CC BY
64
УДК 632.938.1
Устойчивость популяций и линий яровой мягкой пшеницы челночной селекции СИММИТ к наиболее опасным патогенам
М.И. КИСЕЛЕВА,
старший научный сотрудник
Всероссийского НИИ фитопатологии
Т.М. КОЛОМИЕЦ,
ведущий научный сотрудник
Н.С. ЖЕМЧУЖИНА,
старший научный сотрудник
e-mail: [email protected]
Наиболее распространенными и вредоносными болезнями пшеницы как в России, так и во всем мире являются бурая (Puccinia triticina Eriks.), стеблевая ржавчина (P. gra-minis Pers.) и мучнистая роса (Blumeria graminis (DC.) Speer f. sp. tritici Marchal.).
В центральных районах возделывания пшеницы в России доминирующее положение занимает бурая ржавчина [1]. Основными причинами ее распространения и вредоносности являются генетическая однотипность возделываемых сортов пшеницы и бесконтрольное использование на больших площадях сортов с генами расоспецифической устойчивости. Селекция в этом направлении обедняет генофонд местных сортов пшеницы, адаптированных к неблагоприятным биотическим и абиотическим факторам. Доля близкородственных сортов в ареалах возделывания превышает 50 %. Генетическая однородность пшеницы обусловливает ее восприимчивость к патогену [1, 4].
В последние годы с появлением новых агрессивных рас бурой и стеблевой ржавчины и возделыванием восприимчивых сортов пшеницы возможно увеличение потерь урожая яровой пшеницы [3, 7].
В настоящее время в рамках международной программы Казахстан-
ско-Сибирской сети улучшения пшеницы (КАСИБ) по проекту Международного центра улучшения кукурузы и пшеницы (СИММИТ) ведется работа по созданию высокоурожайных сортов яровой пшеницы, сочетающих устойчивость к засухе и болезням [5]. Челночная селекция - одно из перспективных ее направлений, подразумевающих вовлечение в гибридизацию новых источников хозяйственно ценных признаков из мирового генофонда. Ежегодно в Сибирском питомнике челночной селекции (СПЧС) изучается от 360 до 1 тыс. линий и гибридных популяций яровой мягкой пшеницы [7].
Метод челночной селекции позволяет проводить более эффективную оценку исходного материала в контрастных условиях Мексики, Кении и Западной Сибири и отбирать наиболее конкурентные гибридные популяции яровой мягкой пшеницы, устойчивые к широкому спектру рас стеблевой и бурой ржавчины [5, 6]. Обмен материалом между СИММИТ, научными учреждениями Казахстана и Западной Сибири дает возможность вовлекать в гибридизацию новые перспективные источники хозяйственно ценных признаков из мирового генофонда и создавать сорта яровой пшеницы с долговременной устойчивостью к болезням.
Изучениеустойчивости образцов пшеницы к наиболее опасным болезням ежегодно проводится во многих исследовательских центрах России и Казахстана, в том числе во ВНИИФ [2, 7].
В 2013-2014 гг. нами была прове-
дена оценка образцов лучших популяций и линий яровой мягкой пшеницы из питомников челночной селекции СИММИТ-КАСИБ, проявивших устойчивость к бурой ржавчине в полевых питомниках Западной Сибири и Казахстана.
Образцы испытывали на искусственном инфекционном фоне бурой ржавчины и на естественном -стеблевой ржавчины и мучнистой росы в инфекционном питомнике ВНИИФ.
Для создания искусственного фона бурой ржавчины использовали смесь патотипов P. triticina московской популяции, содержащую гены вирулентности рр 1,2а, 2b, 2c, 3a, 3ka, 3bg, 10, 11, 14a, 14b, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 23, 25, 26, 27+31, 28, 30, 32, 33, 36, 40, 44, B.
Степень поражения бурой и стеблевой ржавчиной оценивали по международным шкалам [8, 10].
Уровень поражения растений мучнистой росой определяли по модифицированной шкале Сари и Прескотта (1975), где R - устойчивость (интенсивность поражения растений от 0 до 10 %); М - промежуточный тип (интенсивность поражения растений от 11 до 30 %); S - восприимчивость (интенсивность поражения растений от 31 % и выше). Устойчивость каждого образца пшеницы характеризовали по максимальному значению поражения за период вегетации [9].
В качестве стандарта восприимчивости к ржавчинным грибам и мучнистой росе использовали линию Хакасская.
В 2013 г была проведена оценка устойчивости 255 популяций и линий яровой мягкой пшеницы из коллекций Научно-производственной фирмы «Фитон», Карабалыкской сельскохозяйственной опытной станции (Карабалыкский район Ко-станайской области Республики Казахстан) и Омского государственного аграрного университета в условиях инфекционного питомника ВНИИФ. Отобранные по устойчиво-
4 Защита и карантин растений № 10, 2015
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА
Таблица 1
Распределение образцов яровой мягкой пшеницы из коллекции КАСИБ по устойчивости к бурой ржавчине в питомнике ВНИИФ (Московская область)
Коллекция, из которой получены образцы Общее число образцов (шт.) Число образцов (%)
устойчивых с высоким уровнем частичной устойчивости с умеренным и слабым уровнем частичной устойчивости восприимчивых
2013 г. 2014 г. 2013 г. 2014 г. 2013 г. 2014 г. 2013 г. 2014 г. 2013 г. 2014 г.
НПФ «Фитон» - 55 - 72,7 - 21,8 - 5,5 - 0
КСХОС 93 37 49,4 83,8 25,8 10,8 12,4 5,4 12,4 0
ОмГАУ 162 29 64,3 96,6 21,7 3,4 8,6 0 5,4 0
Всего: 255 121 56,8 84,3 25,1 12,2 9,8 3,5 8,3 0
сти образцы повторно оценивали на устойчивость к бурой ржавчине в 2014 г.
В оба года испытаний интенсивное развитие инфекции (при первых учетах 40-60 %, при последующих - 80-100 %) наблюдали только на растениях линии Хакасская.
При полевых испытаниях в 2013 г более половины (56,8 %) образцов оказались устойчивыми к бурой ржавчине и 25,1 % обладали высоким уровнем частичной устойчивости.
В 2014 г. практически все испытываемые образцы проявили устойчивость к бурой ржавчине. Более 80 % образцов отнесены к группе с ра-соспецифической устойчивостью, остальные характеризовались замедленным развитием болезни (табл. 1).
Коллекции ОмГАУ и КСХОС частично были представлены гибридами, полученными от скрещивания диких форм Т. сИсоссоп и Ае. вци-аггова, и их реакция на бурую ржавчину в условиях Московской области была сходной. Большинство образцов обладало расоспецифи-ческой устойчивостью к московской популяции патогена. В целом, на листьях этих растений либо не обнаруживались симптомы болезни, либо в отдельных случаях отмечались хлорозы. На отдельныхобраз-цах развитие болезни было замедленным, что выражалось в наличии пустул восприимчивого типа и низком уровне развития заболевания. Во время последнего учета интен-
сивность проявления болезни на этих образцах составила 10-40 %.
В 2014 г. на фоне сильного заражения восприимчивого контроля 72,7 % образцов НПФ «Фитон» проявляли расоспецифическую устойчивость и сохраняли иммунность и высокую устойчивость к бурой ржавчине в течение всего периода вегетации. На отдельных образцах развивались пустулы устойчивого типа с конечной интенсивностью поражения до 25 %.
Популяции и линии яровой мягкой пшеницы, обладающие частичной устойчивостью, на протяжении всего периода вегетации формировали пустулы восприимчивого типа с максимальным развитием болезни до 40 %. Относительный индекс ПКРБ у этих образцов изменялся от 0,12 до 0,2.
Особого внимания заслуживали образцы, проявившие устойчивость к популяции гриба на протяжении всего вегетационного периода. Это -Любава 5, Фитон 122, Фитон 127, Фитон 128, Фитон 82, ЧС-9-34-15, Фитон 86, Фитон 87, Фитон 43/21,
Фитон 43/22, Фитон 43/54, Фи-тон 802, Фитон С-54, Фитон С-58, ЧС-8-24-13, Экада 113, Экада 186, Экада 189, Экада 196, Экада 109, Экада 197, Экада 198, Экада 203, ЧС-10-172, ЧС-10-176, ЧС-9-2-2 и др.
Появление стеблевой ржавчины на испытываемых образцах пшеницы в 2013 и 2014 гг. наблюдали только в конце вегетации. Как правило, первые признаки появления болезни были отмечены на растениях восприимчивой линии Хакасская в фазе молочно-восковой спелости. Мелкие точечные пустулы образовывались в верхней части стеблей Щ 5R).
При последующих учетах интенсивность развития возбудителя стеблевой ржавчины на линии Хакасская возрастала до 25MR-40MS, в то время как на образцах пшеницы челночной селекции болезнь либо не отмечали, либо отмечали слабое развитие (TR, 5R, 10R). В 2013 г. симптомы Р. дгат1п1в обнаруживали не только на стеблях, но и на листьях, в то время как
Таблица 2
Устойчивость образцов яровой мягкой пшеницы из питомников челночной селекции СИММИТ к мучнистой росе на естественном фоне заражения (ВНИИФ)
Коллекция, из которой получены образцы Общее число образцов (шт.) Число образцов (%) по типам устойчивости
R м S
2013 2014 2013 2014 2013 2014 2013 2014
НПФ «Фитон» - 55 - 0 - 14,5 - 85,5
КСХОС 93 37 0 0 40,8 0 59,2 100
ОмГАУ 162 29 0 0 73,5 27,6 26,5 72,4
Всего по СИММИТ: 255 121 0 0 57,2 13,2 42,8 86,8
в 2014 г. инфекция развивалась только в верхней части стеблей. Дальнейшее развитие стеблевой ржавчины не происходило из-за естественного созревания растений.
В 2013 г на листьях нижних ярусов растений восприимчивого контроля интенсивность развития мучнистой росы составила 40 %. В 2014 г. наблюдали более сильное поражение (60-80 %) на листьях как нижних, так и верхних ярусов, чему способствовали влажные и прохладные весна и начало лета. Интенсивность поражения популяций и линий яровой мягкой пшеницы из питомников челночной селекции СИММИТ менялись в зависимости от фазы развития растения и погодных условий. В целом, в фазе кущения - выхода в трубку на листьях наблюдали более сильное развитие мучнистой росы (от 20 до 80 %), чем на флаговых (от 0 до 40 %) (табл. 2).
Популяции и линии яровой мягкой пшеницы из питомников челночной селекции СИММИТ могут представлять интерес для селекционеров не только регионов Западной Сибири и Казахстана, но и нечерноземных областей РФ как источники устойчивости к бурой ржавчине.
Поскольку начало появления стеблевой ржавчины в Нечерноземной зоне приходится на период окончания вегетации яровой пшеницы (конец июля - начало августа), целесообразен более поздний посев опытных растений в поле для проведения оценки пшеницы на устойчивость к болезни.
Устойчивости к мучнистой росе в коллекциях Казахстанско-Сибир-ской сети улучшения пшеницы (КАСИБ) уделяется меньше внимания из-за более слабой вредоносности патогена в засушливых условиях Северного Казахстана и Южного Урала. Но и в наших условиях, несмотря на благоприятные условия для развития, влияние болезни минимизировалось ее проявлением только на листьях нижних ярусов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Коваленко Е.Д., Макаров А.А., Жемчужина А.И. и др. Современная стратегия иммуногенетической защиты зерновых культур от болезней / Материалы Всероссийского совещания «Современные системы защиты растений от болезней и перспективы использования достижений биотехнологии и генной инженерии», 16-18 июля 2003 г., с. 52-54.
2. Коваленко Е.Д., Коломиец Т.М., Киселева М.И. и др. Методы оценки и отбора исходного материала при создании сортов пшеницы, устойчивых к бурой ржавчине. - М., 2012, 93 с.
3. Коваленко Е.Д., Жемчужина А.И., Киселева М.И. и др. Современное состояние популяций возбудителя бурой ржавчины и создание генбанка источников и доноров устойчивости пшеницы / Мат-лы Международной научной конференции «Иммуногенетическая защита сельскохозяйственных культур от болезней: теория и практика», ВНИИ фитопатологии, 18-21 июля 2012 г., 2012, с. 73.
4. Мартынов С.П., Добротворская Т.В., Пухальский В.А. Динамика генетического разнообразия сортов озимой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.), районированных на территории России в 19292005 гг. // Генетика, 2006, т. 42, № 10, с. 1359-1370.
5. Третован Р., Моргунов А., Зеленский Ю., Лаге Я. Челночная селекция между Мексикой и Казахстаном: результаты, подробности, перспективы. - Алматы, 2006, с. 23-27.
6. Шаманин В.П., Моргунов А.И., Ма-нес Я., Зеленский Ю.И. Сибирский питомник челночной селекции Международного Центра по улучшению пшеницы и кукурузы (СИММИТ) при ОмГАУ: реальность и перспективы // Вестник Омского гос. аграрного ун-та, 2009, № 3, с. 42-45.
7. Шаманин В.П., Моргунов А.И., Ма-нес Я. и др. Селекционно-генетическая оценка популяций яровой мягкой пшеницы Сибирского питомника челночной селекции (СИММИТ) // Вавиловский журнал генетики и селекции, 2012, т. 16, № 1, с. 21-32.
8. 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.
9. Saari E.E. and Prescott J.M. World distribution in relation to economic losses // The Cereal Rusts, 1985, v. 21, p. 259-298.
10. Stakman E.C., Steward D.M., Loegering W.Q. Identification of physiologic
races of Puccinia graminis var. tritici - U.S. Dep. Agric. Res. Serv. E-617, 1962.
При подготовке статьи авторы использовали 21 источник литературы.
Аннотация. В Нечерноземной зоне РФ проведена оценка лучших популяций и линий яровой мягкой пшеницы из питомников челночной селекции СИММИТ на устойчивость к бурой и стеблевой ржавчине и мучнистой росе и определена их экологическая пластичность. Образцы испытывали в 2013-2014 гг. на искусственном инфекционном фоне бурой ржавчины и естественном - стеблевой ржавчины и мучнистой росы. Испытываемые образцы проявили высокую устойчивость к возбудителю бурой ржавчины. Естественное появление стеблевой ржавчины в конце вегетации, когда зерно в колосе уже сформировалось, существенно не повлияло на урожайность. Несмотря на благоприятные условия для развития мучнистой росы, инфекция развивалась в основном только на листьях нижних ярусов и ее влияние на урожай было минимальным. Испытанные популяции и линии могут представлять интерес для селекционеров не только Западной Сибири и Казахстана, но и нечерноземных областей РФ.
Ключевые слова. Бурая и стеблевая ржавчина, мучнистая роса, устойчивость, популяции и линии яровой мягкой пшеницы челночной селекции СИММИТ.
Abstract. The best populations and lines of spring common wheat selected shuttle nurseries of CIMMYT were evaluated for resistance to leaf rust, stem rust and powdery mildew in the Nonchernozem zone of the Russian Federation. In 2013-2014 wheat samples were tested on an artificial infectious background of leaf rust and natural infectious background of stem rust and powdery mildew. The most of tested samples were very resistant to leaf rust. Stem rust was noted at the end of vegetation when grain in an ear was already generated due to the productivities of plants have not reduced. The dynamics of powdery mildew was observed only on leaves of the bottom circles and crop was damaged insignificant. The tested populations and lines of wheat can be of interest for selectors not only Western Siberia and Kazakhstan, but also Nonchernozem areas of the Russian Federation.
Keywords. Leaf and stem rusts, powdery mildew, resistance, populations and lines of spring common wheat of CIMMYT shuttle selection.
