CC BY
30СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
СТЕБЛЕВАЯ РЖАВЧИНА ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ: ОЦЕНКА
И ОТБОРЫ РЕЗИСТЕНТНЫХ ФОРМ Ыдырыс А.А.1, Сарбаев А.Т.2, Дубекова С.Б.3, Жасакпаев Е.С.4
1Ыдырыс Айкерим Асылбеккызы - магистр, научный сотрудник;
2Сарбаев Амангельды Таскалиевич - доктор сельскохозяйственных наук, академик, Академия сельскохозяйственных наук Республики Казахстан, заведующий лабораторией;
3Дубекова Салтанат Бакытжановна - магистр, младший научный сотрудник;
4Жасакпаев Ерлан Сагатович - магистр, младший научный сотрудник, лаборатория иммунитета и защиты растений, Казахский научно-исследовательский институт земледелия и растениеводства, г. Алматы, Республика Казахстан
Аннотация: исследования (2014 - 2016 гг.) проведены на искусственно -инфекционном фоне, где ежегодно испытывается свыше 3 тыс. сортообразцов озимой и яровой пшеницы. Определена устойчивость сортов и линии яровой пшеницы к бурой или листовой (Puccinia recondita Desm.) и стеблевой ржавчине (Puccinia graminis f.sp. tritici).
Ключевые слова: яровая пшеница, стеблевая ржавчина пшеницы, оценка, отбор.
УДК:632.4: 633.11 «321»
Введение. В связи с происходящими изменениями климата и эволюционным процессом во всем мире наблюдается появление и быстрое распространение новых, высоковирулентных рас. На посевах пшеницы наблюдается усиление угрозы от разрушительных болезней, включая Ug99 стеблевой ржавчины пшеницы. Она является одной из самых вредоносных видов. При эпифитотийном развитии болезни потери урожая могут достигать 50-70%. Так в 1999 г. в Уганде была обнаружена новая агрессивная раса Ug99, хотя имеются сведения о том, что данная раса могла присутствовать в Кении ещё с 1993 г. Расе присвоили название, основываясь на северо-американской номенклатурной системе TTKS, а позднее - TTKSK. Данная раса обладает уникальными вирулентными свойствами. Ныне известно, что ни одна другая разновидность стеблевой ржавчины не может преодолевать такое количество генов сопротивляемости пшеницы, включая очень важный ген Sr31 [1]. Позже (2000 г.) был преодолен и ген Sr21. Это способствовало появлению новой расы Ug99 - TTKSF в Южно-Африканской Республике (2000) и Зимбабве (2009), позднее (в 2010 г.) появилась раса TTKSF+. Впоследствии распространения данная раса проникла в Кению (TTKSK, 2001; PTKST, 2008; PTKSK, 2009), Эфиопию (TTKSK, 2003; PTKSK, PTKST, 2007), Йемен (TTKSK, 2006), Судан (TTKSK, 2006), Иран (TTKSK, 2008) и Танзанию (TTKSK, TTKST). Позднее с преодолением гена Sr24 появились расы Ug99+Sr24 в Кении (TTKST, 2006), Южно-Африканской Республике (TTKSP, 2007; PTKST, 2009), Эритреи (TTKST, PTKST, 2010), Мозамбике (PTKST, 2010) и в Зимбабве (PTKST, 2010). Преодолен и ген Sr36 (Ug99+Sr36, TTTSK) на посевах пшеницы Кении (2007) и Танзаний (2009). Вирулентные расы к SrTmp были обнаружены в образцах собранных из Восточной Африки (TTKTK, TTKTT, 2014), имеются сведения преодоления данного гена в Кений (TTKTK, TTKTT, 2015) [2].
Несмотря на значительный прогресс в борьбе с этим заболеванием возбудитель продолжает развиваться и мигрировать в новые районы. По имеющимся оценкам, 80-90% мировых угодий пшеницы являются уязвимыми к Ug99 [2, 3].
Появление новых разновидностей расы Ug99 показывает стремительное развитие возбудителя и вызывает особую озабоченность в связи с вероятностью возникновения
эпидемии огромных масштабов, способной уничтожить урожай пшеницы в различных регионах мира.
Наши исследования проводились на искусственно-инфекционном фоне с целью оценки и отбора устойчивых генотипов пшеницы к стеблевой ржавчине для дальнейшей селекционной проработки. Проведены иммунологические исследования по выявлению новых источников устойчивости к данной болезни.
Материалы и методы. Исследования проведены в условиях искусственного-инфекционного фона лаборатории иммунитета и защиты растений Казахского научно-исследовательского института земледелия и растениеводства в 2014-2016 гг. Метеорологические условия были различны по тепло и влагообеспеченности.
Инокуляцию сортообразцов приурочивали к фазе выхода в трубку - начале колошения уредоспорами гриба P. graminis с нагрузкой 20 мг спор/м2. В качестве инокулюма использована местная популяция стеблевой ржавчины.
Для усиления создаваемого фона и накопления инфекции, через каждый 20 сортообразцов в качестве стандарта посеяны восприимчивые сорта Казахстанская 10 и Morocco. При этом интенсивность поражения сортов-индикаторов достигала 80-90%, что способствовало объективности проводимых оценок и отборов.
Объектами исследования являлись сибирская коллекция сортов и линий яровой пшеницы питомника Sr-Ug99, состоявшего из 165 сортообразцов программы КАСИБ (Казахстанско-сибирская сеть по улучшению яровой пшеницы). В коллекции были и перспективные линий, выделенные из сорта Омская 37 включенная во многие селекционные программы, такие как КАСИБ и HLWSN. Данный сорт обладает устойчивостью к мучнистой росе и бурой ржавчине. Имеются сведения об устойчивости данного сорта и к стеблевой ржавчине, в том числе и к расе Ug99. Комплексная устойчивость этого сорта сочетается с высокой урожайностью и способностью формировать высококачественное зерно [4].
Учет болезни осуществляли с момента первичного проявления, последующие с интервалом 10 суток до молочно-восковой спелости зерна. Фитопатологические и иммунологические параметры, оценки испытываемых сортов по типу реакции растений на устойчивость к возбудителю стеблевой ржавчине оценивали в баллах по шкале Stakman E.C., Levine [5], степень поражения растений - в % по шкале Peterson R.F. [6].
Результаты исследований. В годы исследования среди испытанных сортов и линий яровой пшеницы проведена оценка с последующим отбором по устойчивости к стеблевой ржавчине. В период исследования на отобранных образцах дополнительно проведена оценка по устойчивости к бурой ржавчине [7].
В 2015 году изучены все 165 номеров питомника Ug99, из которых на искусственно-инфекционном фоне отобрано 57 образцов по устойчивости к стеблевой ржавчине. В 2016 году из отобранных номеров устойчивость к стеблевой ржавчине проявили только 37 номеров. При этом выяснилось, что остальные 20 сортообразцов раннее проявившие устойчивость потеряли свою устойчивость на следующий год испытания. У большинства выделившихся в 2015 году сортообразцов резистентность характеризовалась в пределах 20-40MR.
Таблица 1. Результаты оценки по устойчивости к стеблевой ржавчине (Алматинская область, 2015 - 2016 гг.)
Наименование Ржавчина, %/ тип Наименование Ржавчина, %/ тип
стеблевая т бурая (Ьг) стеблевая бурая №) (Ьг)
2015 2016 2015 2016
0ш8кауа 37 50М Б 50М Б 0Я Еп1г.23334 30М Я 10М Я 0Я
0ш8кауа 41 (8790) 20М Я 10М Б 10МБ Ьи1е8сеш 23419 40М Я 10М Я 0Я
Т.1 - 173 10Я 20М Я 0Я 0ш.20/и110//Ь. 444/3/Лк1уиЪе/4 /Ь.444 20М Я 10М Б 60Б
Ьи1е8сеш 7-04-4 40М Я 20М Б 20Б LrSpGg№18/Lu 1.62-96 10М Я 20М Б 0Я
Ьи1е818еш 7-04-6 20М Я 20М Я 0Я Ь196 20М Я 10Я 0Я
Шезсеш 7-04-10 30М Я 20М Я 40Б Ь199 40М Я 40М Б 0Я
Щебета 120-04-7 40М Я 10М Б 0Я Ь12 60М Я 10М Б 0Я
Ьи1е8сеш 160-0010 20М Я 20М Я 0Я Ь200 40М Я 30М Б 0Я
Щебета 240-04-9 30М Я 10М Б 0Я Ь656 60М Я 10Я 0Я
Ьи1е8сеш 220-0375 40М Я 20М Я 0Я Ь485 60М Я 10Я 0Я
Ьи1е8сеш 242-972-18 40М Я 40М Я 10МБ Ь699 60М Я 10Я 0Я
Ьи1е8сеш 242-972-21 40М Я 10М Я 10МЯ Е8Йуиш 542 50М Я 10М Б 0Я
Ьи1е8сеш 242-972-26 20М Я 10М Я 0Я Е8Йуиш 851 40М Я 30М Б 0Я
Ьи1е8сеш 242-972-30 20М Я 20М Я 60Б Екааа 116 40М Я 20М Б 0Я
Ьи1е8сеш 242-972-31 10М Я 10Я 0Я Ле8Йуиш 887 40М Я 20М Б 0Я
Ьи1е8сеш 242-972-32 20М Я 10Я 0Я Ле8Йуиш 947 60М Я 10М Б 30Б
Ьи1е8сеш 242-972-34 10М Я 20М Я 0Я Екааа 139 60М Я 10М Я 0Я
Ьи1е8сеш 310-0010 10Я 40М Б 0Я Е-607 5Я 0Я 0Я
Ьи1е8сеш 242-972-42 20М Я 30М Б 0Я Е-618 10Я 5Я 10МЯ
Ьи1е8сеш 242-972-45 40М Я 10М Б 0Я Ьи1е8сеш 307/97-7 30М Я 30М Я 40Б
Ьи1е8сеш 307-97-7 30М Я 10М Б 30Б 212-02 40М Я 40М Я 0Я
Ш^сеш 310-00-1 40М Я 20М Б 0Я 160/00-10 40М Я 30М Я 40МЯ
Ьи1е8сеш 310-00-2 40М Я 10М Б 0Я К-БКЛ1-74287 10Я 10Я 0Я
Ьи1е8сеш 310-0010 30М Я 20М Я 0Я 1Я-25 10Я 10М Я 50Б
Ьи1е8сеш 363-96-4 20М Я 20М Я 40МБ 1Я-43 20М Я 20М Я 30МБ
Lutescens 532-0013 20M R 20M R 60MS IR-38 10R 10R 0R
Line 3862-5 40M R 20M R 0R IR-48 20M R 20M R 30MR
Lutescens 23528 20M R 20M R 50S IR-49 10M R 10M R 20MR
BC2 Eritr.59/Lut. 50M R 20M S 60M S
20639(1981) er.22912 0R st. Morocco 80S 90S
BC2 Eritr.59/Lut. 50M R 30M R st.
20639(1981) er.22915 0R Казахстанская-10 80S 80S
Как известно, сорт яровой мягкой пшеницы Омская 37 селекции СибНИИСХ характеризуется устойчивостью к грибным патогенам. Поражаемость данного сорт стеблевой ржавчиной достигала до 50MS, что свидетельствует о восприимчивости данного сорта к местной популяции стеблевой ржавчины. Однако, сорт проявил устойчивость (0R) к бурой ржавчине. В том числе большинство линий (Lutescens 22003-75; Lutescens 242-97-2-18; Lutescens 242-97-2-21; Lutescens 242-97-2-26; Lutescens 242-97-2-30; Lutescens 242-97-2-31; Lutescens 242-97-2-32) данного сорта проявили устойчивость и умеренную устойчивость к бурой и стеблевой ржавчине.
По данным В.П. Шаманина [8], в коллекции образцов пшеницы КАСИБ идентификация генов устойчивости к стеблевой ржавчине с использованием молекулярных маркеров показала наличие генов Sr31, Sr25 (Omskaya 37; Omskaya 41; Lutestsens 7-04-6; Lutescens 242-97-2-26; Lutescens 242-97-2-30; Lutescens 242-97-2-31); Sr31 (Lutescens 7-04-10; Lutescens 197-04-7; Lutescens 242-97-2-21); Sr25 (L485); Sr57 (212-02) на вышеуказанных сортообразцах.
В годы исследования сорта и линии ранее проявившие устойчивость к стеблевой ржавчине Omskaya 41, Lutescens 7-04-04, Lutescens 120-04-9, Lutescens 310-00-10, Lutescens 242-97-2-42, Lutescens 242-97-2-45, Lutescens 307-97-7, Lutescens 310-00-1, Lutescens 310-00-2, BC2 Eritr.59/Lut.20639(1981) er.22912,
0m.20/irt.10//L.444/3/Aktyube/4/L.444, LrSpGg№18/Lut.62-96, L199, L12, L200, Estivum 542, Estivum 851, Ekada 116, Aestivum 887 и Aestivum 947утратили свою устойчивость.
В первый год изучения в сортообразцах Lutescens 310-00-1, IR-25 пустулы стеблевой ржавчины не наблюдались. На следующий год на сортообразцах было отмечено поражение в умеренной степени. Также, было отмечено восприимчивость сортов L-610, Lutescens 899, Ekada 121, Fiton 204, Apasovka в максимальной степени до 70-80%.
Таким образом, отобраны резистентные к стеблевой ржавчине сортообразцы. Устойчивостью и умеренной устойчивостью выделились 36 номеров. И в том числе формы E-607, E-618, K-SRAI-74287 и IR-38 предоставляют ценность для селекции.
Список литературы
1. Singh R.P., Hodson D.P., Huerta-Espino J., Jin Y., Njau P., Wanyera R., Herrera-Foessel S.A., Bhavani S., Singh D., Singh P.K. Global Status of Ug99 Spread and Efforts to Mitigate the Threat. nternational Conference on Wheat Stem Rust Ug 99 A Threat to Food Security. Held at National Agriculture Science Complex, November 6-8, 2008. P. 4-11.
2. Ug99. Wikipedia. The free encyclopedia. [Electronic resource]. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Ug99/ (date of access: 25.03.2014).
3. Arnason Robert. Old war against stem rust rages on. The Western Producer. [Electronic resource]. URL: http://www.producer.com/2015/08/old-war-against-stem-rust-rages-on/ (date of access: 20.08.2015).
4. Белан А.И., Россеева Л.П., Россеев В.М., Бадаева Е.Д., Зеленский Ю.И., Блохина Н.П., Шепелев С.С., Першина Л.А. Изучение хозяйственно ценных и адаптивных признаков у линий сорта яровой мягкой пшеницы Омская 37, несущих транслокации 1RS.1BL и 7DL-7Ai.
5. Stakman E. C. and Levine M.N. The determination of biologic forms of Puccinia graminis on Triticum spp. Stn. Bull. Minn., 1922. Agric. Exp. Stn. 8.
6. Mains E.B., Jackson H.J. Physiological specialization the leaf rust wheat (P. triticina Erikss.) // Phytopathology 16, 1926. P. 89-120.
7. Peterson R.F., Campbell A.B., Hannah A.E. A diagrammatic scale for estimating rust intensity on leaves and stems of cereals // Canad. J. Res., 1948. V. 26. P. 496-500.
8. Шаманин В.П., Потоцкая И.В., Клевакина М.В. Оценка Сибирской коллекции яровой мягкой пшеницы на устойчивость к стеблевой ржавчине в условиях южной лесостепи Западной Сибири. Вестник Казанского ГАУ. № 2, 2016. С. 55-59.
