CC BY
41
УДК 633.16:631.52:581.2
Устойчивость к ринхоспориозу местных форм ячменя из Восточно-Азиатского региона
О.Н. СОБОЛЕВА,
младший научный сотрудник
отдела генетики Всероссийского
НИИ растениеводства
имени Н.И. Вавилова
Г.С. КОНОВАЛОВА,
старший научный сотрудник
отдела генетики
e-mail: [email protected]
Среди местных форм различных сельскохозяйственных культур зачастую находят источники адаптивно ценных признаков, в том числе и доноров новых генов устойчивости к заболеваниям. Одним из центров происхождения культурного ячменя является регион Восточной и Юго-Восточной Азии [1, 2]. Цель работы -изучение в лабораторных и полевых условиях устойчивости к Rhyncho-sporium secalis Oud. староместных образцов ячменя мировой коллекции ВИР из Восточно-Азиатского региона.
Поиск эффективных источников устойчивости к ринхоспориозу проводили среди 1023 образцов ячменя из Китая, Индии, Пакистана, Непала, Кореи и Монголии. Для инокуляции растений в лабораторных и полевых условиях использовали изоляты и моноклоновые культуры R. secalis, собранные в Ленинградской области, на Северном Кавказе, в Узбекистане, Сирии, Канаде. Изоляцию, клонирование и культивирование гриба проводили по оригинальной методике [4] на картофель-но-глюкозном агаре (КГА). Растения заражали суспензией гриба из изо-лятов и моноклоновых культур разных популяций R. secalis. Каждый год использовали обновленный по составу инокулюм гриба.
При оценке ювенильной устойчивости использовали лабораторный метод инокуляции отрезков листьев ячменя [3], помещенных на поверх-
% It
Шпы реакций отрезков листьев ячменя на заражение Я. зееаИз в лабораторных условиях
ность агара (1 %), содержащего бен-зимидазол (50 мг/л). В качестве восприимчивого контроля брали сорт СатЬппив. Типы реакции растений учитывали через 21 день после инокуляции по 5-балльной шкале: баллы 0, 1, 2 относили к реакции устойчивости, 3 и 4 - к реакции восприимчивости. В полевых условиях растения в фазе кущения - начала выхода в трубку опрыскивали споровой суспензией патогена и накрывали полиэтиленовой пленкой на 12 ч для создания влажной камеры. Для инокуляции использовали смешанную суспензию спор гриба (500 тыс/мл) из изолятов и моноклоновых культур разных популяций Я. ввааНв (Северный Кавказ и Северо-Запад России). Первый учет типов реакций растений проводили через 15 дней, второй - через месяц после заражения. Развитие болезни оценивали по 6-балльной шкале: баллы 0, 1, 2 относили к реакции устойчивости, 3, 4, 5 - к реакции восприимчивости.
Одновременно в каждом опыте оценивали устойчивость набора из
15 тест-сортов - почти изогенных линий ячменя (NILs) с известными генами устойчивости [5] и входящих в этот набор 3 контролей (восприимчивого сорта Annsofie, сорта Dig-дегсор со средней устойчивостью и устойчивого сорта Livet). Почти изо-генные линии были любезно предоставлены шведским ученым Морте-ном Расмусеном.
В лабораторных условиях большинство образцов было восприимчиво к R. secalis (см. рисунок). Возможно, среди них были такие, которые оказались бы устойчивыми или частично устойчивыми в полевых условиях, но из-за технических сложностей мы не могли оценить все коллекционные образцы ячменя в поле на искусственном инфекционном фоне. Так, при оценке устойчивости почти изогенных линий некоторые из них (NIL 5, 15) в лабораторных условиях были восприимчивы к R. secalis, а в фазе флаг-листа проявляли частичную устойчивость к одним и тем же изолятам гриба. Эти данные согласуются с результатами Ксе и Вальвока [6, 7]. Сорта Ledis и Tukwa в Канаде, сорт Franklin в Австралии на стадии проростков поражались изолятами гриба, а на стадии взрослого растения проявляли устойчивость к этим же изолятам. Изменения в реакции растения на внедрение патогена авторы объясняют действием генов растения, которые «включаются» на определенной стадии его развития.
Данные по количеству устойчивых образцов ячменя (балл поражения 1, 2), выделенных в лаборатории, при-
Таблица 1
Образцы ячменя, устойчивые к ринхоспориозу в лабораторных _условиях_
Происхождение Общее число образцов Среди них устойчивых
число %
Китай 433 65 15
Пакистан 86 16 18,6
Монголия 211 27 12,8
Индия 240 30 12,5
Непал 25 2 8
Корея 28 1 3,6
ведены в табл. 1. Наибольшее число форм с ювенильной устойчивостью обнаружено среди образцов из Китая и Пакистана.
Выделенные в лаборатории устойчивые образцы оценили в поле на искусственном инфекционном фоне. Многие из них, устойчивые на стадии проростков, во взрослом состоянии оказались среднеустойчивыми или восприимчивыми. По всей видимости, это связано с тем, что эффективные в стадии проростков гены «не
Таблица 2 Образцы ячменя, устойчивые к ринхоспориозу в полевых условиях
№ no каталогу ВИР Происхождение Число лет исследований Поражено листовой поверхности (%)
15868 Китай 7 0-15
3307 « 7 0
18989 « 7 0 (30-70)*
18986 « 7 0-10
18529 « 5 0
18398 « 4 0
18399 « 4 0-5
22430 « 5 0-5
15579 « 5 0-7
16231 « 5 0-10
16169 « 6 0-5
3481 « 6 0-5
16233 « 7 0-7
27205 « 7 0-7
19109 Индия 6 0
3288 « 6 0 (15-20)*
27768 « 8 0
29108 « 4 0-7
19754 « 4 0-5
10566 « 4 0-5
10499 « 0-7
605581 Пакистан 4 0-10
605596 « 4 0
605610 « 4 0
605617 « 4 0
605623 « 4 9
605624 « 4 0
605628 « 4 0
605630 « 4 0
605630 « 4 0
5988 « 4 0-25
26507 Корея 5 0 (20-30)*
25660 Непал 5 0
* Гетерогенные по устойчивости образцы ячменя.
работают» в фазе взрослого растения. В табл. 2 представлена характеристика образцов ячменя, проявлявших устойчивость при инокуляции грибом в течение 3-7 лет исследований. Образцы к-3288 из Индии, к-26507 из Кореи, к-18989 из Китая гетерогенны по изучаемому признаку, то есть отдельные растения характеризовались частичной устойчивостью или восприимчивостью к ринхоспориозу. Для дальнейшего изучения использовали семена, собранные со здоровых растений.
В 2008-2009 гг. наблюдали сильное поражение ячменя R. secalis. Утратили устойчивость многие образцы и почти изогенные линии ячменя, которые были устойчивы к разным популяциям гриба в течение предыдущих лет изучения. Усиление развития болезни,вероятно,было выз-
вано благоприятными для нее условиями (прохладное, дождливое лето) и составом инокулюма.
Наши многолетние (2003-2009 гг.) исследования почти изогенных линий показали, что степень поражения ринхоспориозом некоторых линий с генами устойчивости (Яге 1, 5, 12, 14, 15) была практически одинаковой в течение всех лет изучения, а на линиях с генами Яге 4, 6, 7, 11 со временем наблюдалось усиление развития болезни. У линий с генами устойчивости Яге 4, 6, 7, 9 поражались лишь отдельные растения, при этом развитие болезни на них значительно увеличилось в 20082009 гг. В настоящее время можно утверждать, что единственным эффективным геном устойчивости ячменя к ринхоспориозу в Северо-Западном регионе РФ является ген Яге 9.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вавилов Н.И. Центры происхождения культурных растений. - Л. : Тип. им. Гутенберга, 1926. 248 с.
2. Жуковский П.М. Мировой генофонд растений для селекции (метацентры и эндемичные микрогенцентры). - Л.: Наука, 1970. 88 с.
3. Коновалова Г.С., Макарова И.Г., Брискина О.С., Афанасенко О.С. Лабораторный метод скрининга устойчивых к ринхоспориозу сортов ячменя // В кн. «Научные проблемы создания новых сортов с.-х. культур, адаптированных к современным условиям производства и переработки». - СПб. 1998. с. 32-35.
4. Коновалова Г.С. Изменчивость возбудителя ринхоспориоза ячменя при бесполом размножении. Методические указания. - ГНЦ РФ ВИР, 2003, 29 с.
5. MacKey J., Magnus H., Bjшmstad A., Tekauz A., Jensen A., Patil V. Near-Isogenic lines for resistance to scald (Rhynchosporium secalis) in the barley cultivar «Ingrid»// Barley genetics, 2000, Vol. VIII, p. 139-140.
6. Xue A.G., Burnett P.A., Helm J., Rossnagel B.G. Variation in seedling and adult-plant resistance to Rhynchosporium secalis in barley // Can. J. Plant Pathology, 1995, Vol. 17, p. 46-48.
7. WallworkH., Scott L., Davies P., Williams K., Cheong J. The use differential isolates of Rhynchosporium secalis to determine resistance to scald in barley // Proceed. of the second Int. workshop on barley leaf blight, ICARDA, 2002, p. 311-318.
Аннотация. В результате изучения 1023 образцов ячменя коллекции ВИР из Юго-Восточной Азии выделили 33 устойчивых к R. secalis формы. Различия в степени устойчивости свидетельствуют о возможной неидентичности генов, контролирующих устойчивость этих образцов к возбудителю ринхоспориоза ячменя. Многолетнее изучение близко изогенных линий ячменя (NILs) с известными генами устойчивости показало, что эффективным геном устойчивости к R. secalis в Северо-Западном регионе РФ является ген Rrs 9.
Ключевые слова. Ринхоспориоз, ячмень, устойчивость.
Abstract. One thousand and twenty three samples from South-East Asia were screened for scald resistance in laboratory at inoculation of leaf segments and in the field under artificial infection. At all 33 samples resistant to R. secalis were identified. Differences in the resistance expression indicate to possible nonidentity of genes controlling the trait. Evaluation of the resistance in near-isogenic lines during many years under laboratory and field conditions has shown that gene for the resistance Rrs 9 is effective one in North-West region of Russia.
Keywords. Scald, barley, resistance.
