность болезни отмечена во Франции, Великобритании, Германии, Польше, Бельгии, Чехии, Нидерландах, в странах Скандинавии (Норвегия, Швеция, Финляндия), Литве и Латвии (3-7). Случаи поражения септориозом зафиксированы в Северной Африке (Тунис, Алжир, Марокко, Эфиопия) и в Австралии, на Северном Кавказе (Грузия), в Северной (США, Канада) и Южной Амери-

ке (Мексика, Аргентина) (8-15). В России септориоз занимает доминирующее положение в комплексе грибных патологий на посевах пшеницы. Наибольшую опасность болезнь представляет в Центральном, Южном, Северо-Кавказском, Северо-Западном, Приволжском и Сибирском федеральных округах (16-18). В годы эпифитотий потери урожая от этого заболевания могут составлять от 20 до 40 % (19-23). Септориоз снижает фотосинтетическую активность растений и вызывает недоразвитость колосьев. Уменьшается ассимиляционная поверхность листьев, наблюдаются усыха-ние, излом стеблей (в результате сильного поражения узлов), преждевременное созревание и недобор зерна. При сильном поражении посевов септориоз может быть причиной пустоколосости и гибели отдельных растений. При более позднем появлении болезни снижение урожая зерна обычно не превышает 5-7 % (24-26). Возбудители септориоза способны поражать все надземные органы растений. В литературе встречается до 16 названий видов этого гриба, однако существует много разногласий в их таксономии. Наиболее известны на сегодняшний день три вида: Septoria tritici Rob. et Desm.; Stagonospora nodorum (Berk.) Castellani and E. G. Germano и Stagono-spora avenae Bissett f. sp. triticea T. Johnson (25).

Селекция пшеницы на устойчивость к септориозу в нашей стране практически не проводится, несмотря на то, что это заболевание начало прогрессировать в России с начала 1970-х годов и в настоящее время распространено почти во всех регионах возделывания яровой и озимой пшеницы. Для создания устойчивых сортов необходимы доноры — источники генов резистентности, поиск которых можно осуществлять только среди сортообразцов мировых коллекций. Наиболее длительную защиту от сеп-ториоза обеспечивают сорта c частичной устойчивостью, характеризующиеся замедленным развитием болезни в полевых условиях, способные снизить возможность возникновения эпифитотий и увеличить продолжительность сохранения устойчивости у сорта (25, 27).

В представленной работе мы впервые определили параметры частичной устойчивости у сортов пшеницы из коллекции Germplasm Resources Information Network (GRIN, США) c использованием стабильных штаммов возбудителей Septoria tritici и Stagonospora nodorum.

Целью исследований был отбор сортов пшеницы с длительной устойчивостью к септориозу по результатам полевых и лабораторных тестов.

Методика. Динамику развития септориоза у образцов пшеницы (род Triticum) из коллекции GRIN (Germplasm Resources Information Network, США) изучали в 2009-2015 годах в инфекционном питомнике в Центральном регионе России (Московская обл., Одинцовский р-н, опытные поля Всероссийского НИИ фитопатологии — ВНИИФ) на искусственном фоне. Исследовали 2117 образцов пшеницы из разных генетических групп, в том числе 20 диплоидных (2n = 14), 409 тетраплоидных (2n = 28), 1688 гексаплоидных (2n = 42), а также 397 селекционных образцов от скрещивания Triticum aestivum с Aegilotriticum sp.

Площадь под кривой развития болезни (ПКРБ) определяли по методу D.A. Johnson с соавт. (28) на основании результатов 5 и более учетов интенсивности поражения растений септориозом в период вегетации:

S = 1/2 (Х1 + X2)(t2 - t1) + ... + (Xn- 1 + Xn)(tn - tn- 1), где S — ПКРБ; n — число учетов; x¡, X2, xn — степень развития болезни на момент соответственно 1-го, 2-го и последнего учета, %; (t2 - t¡) — время между 2-м и 1-м учетом, сут; (tn - tn-x) — время между последним и предпоследним учетом, сут.

Индекс устойчивости (ИУ) рассчитывали по формуле, предложен-

ной А.А. Макаровым с соавт. (29), как соотношение ПКРБ у тестируемого сорта и восприимчивого контроля: ИУ = ПКРБс/ПКРБк. По величине ИУ сорта были условно разделены на 4 группы: с высоким (0,10-0,35), средним (0,36-0,65), низким (0,66-0,80) ИУ и с высокой восприимчивостью (ИУ > 0,81). Для лабораторных исследований отбирали сорта, характеризующиеся замедленным развитием болезни в поле, то есть с высоким и средним ИУ.

Показатели количественной устойчивости (латентный период и размер инфекционных пятен) к возбудителю Septoria tritici изучали у 39 образцов, к Stagonospora nodorum — у 60 образцов пшеницы. В качестве контроля использовали восприимчивый сорт Приокская. Штаммы возбудителей были получены из Государственной коллекции фитопатогенных микроорганизмов и сортов растений-идентификаторов патогенных штаммов микроорганизмов (ВНИИФ).

Растения отобранных сортов выращивали в камерах лаборатории искусственного климата до фазы полностью развернувшегося 3-го листа. Лист разрезали на фрагменты длиной 9-10 см и раскладывали в поддоны на фильтровальную бумагу, смоченную водным раствором бензимидазола (0,4 г/л). Фрагменты листьев инокулировали, нанося на каждый каплю споровой суспензии одного из изолятов S. tritici (В-35/ЧИ1, 5/23, 5/8, 5/9; 107 спор/мл) или St. nodorum (Р-8, В-81, В-28/КГЗ, NAot-1; 106 спор/мл). По-вторность для сочетания сорт—патотип 10-кратная.

По продолжительности латентного периода и размеру инфекционных пятен сортообразцы условно разделили на группы: I — с мелкими инфекционными пятнами и длительным латентным периодом; II — с мелкими инфекционными пятнами и коротким латентным периодом; III — с крупными инфекционными пятнами и длительным латентным периодом; IV — с крупными инфекционными пятнами и коротким латентным периодом. К сортам с длительным латентным периодом относили те, у которых для S. tritici и St. nodorum он составлял или превышал соответственно 15 и 5 сут, с коротким — был менее 15 и 5 сут. При площади пятен < 20 мм2 их считали мелкими, > 20 мм2 — крупными.

Статистическую обработку данных проводили методом дисперсионного анализа в программе, разработанной во ВНИИФ (версия 1.02.1995, ЭКЗ. № 006). В таблицах представлены средние и НСР95.

Результаты. По данным многолетних исследований были выявлены сорта пшеницы и гибридные формы от скрещивания T. aestivum с Aegilotriticum sp. с разной скоростью развития септориоза. Наиболее длительную защиту обеспечивали сорта с высоким индексом устойчивости (то есть с частичной устойчивостью к болезни), характеризующиеся замедленным развитием септориоза в полевых условиях.

Отбор сортов пшеницы с высоким ИУ из разных генетических групп проводили с учетом их происхождения. В результате изученные образцы были отнесены к 10 эколого-географическим группам согласно классификации Н.И. Вавилова (30, 31).

Максимальное число образцов (85,7 %) с высоким индексом устойчивости идентифицировали среди сортов T. aestivum subsp. aestivum (табл. 1).

Большинство (34,5 %) изученных гексаплоидных сортов пшеницы, проявивших устойчивость, происходили из Североамериканской эколого-географической группы (вид T. aestivum subsp. aestivum): высокий ИУ имели 77 сортообразцов из США и 18 — из Канады (см. табл. 1). В основном это были селекционные образцы, а также сорта Chaparral, Minnpro, Anderson (США) и Agatha (Канада). Особый интерес представляли

сорта Anderson и Agatha, у которых высокий ИУ к септориозу регистрировали в течение 3 лет исследований и более.

1. Сортообразцы пшеницы из коллекции Germplasm Resources Information Network (GRIN, США) с высоким индексом устойчивости к септориозу (инфекционный питомник, Центральный регион России, Московская обл., 20092015 годы)

Эколого-географи- Страна Число Название

ческая группа сортов

Североамериканская

Triticum aestivum subsp. aestivum (2n = 42)

США

77

Канада

Центральноамериканская Мексика

Южноамериканская

Западноевропейская

Восточноазиатская

Средиземноморская Юго-Западноазиатская

Южноазиатская Австралийская Африканская Всего

Западноевропейская Североамериканская Центральноамериканская

Бразилия Аргентина

Перу

Германия

Бельгия

Македония

Чехословакия

Болгария

Португалия

Китай

Турция Иран

Афганистан Непал Австралия Эфиопия

18

36

18

3 1 1 1

2 2 3

13

1 1 2 1 2 1

191

Triticum aestivum subsp. spelta (2n Испания 1 69Z6.886

Triticum turgidum subsp. durum (2n = 28) США 1 ND 63-36

Канада 1 UM 6001

Мексика 6 RF 427-19; RF 427-30;

Pinguno 'S'; Pinguno

N No. 1226; N No. 1121; N No. 1265; Rival; N 1827; II-36-67; 1415 A-1-1-1-1; Ns. 3880.227; Ns. 3880.127; II-52-238; ND 364; Chaparral; II-56-10; II-54-89; II-54-102; II-54-1; II-58-51; II-60-115; II-59-11; II-62-51; II-62-48; II-62-15; II-62-69; II-62-65; II-62-76; II-62-77; II-62-79; II-62-75; II-62-82; II-62-81; II-62-83; II-62-84; II-62-25; II-54-79; II-62-49; II-62-32; II-62-31; II-60-222; II-61-1; II-61-15; II-62-71; II-60-220; II-60-218; II-62-72; II-62-35; II-62-20; II-54-46; II-56-32; II-56-29; II-56-33; II-58-15; II-58-57; II-58-14; II-

56-12-7; II-60-100; II-60-46; II-60-126; II-60-130; II-52-324; CI 15756; ND 466-2; ND 468; Frohberg 12107; MN 6796; MN 6864; MN 6955S; MN 6983S; MN 7570; ND 573; ND 599; MN 7444; MN 7533; ND 617; Minnpro; Cltr 15645; Anderson; WA 6101

RL 988; RL 2520; RL 4137; Agatha; RL 4110; RL 4151; RL 4170; RL 4203; RL 4204; 60 GRR 92; Q 254-43; Q 2331-34; RL 6003; RL 6005; RL 6008; RL 6009; RL 6010, P8917-B4D4

CI 2817; II-1776-2C; II-3962-2H-2Y-3C-1Y; VI-136-49-6H-1R; Huamantla Rojo; II-7242-5C-1H-2R-1M; II-7232- 17R-1M-1B-2M; II-7527-5M-2R-5M-1R; II-7740-26-2H- 1R-4M; II-8192-2R-2M-1R-4M; II-8495-4Y-9C-2Y-2C-1Y-2C-1Y; II-8523-11M-1R-4M; 8738-4R-5M-1R-1M-1R; P-9897-8T-2B-1T-1B; P-9916-9T-1B-2T-1B; P-11380-1B-7T-1B; P-11380-1B-7T-1B; II-11996-4R-5M-1R; JARAL 66; Bajio; Potam 70; II-19008-52M-6Y-3M-3Y-2C; II-19005-23M-3Y-3M-2Y-2C; II-19865-58M- 100Y-104C; II-19021-4M-3Y-102M-2C; II-19008-83M-4R-4C-2Y-4C; D 19329-28M-11Y; Alondra 'S'; Cocora-Que F75; Mor 'S'; SWM 4127-1Y-1M-4Y-2M-1Y-OM; Bobwhite 'S'; Veery No. 3; Bobwhite 'S'; Alondra 'S'; II-1462-2C-2C-15C BH 941; CNT 1; Trareano; 16-52-2, BH 2845; Itapeva; Colotano; 266/51

Americano; IF 1054; Klein H211-t-1422; Benvenuto Inca; Benvenuto 3085; La Prevision 25; 38 M.A.; Klein Lucero; Piamontes; D.I.V. 6656; I-1055; Magnif 142; Piamontes Inta; Klein Impacto; Vivela Mar; Taganrog Buck Balcarse; Mole II; 1352 Mult 757; Mult 760; Mult 764 Chinese 166 ALBA I/24

Dobrovicka Drogerowa B I 32; Stupicka Bastard

Bogdan, Experiment station no.85

Richelle Blanche Hative; Portugues; WS-9

3867; CI 8328; Chiu mai; 7045; 7049; 848; 7177; 7227;

7329; I13; 357; ST-56; Daqingshan No. 4

1403

158e

BlackShanazi; Sirhosha

57-336

AB 21/10-1-1-2; Timson ELS 6404-26

42)

Scoter 'S'; Gambridge 010,

8

Продолжение таблицы 1

Triticum turgidum subsp. turgidum (2n = 28)

Юго-Западноазиатская Армения 1 37

Западноевропейская Португалия 1 Rubiao

Triticum turgidum subsp. dicoccon (2n = 28)

Западноевропейская Италия 1 Paganuzzi

Испания 1 103

Швейцария 1 Subletshchumicum

Triticum timopheevii subsp. timopheevii (2n = 28)

Юго-Западноазиатская Грузия 1 WIR 38555

Западноевропейская Венгрия 1 01.01.2004

Средиземноморская Израиль 1 Kurazim

Triticum monococcum subsp. aegilopoides (2n = 14)

Юго-Западноазиатская Ирак 3 G2292, G2706, G2885

Западноевропейская Венгрия 1 1-1-1752

Triticum aestivum x Aegilotriticum sp.

Североамериканская США 2 SW34

Центральноамериканская Мексика 9 BW27722; BW27723; BW27777; BW27778; BW27779;

BW27830; BW27985; BW28153; BW28154

Всего 223

Центральноамериканскую группу сформировали сортообразцы из Мексики и Бразилии. Среди мексиканских образцов мы отобрали 36 с высоким ИУ. У образцов из Бразилии BH 941, CNT 1, Trareano, 16-52-2, BH 2845 замедленное развитие болезни отмечали на протяжении многолетних исследований. Среди 54 изученных образцов из Южной Америки были выявлены 18 сортов с высоким ИУ из Аргентины и 3 линии из Перу. В странах Западной Европы обнаружено 10 аналогичных сортообразцов, в Восточноазиатской эколого-географической группе — 13 образцов из Китая (см. табл. 1).

Средиземноморская, Юго-Западноазиатская, Южноазиатская, Австралийская и Африканская эколого-географические группы оказались представлены небольшим числом сортов T. aestivum subsp. aestivum. Однако среди них удалось обнаружить образцы с высокой частичной устойчивостью к болезни: образец 1403 из Турции, 158e из Ирана, Black Shanazi и Sirhosha из Афганистана, 57-336 из Непала, AB 21/10-1-1-2 и Timson из Австралии, ELS 6404-26 из Эфиопии. В генетической группе гексаплоидной пшеницы был отобран образец 69Z6.886 из Испании, отнесенный к разновидности T. aestivum subsp. spelta (см. табл. 1).

Среди сортообразцов тетраплоидной пшеницы T. turgidum subsp. durum мы выявили 16 с высоким ИУ (в основном из Северной и Центральной Америки). В группе turgidum subsp. turgidum выделились 2 образца, из форм T. timopheevii subsp. timopheevii — 3, T. turgidum subsp. dicoccon — также 3 образца из Европы (см. табл. 1).

К сортам с высоким индексом устойчивости к септориозу были отнесены 4 образца диплоидной пшеницы T. monococcum subsp. aegilopoides из Ирака и Венгрии. Замедленным развитием болезни характеризовались также синтетические линии пшеницы из США и Мексики (см. табл. 1).

При оценке количественной устойчивости сортов пшеницы к возбудителям септориоза S. tritici и St. nodorum образцы были разделены на четыре группы. Наибольший интерес для селекции представляют сорта I группы, у которых замедленное развитие болезни обусловлено увеличением продолжительности латентного периода и уменьшения размера инфекционных пятен по сравнению с таковыми у восприимчивого контроля. Среди изученных образцов из коллекции GRIN мы не обнаружили сортов, принадлежащих к I группе по устойчивости к S. tritici. В I группу по устойчивости к St. nodorum были включены 13 сортов (табл. 2).

У сортов из II группы развитие инфекции замедлялось за счет уменьшения размера инфекционных пятен. Во II группу по устойчивости

к S. tritici входили 8 сортов, по устойчивости к St. nodorum — тоже 8 сортов из коллекции GRIN (см. табл. 2, 3).

2. Сортообразцы пшеницы из коллекции Germplasm Resources Information Network (GRIN, США) с частичной устойчивостью к Stagonospora nodorum

№ по каталогу GRIN Сорт Происхождение Размер пятен, мм2 Латентны риод, сут

I группа

PI 520555 Alondora 'S' Мексика 18,32 7,00

PI 422413 CNT 1 Бразилия 13,86 6,50

VIR 63915 Flame Великобритания 15,72 6,50

PI 404115 Timson Австралия 12,03 6,25

PI 494096 Tadinia США 13,35 6,25

PI 168724 Benvenuto Аргентина 11,60 5,50

PI 306551 2944 Румыния 13,30 5,50

PI 355706 69Z5.715 Азербайджан 13,70 5,50

Cltr 15645 II-62-4 США 16,56 5,50

PI 344468 Piamontes Inta Аргентина 16,88 5,50

Cltr 17904 Owens США 17,13 5,50

PI 355560 SK 1B Швейцария 10,60 5,30

PI 94743 290 Россия 12,15 5,25

II г р у п п а

PI 190974 Aristato Blanco Италия 11,00 4,50

PI 191353 Novokrymka 204 Украина 15,20 4,50

PI 341803 WIR43065 Франция 15,50 4,50

PI 345242 241-VII/4 Македония 12,90 4,30

PI 300991 Kurazim Израиль 13,40 4,30

PI 427867 G2697 Ирак 12,83 4,25

PI 418584 WIR 38555 Грузия 18,40 4,00

PI 290518 01.01.2004 Венгрия 19,13 4,00

III г р у п п а

Cltr 12536 Anderson США 33,50 7,30

VIR 64130 Warigal Dagger Австралия 36,50 7,30

PI 168725 Benvenuto 3085 Аргентина 48,00 7,30

PI 338913 Azteca Мексика 66,40 7,30

PI 168724 Benvenuto INCA Аргентина 56,50 6,80

PI 278222 Gambridge Rivet Великобритания 29,00 6,50

PI 604225 KS96WGRC40 США 29,10 6,30

Cltr 13113 Kansas № 26365 США 42,20 6,30

Cltr 15378 Piamontes Аргентина 24,58 6,25

Cltr 14465 Kansas № 594-2 США 34,00 6,00

Cltr 14492 Azteca Мексика 22,16 6,00

PI 214401 Veranopolis Бразилия 33,67 6,00

PI 520552 Bobwhite 'S' Мексика 28,66 5,50

Cltr 12053 Cadet США 30,58 5,50

PI 422273 Alondra 'S' Мексика 24,28 5,50

Cltr 11765 Chinese 166 Германия 39,28 5,50

PI 348702 69Z6.886 Испания 26,68 5,00

PI 479692 К-20 ЮАР 35,00 5,00

Cltr 64135 IW 562 Австралия 52,00 5,00

НСР95 13,86 0,92

Примечание. Результаты лабораторного тестирования; описание групп см. в разделе «Методика».

3. Сортообразцы пшеницы из коллекции Germplasm Resources Information Network (GRIN, США) с частичной устойчивостью к Septoria tritici

№ по каталогу GRIN Сорт Происхождение Размер пятен, мм2 Латентный риод, сут

II г р у п п а

Cltr 15378 Piamontes Аргентина 20,00 14,50

PI 433753 Gambridge 010 Мексика 16,60 8,00

PI 648860 BW 28154 Мексика 18,30 8,00

PI 191204 Rubiao Португалия 13,50 7,75

Cltr 11765 Chinese 166 Германия 11,50 7,25

PI 189631 Trareano Бразилия 12,90 7,75

PI 352061 Klein Inpacto Аргентина 15,00 7,25

PI 422413 CNT 1 Бразилия 14,00 7,00

III г р у п п а

PI 338913 Azteca Мексика 25,00 15,00

PI 520555 Alondora 'S' Мексика 36,30 15,00

НСР95 21,10 1,94

Примечание. Результаты лабораторного тестирования; описание групп см. в разделе «Методика».

К III группе принадлежали сортообразцы, обеспечивающие замедленное развитие болезни за счет более длительного латентного периода. По устойчивости к S. tritici к ним относились сорта Azteca и Alondora 'S', по устойчивости к St. nodorum — 19 сортов (см. табл. 2). В IV группу входили восприимчивые сорта пшеницы, у которых латентный период и размер инфекционных пятен оказались сопоставимы с аналогичными показателями у восприимчивого контроля или превышали их. К этим образцам были отнесены 30 форм, которые в полевых тестах проявили слабое поражение возбудителем S. tritici, и 20 — St. nodorum.

Таким образом, в результате многолетних исследований образцов из коллекции GRIN (Germplasm Resources Information Network, США) были отобраны сорта пшеницы, обеспечивающие частичную устойчивость растений к септориозу за счет увеличения продолжительности латентного периода и уменьшения размера инфекционных пятен, а также способные ограничивать эпифитотийное развитие болезни. К ним относятся 10 сортов с частичной устойчивостью к возбудителю Septoria tritici и 40 сортов — к Stagonospora nodorum. Наибольшую ценность для селекции сортов с длительной устойчивостью к септориозу представляют сортообразцы Tadinia (PI 494096), Owens (Cltr 17904), II-62-4 (Cltr 15645) из США, Flame (VIR 63915) из Великобритании, Azteca (Cltr 14492), Alondora 'S' (PI 520555) из Мексики, Timson (PI 404115) из Австралии, Chinese 166 (Cltr 11765) из Германии, CNT 1 (PI 422413) из Бразилии, Benvenuto (PI 168724), Piamontes (Cltr 15378), Piamontes Inta (PI 344468) из Аргентины, 2944 (PI 306551) из Румынии, 69Z5.715 (PI 355706) из Азербайджана, SK 1B (PI 355560) из Швейцарии и 290 (PI 94743) из России.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ponomarenko A., Goodwin S.B., Kema G. Septoria tritici blotch (STB). The Plant Health Instructor, 2011 (doi: 10.1094/PHI-I-2011-0407-01).

2. Brown J.K.M., Arraiano L.S. Association genetics of resistance to Septoria tritici blotch in north-west European wheat cultivars and breeding lines, and implications for resistance breeding. 8th International Symposium on Mycosphaerella and Stagonospora diseases of Cereals. Book of Abstracts. Mexico city, Mexico, 2011: 48.

3. Wiik L. Control of fungal diseases in winter wheat. Evaluation of long-term field research in southern Sweden. Acta Universitatis agriculturae Sueciae, 2009, 97: 3-45.

4. Suffert F., Sache I., Lannou C. Assessment of quantitative traits of aggressiveness in Mycosphaerella graminicola on adult wheat plants. Plant Pathol., 2013: 62: 1330-1341 (doi: 10.1111/ppa. 12050).

5. J0rgensen L.N., Hovm0ller M.S., Hansen J.G., Lassen P., Clark B., Bayles R., Rodemann B., Flath K., Jahn M., Goral T., Czembor J.J., Cheyron P., Maumene C., De Pope C., Ban R., Cordsen Nielsen G., Berg G. IPM strategies and their dilemmas including an introduction to www.eurowheat.org. Journal of Integrative Agriculture, 2014, 13: 265-281 (doi: 10.1016/S2095-3119(13)60646-2).

6. Arraiano L.S., Kirby J., Brown J.K.M. Cytogenetic analysis of the susceptibility of the wheat line Hobbit sib (Dwarf A) to Septoria tritici blotch. Theor. Appl. Genet., 2007, 116(1): 113-122 (doi: 10.1007/s00122-007-0651-9).

7. Arrfiano L.S., Braiding P.A., Debryver F., Brown J.K.M. Resistance of wheat to septoria tritici blotch (Mycosphaerella graminicola) and associations with ideotype and the 1BL-1RS translocation. Plant Pathol., 2006, 55: 54-61 (doi: 10.1111/j.1365-3059.2005.01319.x).

8. McDonald M.C., McDonald B.A., Solomon P.S. Recent advances in the Zymosep-toria tritici—wheat interaction: insights from pathogenomics. Front. Plant Sci., 2015, 6: 102 (doi: 10.3389/fpls.2015.00102).

9. Raman H., Milgate A. Molecular breeding for Septoria tritici blotch resistance in wheat. Cereal Res. Commun., 2012, 40(4): 451-466 (doi: 10.1556/CRC.40.2012.4.1).

10. Takele A., Lencho A., Getaneh W/Ab, Hailu E., Kassa B. Status of wheat Septoria leaf blotch (Septaria tritici Roberge in Desmaz) in South West and Western Shewa Zones of Oromiya Regional State, Ethiopia. Research in Plant Sciences, 2015, 3(3): 43-48.

11. Simon M.R., Cordo C.A., Castillo N.S., Struik P.C., Borner A. Population

structure of Mycosphaerella graminicola and location of genes for resistance to the pathogen: Recent advances in Argentina. International Journal of Agronomy, 2012, 2012: Article ID 680275, (doi: 10.1155/2012/680275).

12. Said A. Epidemics of Septoria tritici blotch and its development over time on bread wheat in Haddiya-Kambata Area of Southern Ethiopia. Journal of Biology, Agriculture and Healthcare, 2016, 6(1): 47-57.

13. Singh P.K., Duveiller E., Singh R.P., Singh S., H e r r e r a - F o e s s e l S.A., Huerta-Espino J., Manes Y., Bonnett D., Dreisigasker S. Characterization of CIMMYT germplasm for resistance to Septoria diseases of wheat. 8th International Symposium on Mycosphaerella and Stagonospora diseases of Cereals. Book of Abstracts. Mexico city, Mexico, 2011: 55.

14. Simon M.R., Perello A.E., Cordo C.A., Larran S., van der Putten P.E.L., Struik P.C. Association between Septoria tritici blotch, plant height, and heading date in wheat. Agron. J., 2005, 97(4): 1072-1081 (doi: 10.2134/agronj2004.0126).

15. Zhang X., Haley S.D., Jin Y. Inheritance of Septoria tritici blotch resistance in winter wheat. Crop Sci., 2001, 41: 323-326 (doi: 10.2135/cropsci2001.412323x).

16. Санин С.С., Санина А.А. Септориоз пшеницы. Диагностика, фитосанитарные наблюдения, управление защитой растений. М., 2013.

17. Санин С.С., Санина А.А., Мотовилин А.А., Пахолкова Е.В., Кор не -в а Л.Г., Ж о х о в а Т.П., Полякова Т.М. Защита пшеницы от септориоза. Защита и карантин растений, 2012, 4: 61-82.

18. Пахолкова Е.В., Сальникова Н.Н., Кур ко в а Н.А. Генетическая структура региональных популяций Mycosphaerella graminicola (Septoria tritici) — возбудителя септориоза пшеницы (Triticum aestivum L.). Сельскохозяйственная биология, 2016, 51(5): 722730 (doi: 10.15389/agrobiology.2016.5.722rus).

19. Коломиец Т.М., Панкратова Л.Ф., Скатенок О.О., Пахолкова Е.В. Создание генбанка источников устойчивости сортов пшеницы к септориозу. Защита и карантин растений, 2015, 7: 44-46.

20. Пахолкова Е.В., Сальникова Н.Н., Акимова Е.А., Санина А.А. Особенности распространения возбудителей септориоза на посевах пшеницы в РФ. Мат. III Международного микологического форума «Современная микология в России», т. 5. М., 2015: 107-108.

21. Пахолкова Е.В. Скорость развития листостебельных инфекций зерновых культур. Защита и карантин растений, 2015, 3: 39-40.

22. Зеленева Ю.В. Методические подходы к выявлению источников устойчивости пшеницы к возбудителю Septoria tritici. Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки, 2008, 13(5): 333-337.

23. Санин С.С., Назарова Л.Н. Фитосанитарная обстановка на посевах пшеницы в Российской Федерации (1991-2008 гг.). Защита и карантин растений, 2010, 2: 70-80.

24. К о ч о р о в , А.С., С а г и т о в А.О., Аубакирова А.Т. Динамика и прогноз развития септориоза пшеницы на востоке Казахстана. Защита и карантин растений, 2013, 9: 44-45.

25. Коломиец Т.М., Пахолкова Е.В., Дубовая Л.П. Отбор исходного материала для создания сортов пшеницы с длительной устойчивостью к септориозу. Методические указания. М., 2017.

26. Giligan C.A. Sustainable agriculture and plant diseases: An epidemiological perspective. Philosophical Transactions of The Royal Society B Biological Sciences, 2008, 363(1492): 74159 (doi: 10.1098/rstb.2007.2181).

27. Bockus W.W., De Wolf E.D., Gill B.S., Jardine D.J., Stack J.P., Bow-den R.L., Fritz A.K., Martin T.J. Historical durability of resistance to wheat diseases in Kansas. Plant Health Progress, 2011, August: 2 August 2011 (doi: 10.1094/PHP-2011-0802-01-RV).

28. Johnson D.A., Wilcoxson R.D. A table of areas under disease progress curves. Texas Agric. Exp. Stn. Tech. Bull., 1981, 1337: 2-10.

29. Макаров А.А., Стрижекозин Ю.А., Соломатин Д.А., Демичева Т.А., Кухтина А.В. Количественная классификация сортов пшеницы по степени расоне-специфической устойчивости к бурой ржавчине. В сб.: Иммунитет сельскохозяйственных культур к возбудителям грибных болезней. М., 1991: 105-110.

30. Вавилов Н.И. Учение об иммунитете растений к инфекционным заболеваниям. Т. 1. Л., 1967.

31. Вавилов Н.И. Происхождение и география культурных растений. Л., 1987.

ФГБНУ Всероссийский НИИ фитопатологии, 143050 Россия, Московская обл., Одинцовский р-н, пос. Большие Вяземы, ул. Институт, вл. 5, e-mail: [email protected], [email protected]

Поступила в редакцию 16 июня 2016 года

Sel'skokhozyaistvennaya biologiya [Agricultural Biology], 2017, V. 52, № 3, pp. 561-569

WHEAT (Triticum L.) CULTIVARS FROM GRIN COLLECTION (USA) SELECTED FOR DURABLE RESISTANCE TO Septoria tritici AND Stagonospora nodorum BLOTCH

T.M. Kolomiets, L.F. Pankratova, E. V. Pakholkova

All-Russian Research Institute of Phytopathology, Federal Agency of Scientific Organizations, 5, ul. Institute, pos. Bol'shie Vyazemy, Odintsovskii Region, Moscow Province, 143050 Russia, e-mail [email protected], [email protected] ORCID:

Kolomiets T.M. orcid.org/0000-0002-1897-2380 Pankratova L.F. orcid.org/0000-0001-7472-1079

The authors declare no conflict of interests

Received June 16, 2016 doi: 10.15389/agrobiology.2017.3.561eng

Abstract

Septoria tritici blotch (STB) or Stagonospora nodorum blotch (SNB) are among the most harmful and economically significant diseases of wheat in the grain growing regions of the world, especially in the countries with a temperate climate. In epiphytotic years the losses from the disease can reach 30-40 %. In Russia the diseases holds a dominant position in a pathogenic complex of fungus diseases of grain crops. In this paper we first determined the parameters of partial resistance in the cultivars of wheat (genus Triticum) from the collection of the Germplasm Resources Information Network (GRIN, USA) using the stable strains of Septoria tritici and Stagonospora nodorum pathogens. The aim of our study was to select wheat varieties with long-term resistance to blotch based on field and laboratory tests. A long-term study (2009-2015) of the disease development on the wheat cultivars from GRIN Collection were conducted at artificial infection in infection nursery (Central region of Russia, Moscow Province). The samples studied belonged to various genetic groups. A total of 20 samples were diploids (2n = 14), 409 samples were tetraploids (2n = 28), 1688 samples were hexa-ploids (2n = 42), and also 397 lines derived from crossing of Triticum aestivum with Aegilotriticum were tested. The area under disease progress curve was determined, and the index of resistance (IR) was calculated. The cultivars, that characterized by slow development of the disease in the field, i.e. with high-and middle IR, were selected for laboratory studies. The plants were grown in artificial climate chambers till the 3rd leaf fully unfolded. Pieces of leaves were inoculated by a drop of spore suspension of S. tritici (4 isolates) or St. nodorum (4 isolates), 10 replications per each variety-to-pathotype combination. The samples were grouped according to the latent period length and size of infectious spots. As a result, 191 samples of T. aestivum subsp. aestivum and a sample of T. aestivum subsp. spelta with a high index of resistance to the disease were selected among hexaploid wheat; 16 samples were found in tetraploid wheat, including 8 samples of T. turgidum subsp. durum, 2 samples of T. turgidum subsp. turgidum, 3 samples of T. turgidum subsp. dicoccon, 3 samples of T. timopheevii subsp. timopheevii; and 4 samples were selected from diploid wheat T. monococcum subsp. aegilo-poides. Eleven lines derived from crossing of T. aestivum and Aegilotriticum sp. showed the slowed-down in the disease development. The selected hexaploid wheat cultivars were mostly from North American ecology-geographical group of T. aestivum subsp. aestivum, including 77 cultivars from the USA and 18 — from Canada (34.5 % in total). Selected tetraploid wheat samples of T. turgidum subsp. durum were from North and Central America, and those of T. turgidum subsp. turgidum, T. timopheevii subsp. timopheevii and T. turgidum subsp. dicoccon from Europe and Asia. The samples from Iraq and Hungary with a high index of blotch resistance were found among diploid wheat T. monococcum subsp. aegilopoides. The synthetic lines of wheat from the USA and Mexico were also characterized by a slowed-down development of the disease. Thus the wheat cultivars with partial resistance have been revealed, including 10 cultivars with partial resistance to Septoria tritici blotch and 40 cultivars — to Stagonospora nodorum blotch. The accessions PI 494096 Tadinia, Cltr 17904 Owens, Cltr 15645 II-62-4 (USA), VIR 63915 Flame (England), Cltr 14492 Azteca, PI 520555 Alondora 'S' (Mexico), PI 404115 Timson (Australia), Cltr 11765 Chinese 166 (Germany), PI 422413 CNT 1 (Brazil), PI 168724 Benvenuto, Cltr 15378 Piamontes, PI 344468 Piamontes Inta (Argentina), PI 306551 2944 (Romania), PI 355706 69Z5.715 (Azerbaijan), PI 355560 SK 1B (Switzerland), PI 94743 290 (Russia) are of special interest for breeding as a source of long term resistance.

Keywords: Septoria tritici blotch, STB, Stagonospora nodorum blotch, SNB, partial resistance, long-term resistance, Triticum L., diploid, tetraploid and hexaploid wheat, synthetic lines, the Germplasm Resources Information Network (GRIN) Collection.

Научные собрания

4th WATER RESEARCH CONFERENCE: THE ROLE OF WATER TECHNOLOGY INNOVATION IN THE BLUE ECONOMY (10-13 September 2017, Crowne Plaza Kitchener-Waterloo)

Information: https://www.elsevier.com/events/conferences/water-research-conference