CC BY
76
ISSN 0202-5493. МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 1 (146-147), 2011
ВЛИЯНИЕ ЛЬ8-ИНГИБИТОРОВ
НА КЛУБЕНЬКИ ЗАРАЗИХИ У ГЕРБИЦИДОУСТОЙЧИВЫХ ЛИНИЙ ПОДСОЛНЕЧНИКА
Я.Н. Демурин,
доктор биологических наук, профессор
А.А. Перстенёва,
кандидат биологических наук
ГНУ ВНИИМК Россельхозакадемии
350038, Россия, г. Краснодар, ул. Филатова, д. 17
Тел.: (861) 274-55-94
Е-mail: [email protected]
Ключевые слова: гербицидоустойчивость, ими-дазолиноны, сульфонилмочевины, подсолнечник, заразиха
УДК 633.854.78:575
Введение. Имидазолиноновые гербициды уничтожают растение-паразит заразиху Ого-Ьапеке ситапа Wallr. при послевсходовой обработке гербицидоустойчивых растений подсолнечника [1, 2]. Дикорастущая популяция ИеНаШкш аппиш L., обладающая устойчивостью к имазетапиру, была впервые обнаружена на соевом поле в Канзасе, США [3]. Интрогрессия генов гербицидоустойчиво-сти из этой популяции в культурный подсолнечник была проведена успешно и завершилась получением линий-доноров [4], которые были использованы в создании устойчивых селекционных линий ВНИИМК
[5]. Устойчивость к имидазолинонам является моногенным (1тг) неполно доминирующим признаком [5] с влиянием гена-модификатора
[6]. Использование химического метода контроля над заразихой на основе выращивания тьустойчивых гибридов подсолнечника в рамках производственной системы Cliarfield рассматривается как актуальное направление в борьбе с новыми вирулентными расами этого паразита в разных странах [7; 8; 9].
С другой стороны, у дикорастущих видов [10], а также у культурного подсолнечника с
использованием химического мутагенеза [11] были найдены генотипы, обладающие устойчивостью к другой группе ALS-ингибирующих гербицидов - сульфонилмочевинам (трибену-рон-метил). Как и в случае с имидазолинона-ми, доказано негативное влияние сульфонил-мочевин на развитие заразихи на корнях гербицидоустойчивых растений подсолнечника при послевсходовой обработке [11].
В связи с появлением в последние годы новой вирулентной расы заразихи на полях подсолнечника в Ростовской области, преодолевающей генетический барьер устойчивости к этому паразиту [12], представлялось важным провести сравнительное изучение действия имидазолинонов и сульфонилмочевин на новую вирулентную популяцию заразихи.
Материалы и методы. В эксперименте использовали американские линии-доноры подсолнечника: имидазолиноноустойчивую ЯНА 426 (1тг1тг) и сульфонилмочевиноустойчивую SURES-B (БигБиг). Семена заразихи, собранные на посеве гибрида подсолнечника Махаон в Та-цинском районе Ростовской области в 2009 г., были предоставлены сотрудниками лаборатории иммунитета и электрофореза ВНИИМК.
Опыт проводили в теплице в июне-июле 2010 г. при естественном освещении. В 40 пластиковых сосудах объёмом 1 л с почвенно-песчаной смесью (2:1) выращивали растения линий ЯИЛ 426 и SURES-B по 20 сосудов на линию, одно растение в сосуде. Почвенно-песчаная смесь была искусственно инфицирована семенами заразихи из расчёта 0,5 г семян на 1 кг смеси.
На стадии 3-х пар настоящих листьев (У6) 10 растений каждой линии ЯНА 426 и SURES-B были обработаны гербицидами с помощью ручного опрыскивателя в дозе 1х: Евро-Лайтнинг (имазамокс + имазапир), 3 мл/л, и Гранстар (трибенурон-метил), 0,125 г/л соответственно. Десять растений каждой линии оставлены без обработки в качестве контроля. Через 10 дней была проведена оценка влияния гербицида на заразиху, для чего все растения подсолнечника были выкопаны и отмыты в воде для подсчёта клубеньков заразихи на корнях. Измеряли также размер клубеньков и описывали их окраску.
Клубеньки заразихи (включая развивающиеся из них молодые побеги) на корнях подсолнечника были визуально классифицированы по окраске и витальности: жёлтые - жизнеспособные; потемневшие - с начальными
стадиями отмирания тканей; и чёрные некротические - погибшие клубеньки.
Результаты и обсуждение. Все контрольные растения подсолнечника обеих изучаемых линий были поражены заразихой, т.е. их пора-жаемость составила 100 %. С другой стороны, все обработанные гербицидами растения обладали полной устойчивостью к соответствующему ALS-ингибитору. Следовательно, используемые в эксперименте линии подсолнечника были одновременно заразиховосприимчи-выми и гербицидоустойчивыми.
Степень поражения заразихой растений линии ЯИЛ 426 в контроле составила 15 жёлтых клубеньков на растение (табл. 1), что соответствует 43 % от общего количества клубеньков на корнях (рис. 1). При этом на одно растение приходилось в среднем 3 явно погибших некротических клубенька (табл. 1), или 9 % от их общего количества (рис. 2). Жёлтые клубеньки были в 2,5 раза крупнее некротических (табл. 2).
Таблица 1 - Среднее число клубеньков заразихи на одном растении подсолнечника линии КИЛ 426 при обработке Евро-Лайтнингом
Краснодар, ЦЭБ ВНИИМК, 2010 г.
Вариант опыта Число клубеньков, шт./растение
жёлтые потемневшие некротические
Контроль Евро-Лайтнинг 15 0 17 11 3 40
А -15 -6 37*
НСР05 Примечание:
- 14 7
А - разность между значением
в обработке и контроле; *- различия достоверны, р < 0,05
Таблица 2 — Размер клубеньков заразихи
на растениях линии КИЛ 426 при обработке Евро-Лайтнингом
Краснодар, ЦЭБ ВНИИМК, 2010 г.
Вариант Размер клубеньков, мм
потемневшие некротические
опыта жёлтые
Контроль Евро-Лайтнинг 5,3 2,8 1,7 2,1 2,5
А - -1,1* 0,4
НСР05 - 0,5 1,0
Примечание: А - разность между значением в обработке и контроле; * - различия достоверны, р < 0
Действие Евро-Лайтнинга привело к полному отсутствию на корнях растений линии ЯИЛ 426 жизнеспособных клубеньков, тогда
£30
<и
§20 ф
Ш10
л
0
31
□
□
0 3
Гранстар
РИД 426
ЗУ^ЕЗ-В Генотип
Рисунок 1 - Количество (% от суммы) жёлтых клубеньков заразихи через 10 дней после обработки гербицидами
как число погибших увеличилось до 40 штук на растение (табл. 1), что составило 79 % от их общего количества (рис. 2, 3).
Степень поражения заразихой растений линии SURES-B в контроле составила 27 жёлтых клубеньков на растение (табл. 3), что соответствует 31 % от общего количества клубеньков на корнях (рис. 1). При этом на одно растение приходилось 19 погибших некротических клубеньков (табл. 3), или 22 % от их общего количества (рис. 2). Жёлтые клубеньки были одинакового размера с некротическими - 2,3 и 2,1 мм соответственно (табл. 4).
Рисунок 2 - Количество (% от суммы) некротических клубеньков заразихи через 10 дней после обработки гербицидами
Рисунок 3 - Клубеньки заразихи после обработки гербицидами
Действие Гранстара привело к существенному уменьшению на корнях растений линии 8иКЕ8-В жизнеспособных клубеньков - в среднем до 3-х штук на растение, при этом число погибших увеличилось до 49 штук (табл. 3), что составило соответственно 3 (рис. 1) и 44 % от их общего количества (см. рис. 2, 3).
Таблица 3 - Среднее число клубеньков заразихи на одном растении подсолнечника линии БиКЕБ-Б при обработке Гранстаром
Краснодар, ЦЭБ ВНИИМК, 2010 г.
Вариант опыта Число клубеньков, шт./растение
жёлтые потемневшие некротические
Контроль 27 40 19
Гранстар 3 60 49
Д -24* -20 -30*
НСРо
19
29
24
Примечание: А - разность между значением в обработке и контроле; * - различия достоверны, р < 0,05
Таблица 4 — Размер клубеньков заразихи на растениях линии БиЯЕБ-Б при обработке Гранстаром
Краснодар, ЦЭБ ВНИИМК, 2010 г.
Вариант Размер клубеньков, мм
потемневшие некротические
опыта жёлтые
Контроль Гранстар 2,3 1,3 2,2 1,8 2,1 2,4
Д -1,0* -0,4* 0,3
НСР05 0,7 0,3 0,4
Примечание: А - разность между значением в обработке и контроле; * - различия достоверны, р < 0,05
Оценка эффективности негативного действия гербицидов на клубеньковой стадии развития заразихи может основываться на двух способах - учёте уменьшения количества жизнеспособных жёлтых клубеньков (способ № 1) и учёте увеличения количества погибших некротических клубеньков (способ № 2). Потемневшие клубеньки остаются при таком подходе в зоне неопределённости их витальной идентификации. Первый способ, очевидно, более адекватен полевой оценке степени поражения как числа появившихся над почвой побегов заразихи на одном растении подсолнечника. Второй способ, в случае вычитания из относительного количества погибших клубеньков после обработки гербицидом доли некротических
клубеньков в контроле (естественная гибель), позволяет напрямую оценить летальный эффект гербицида.
Формулы для расчёта эффективности действия гербицида (ЭДГ) принимают вид:
способ №1
ЭДГ1 = (1 - число жёлтых клубеньков после обработки / число жёлтых клубеньков в контроле) х 100 %;
способ №2
ЭДГ2 = (доля некротических клубеньков после обработки - доля некротических клубеньков в контроле) х 100 %.
Для Евро-Лайтнинга ЭДГ1 составила 100 %, а для Гранстара - 89 %. Эти величины отвечают на важный для практики вопрос о том, в какой степени гербициды уничтожили жизнеспособные клубеньки заразихи по отношению к контролю. В свою очередь, для Евро-Лайтнинга ЭДГ2 равнялась 70 %, а для Гран-стара - 22 %. Эти цифры указывают на процентную долю погибших от гербицида клубеньков от суммы всех клубеньков на корнях подсолнечника через 10 дней после обработки. Очевидно, что ЭДГ1 и ЭДГ2 описывают разные аспекты одного процесса негативного влияния гербицидов на клубеньковом этапе развития заразихи.
Полученные данные позволяют провести условное сравнение эффективности действия обоих гербицидов на заразиху. Так по ЭДГ1 Евро-Лайтнинг был в 1,1 раза эффективнее Гранстара, а по ЭДГ2 - в 3,2 раза. Это сравнение является условным, т.к. линия SURES-B показала в 2,4 раза повышенную степень восприимчивости к поражению заразихой (86 клубеньков всех типов на растение подсолнечника) по отношению к линии RHA 426 (36 клубеньков). Истинное сравнение будет проведено при помещении генов гербицидоустойчи-вости Imr и Sur в одну генотипическую среду и изучении полученных почти изогенных линий. Заключение. Гербициды ALS-ингибирую-щего типа, как имидазолиноны (Евро-Лайт-нинг), так и сульфонилмочевины (Гранстар), показали высокую эффективность в уничтожении жизнеспособных клубеньков вирулентной популяции заразихи из Ростовской области при оценке в условиях теплицы. Этот факт делает целесообразным создание гербицидоустойчи-вых гибридов подсолнечника для контроля над новыми вирулентными расами заразихи.
ISSN 0202-5493. МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 1 (146-147), 2011
Благодарности. Авторы выражают признательность заведующей лабораторией иммунитета и электрофореза Т.С. Антоновой за семена заразихи и консультации, заведующему фитотронно-тепличым комплексом И.И. Ветру и студенту КубГУ А.С. Тронину за техническое содействие в проведении эксперимента.
Список литературы
1. Alonso, L.C. Chemical control of broo-mrape (Orobanche cernua Loefl.) in sunflower (Helianthus annuus L.) resistant to imazethapyr herbicide / L.C. Alonso, M.I. Rodriguez-Ojeda, J. Fernandez-Escobar, G. Lopez-Ruiz-Calero // Helia. - 1998. - Vol. 21. - No. 29. - Р. 45-54.
2. Demurin Ya.N. Effect of imidazolinones on broomrape tubercles in sunflower / Ya.N. Demurin, A.A. Perstenyeva // Proceedings of the International Symposium on Sunflower Breeding on Resistance to Diseases, June 23-24, 2010. - Krasnodar, Russia. - Р. 111-114.
3. Al-Khatib, K. Imazethapyr resistance in common sunflower (Helianthus annuus L.) / K. Al-Khatib, J.R. Baumgartner, D.E. Peterson, R.S. Currie // Weed Sci. - 1998. - Vol. 46. - P. 403-407.
4. Miller, J.F. Registration of imidazolinone herbicide-resistant sunflower maintainer (HA425) and fertility restorer (RHA426 and RHA427) germplasms / J.F. Miller, K. Al-Khatib // Crop Sci. - 2002. - Vol. 42. - P. 988-989.
5. Демурин, Я.Н. Передача гена устойчивости к имидазолиноновым гербицидам в селекционный материал подсолнечника во ВНИИМК / Я.Н. Демурин, А.А. Перстенёва // Масличные культуры: Науч.-техн. бюл. ВНИИМК). -2007. - Вып. 2 (137). - С. 18-22.
6. Bruniard, J.M. Inheritance of imidazoli-noneherbicide resistance in sunflower / J.M. Bruniard, J.F. Miller // Helia. - 2001. - Vol. 24. - Р. 11-16.
7. Fernández-Martínez, J.M. Current research strategies for sunflower broomrape control in Spain / J.M. Fernández-Martínez, J. Domínguez, Pérez- B. Vich, L. Velasco // Helia. - 2009. - Vol. 32. - No. 51. - P. 47-56.
8. Joita-Pacureanu M. Non-GMO imidazo-linone herbicides-tolerant sunflower genotypes, obtained at NARDI Fundulea / M. Joita-Pacureanu, D. Stanciu, M. Ciuca, E. Sava // Proc. of the 8th European Sunfl. Biotech. Conf. (Sunbio 2010) Antalya, Turkey, March 1-3, 2010. - P. 54.
9. Kaya, Y. The current situation of broo-
mrape problem in sunflower production, the solutions and future directions in Turkey / Y. Kaya, G. Evci, V. Pekcan, T. Gucer, M.I. Yilmaz // Proc. of the 8th European Sunfl. Biotech. Conf. (Sunbio 2010) Antalya, Turkey, March 1-3, 2010. - P. 59.
10. Miller, J.F. Tribenuron resistance in accessions of wild sunflower collection in Canada / J.F. Miller, G.J. Seiler // Proc. Sunflower Research Workshop, February 7. - 2005 (www.sunflo-wernsa.com/research).
11. Gabard, J.M. Sulfonylurea-tolerant sunflower plants / J.M. Gabard, J.P. // Huby PCT, WIPO, WO 01/65922 A2, 13.09.2001.
12. Антонова, Т.С. Распространение и вирулентность заразихи (Orobanche cumana Wall.) на подсолнечнике в Ростовской области / Т.С. Антонова, Г.М. Ситало, Н.М. Араслано-ва, С.З. Гучетль, С.А. Рамазанова, Т.А. Челюст-никова // Масличные культуры: Науч.-техн. бюл. ВНИИМК. - 2009. - Вып. 1 (140). - С. 31-37.
