Тверда сажка озимої пшениці та обгрунтування імунологічних методів захисту

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

На правах рукопису

06.01.11 - фітопатологія

УДК 632.7:633+581.1

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

АВТОРЕФЕРАТ

ТВЕРДА САЖКА ОЗИМОЇ ПШЕНИЦІ ТА ОБГРУНТУВАННЯ ІМУНОЛОГІЧНИХ МЕТОДІВ ЗАХИСТУ

РАЩЕНКО ЛЕСЯ МИКОЛАЇВНА

Київ - 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в лабораторії імунітету сільськогосподарських рослин до хвороб Інституту захисту рослин Української академії аграрних наук.

Науковий керівник - доктор біологічних наук, заслужений діяч науки і

техніки України, академік УААН, ЛІСОВИЙ Михайло Павлович, Інститут захисту рослин УААН, директор, завідуючий лабораторією імунітету сільськогосподарських рослин до хвороб.

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор

ПОЛОЖЕНЕЦЬ Віктор Михайлович, Державний агроекологічний університет Міністерство аграрної політики України, завідуючий кафедрою селекції та фітомедицини кандидат сільськогосподарських наук ЗАПОЛЬСЬКА Наталія Миколаївна, Інститут цукрових буряків, УААН, старший науковий співробітник лабораторії захисту цукрових буряків від шкідників та хвороб.

Провідна установа - Харківський національний аграрний університет ім. В.В. Докучаєва, кафедра фітопатології, Міністерство аграрної політики України.

Захист відбудеться 28.03.2003 р. о 13-30 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.02 у Національному аграрному університеті за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв Оборони, 15, навчальний корпус №3, аудиторія 65.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Національного аграрного університету за адресою: 03041, вул. Героїв Оборони, 13, навчальний корпус №4, к. 41.

Автореферат розісланий 26.02.2003 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Менджул В.І.

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Для захисту пшениці від збудників сажкових хвороб використовують інтегровану систему заходів, серед яких одною з головних ланок є вирощування стійких сортів. Але для створення резистентних сортів необхідно знати природу стійкості рослини-живителя до патогену, структуру популяції збудників хвороби та їх взаємодію в умовах навколишнього середовища. Тому вивчення видового складу популяцій збудників твердої сажки, їх патогенних властивостей, підбір ефективних джерел стійкості та об'єктивна оцінка вихідного матеріалу є важливим початковим етапом в селекції на пшениці на імунітет, що підтверджує актуальність вибраного напрямку.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами темами. Робота проводилась в 1999-2000 рр. в межах наукової програми 01.01. "Розробити методи використання факторів стійкості та їх взаємодію з шкідливими організмами для обґрунтування програм створення стійких сортів і гібридів", № Державної реєстрації 0197U012339, у 2001-2002 рр. в межах наукової програми 01.01 "Розробити теоретичні основи формування патогенності основних збудників хвороб та їх взаємодію із стійкістю рослин для обґрунтування селекції на імунітет", № Державної реєстрації 0101U003709. Дослідження виконувались на базі Інституту захисту рослин УААН.

Мета роботи. Вивчення особливостей розвитку популяцій збудника твердої сажки пшениці Tilletia caries та характеру їх взаємодії з рослиною-живителем в агроценозах України, виділення ефективних донорів та джерел стійкості.

Для досягнення поставленої мети виконувались наступні завдання:

- визначення поширення та розвитку твердої сажки на посівах озимої пшениці в Україні;

- ідентифікація видового складу грибів з роду Tilletia;

- дослідження вірулентності основних популяцій Tilletia caries (DC) Tul.;

- визначення характеру селективного тиску різних за стійкістю сортів пшениці на ступінь вірулентності популяцій патогену;

- встановлення расового складу основних досліджуваних популяцій Tilletia caries;

- вдосконалення методів створення штучних інфекційних фонів збудників твердої сажки;

- виявлення відносно стійких та стійких сортозразків озимої пшениці до збудника хвороби.

Об'єкт досліджень. Взаємодія Triticum spp. та збудника твердої сажки пшениці в агроценозах України.

Предмет досліджень. Взаємодія лісостепових та степових популяцій T. caries з сортами озимої пшениці, що вирощуються в цих зонах.

Методи досліджень. Польові аналізи структури популяції T. caries в агроценозах України, їх взаємодія з рослиною-живителем під впливом умов навколишнього середовища; характеристика стійкості сучасних комерційних, перспективних та колекційних сортозразків пшениці до фітопатогену.

Наукова новизна та практична цінність роботи. Встановлено, що в Лісостепу та центральній частині Степу України основним збудником твердої сажки є T. caries. За формулами вірулентності популяцій T. caries ідентифіковано расовий склад - 40-ву расу на сортах озимої пшениці в умовах Степу та 31-шу і 11-ту раси - в Лісостепу України. Встановлено ступінь стійкості та сприйнятливості комерційних і перспективних сортів озимої пшениці вітчизняної та зарубіжної селекції до збудника твердої сажки. Визначено перспективні джерела стійкості: Idaho 364, Idaho 443, Sioux land, Еритроспермум 5221; Пам'яті Федіна, Idaho 352, KS 93WGRC 27, Charmany, Keiser, Iddims Co, U 1275, Amigo, Рубін, Еритроспермум 252/76, Експромт, Colt, K1S90WGRC10, Еритроспермум 24220, Еритроспермум 25645, Еритроспермум 24210 та ін. Зазначені сорти є цінним вихідним матеріалом і можуть бути використані в селекції пшениці на стійкість до даної хвороби. Їх рекомендовано до вирощування в господарствах, як додатковий захід обмеження розповсюдження та шкодочинності хвороби до протруювання насіннєвого матеріалу. Удосконалено метод добору стійкості пшениці до збудника твердої сажки на штучному інфекційному фоні (уточнено інфекційне навантаження та строки посіву сортозоразків озимої пшениці для оцінки на стійкості до збудника твердої сажки).

Апробація роботи. Матеріали дисертації були заслухані на науково-практичному семінарі молодих вчених та спеціалістів в Інституті землеробства у Чабанах; міжнародній конференції молодих вчених в Інституті ім. В.Я.Юр'єва у Харкові; науково практичній конференції паразитологів в Національному аграрному університеті у Києві; 1-й всеросійській конференції по імунітету рослин до хвороб та шкідників, присвяченій 300-річчю Санкт-Петербурга; міжнародній науково-практичній конференції у Львові: "Аграрна освіта і наука на початку третього тисячоліття"; міждержавній науково-практичній конференції "Ведення землеробства в умовах посухи" в Одесі.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 11 наукових праць, з яких 4 статті у фахових виданнях, 2 - у збірниках наукових праць та 5 тез доповідей - в матеріалах конференцій.

Обсяг та структура роботи. Дисертація у вигляді рукопису викладена на 176 сторінках машинописного тексту, складається з вступу, семи розділів, висновків, рекомендацій виробництву та додатків. Робота включає 24 таблиці та 17 рисунків. Список літератури містить 143 джерела.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Огляд літератури.

В огляді літератури, який складається з трьох підрозділів, висвітлюється вивченість, як в Україні так і за її межами, питань, що торкаються розповсюдженості та шкодочинності збудників твердої сажки пшениці (Tilletia caries (DC) Tul. та Tilletia levis Kuehn.), їх біології, структури популяції за ознаками вірулентності та патогенності. Подається інформація про генетичну стійкість сортів озимої пшениці до збудників хвороби, наводяться дані про відомі гени стійкості та їх ефективність в світі. Розкривається суть існуючих методів селекції озимої пшениці на стійкість до збудників твердої сажки

За даними літератури на сьогодні ідентифіковано 51 ген стійкості пшениці до збудників твердої сажки, які з успіхом використовуються в світі з метою створення стійких сортів.

На основі аналізу літератури показано актуальність теми дисертаційної роботи та визначено доцільність проведених досліджень, спрямованих на обґрунтування імунологічних методів захисту пшениці від твердої сажки.

Умови та методики проведення досліджень.

Дослідження виконувались в 1999-2002 рр. в лісостеповій та степовій зонах України. Умови цих вегетаційних сезонів були сприятливими для росту і розвитку рослин пшениці та збудника хвороби (T. caries). Для посилення ефективності штучного інфекційного фону збудника твердої сажки посів проводили у пізні строки. В цей час температура повітря та, відповідно, ґрунту була досить низькою, що сприяло інтенсивному зараженню рослин.

Об'єкттом досліджень була взаємодія популяцій T. caries, поширених в різних грунтово-кліматичних зонах України і сортозразків озимої пшениці вітчизняної та зарубіжної селекції.

Моніторинг розповсюдження та ступеню ураження сортів озимої пшениці збудником твердої сажки проводили шляхом аналізу даних звітів пунктів сигналізації та прогнозів усіх областей України за період з 1990 по 2000 рр.

Для уточнення видового складу збудників твердої сажки інфекційний матеріал відбирали з 7 областей лісостепової та степової зон країни. Вид збудника визначали в лабораторних умовах при допомозі мікроскопу за морфологією теліоспор (В.І.Кривченко, 1984; Л.С.Гутнер, 1941).

Визначення патогенності лісостепових та степових популяцій патогену здійснювали за методиками В.І. Кривченка (1984), Ю.Т. Дьякова (1998), Е.Е. Гешеле (1978, 1972) та ін. на наборі перспективних та комерційних сортів пшениці.

Вірулентність популяцій збудника визначали на наборі моногенних ліній озимої м'якої пшениці з генами стійкості Bt1-Bt10, ідентифікацію расового складу - за формулами вірулентності згідно ключа В.І. Кривченка (1984) та враховуючи доповнення І.Б. Зейналова (1989).

Вивчення взаємодії рослин озимої пшениці та популяцій патогену включали визначення впливу біотичних факторів на структуру популяції T. caries, виявлення ефективних генів стійкості і впливу селективного тиску сортів пшениці на популяцію патогену. Дослідження проводили на наборі сортів і ліній озимої пшениці з відомими генами стійкості Bt1-Bt17 та Btz. При визначенні селективного тиску сорту на популяцію T. caries інфекційний матеріал відбирали з різних за стійкістю сортів пшениці.

З метою удосконалення методу оцінки стійкості пшениці до збудника твердої сажки вивчали вплив різного інфекційного навантаження і строків посіву на ступінь ураження сортів озимої пшениці збудником твердої сажки. При визначенні оптимального інфекційного навантаження перед посівом створювали штучний фон патогену з навантаженням спор збудника: 0; 0,01; 0,5; 1,0; 10,0 та 50,0 г на 100 г насіння. Вплив умов навколишнього середовища на ступінь ураження сортів пшениці збудником твердої сажки вивчали при оптимальних (20-25 вересня) та пізніх (1-5 жовтня) строках посіву на штучному інфекційному фоні.

Стійкість комерційних, перспективних та колекційних сортозразків озимої пшениці визначали також на інфекційному фоні. Ступінь ураження сортів класифікували по групах стійкості за 9-ти бальною імунологічною шкалою.

Статистичну обробку даних проводили згідно методик І.Б.Доспєхова (1987) при допомозі комп'ютера в програмах Exel, Agro та Statistica.

Результати досліджень.

Збудники твердої сажки пшениці в агроценозах України.

За даними пунктів сигналізації та прогнозів тверда сажка пшениці поширена на значній території України. Якщо до 1997 вона зустрічалась в 13 областях, то у 1998-2000 рр. її було зареєстровано в 21 області країни. Значного поширення вона набула в Одеській, Черкаській, Полтавській, Вінницькій, Миколаївській, Херсонській, Харківській, Житомирській та Чернігівській областях. В основному розповсюдження хвороби в зазначених регіонах складало - від 0,01 до 5,0%, але в деякі роки досліджень вона зростала до 30-100 %.

В останні роки поширення твердої сажки на території України збільшується. Це пояснюється використанням заспореного теліоспорами збудника насіннєвого матеріалу, який був завезений з областей, в яких ця хвороба набула значного поширення в попередні роки, в результаті неякісного або недостатнього протруєння. Щорічне збільшення посівних площ пшениці, заражених збудником хвороби вимагає впровадження комплексу заходів, які обмежують її поширення.

Тверду сажку пшениці викликають гриби з роду Tilletia. Але дослідження видового складу збудників твердої сажки пшениці проводились давно. Протягом останніх 30 років видовий склад збудників хвороби та їх співвідношення в агроценозах України не уточнювали.

За три роки досліджень було проаналізовано 488 сортозразків озимої пшениці, уражених хворобою. Для аналізу відбиралися сортозразки з Одеської, Черкаської, Вінницької, Харківської, Київської, Львівської та Хмельницької областей. Виявлено, що у зазначених областях України збудником твердої сажки був гриб - Tilletia caries (DC) Tul.

За результатами досліджень патогенності популяцій T. caries, що паразитують в різних грунтово-кліматичних зонах України було встановлено диференціацію за цією ознакою. Популяції збудника твердої сажки в Степу характеризуються більш високою патогенністю ніж в Лісостепу (табл. 1.).

Таблиця 1 - Ураження сортів озимої пшениці популяціями T. caries з різних грунтово-кліматичних зон України

Сорт	Ступінь ураження сортів (%) популяціями збудника Tilletia caries
	Лісостепова	Степова
	Миронівський інститут пшениці	Інститут рослинництва	Селекційно-генетичний інститут	Березівська ДСВС
	2000 р.	2001 р.	2000 р.	2001 р.	2000 р.	2001 р.	2000 р.	2001 р.
Ятрань 60	40,6	50,5	60,5	56,5	65,4	60,7	80,3	76,5
Зустріч	75,1	59,5	56,5	46,2	55,7	62,9	79,2	74,4
Миронівська 68	74,2	68,2	39,7	54,2	74,7	69,8	56,6	54,0
Київська 8	53,1	67,9	70,5	64,9	69,8	63,1	64,1	52,2
Альбатрос одеський	55,7	63,2	60,5	60,9	53,4	61,9	52,4	65,8
Копилівчанка	16,4	36,4	61,1	21,0	19,7	42,7	33,9	51,1
НІР 05	9,85	10,89	9,85	10,89	9,85	10,89	9,85	10,89

З метою визначення вірулентності збудника твердої сажки T. caries на сортах, що вирощуються в окремих грунтово-кліматичних зонах було протестовано набір моногенних ліній озимої пшениці з генами стійкості Bt1-Bt10 на фоні популяцій патогену з Одеської, Київської та Харківської областей. Аналіз результатів досліджень (табл. 2) показав, що в усіх областях, де проводились дослідження сформувались популяції патогену, здатні долати гени стійкості Bt1, Bt2 та Bt7. Популяція T.caries, розповсюджена на сортах пшениці в Київській області долала ще й гени Bt3 та Bt8. Тому вона характеризувалась вищим ступенем вірулентності ніж популяція T.caries, поширена на сортах пшениці в Харківській області. Популяція з Одеської області мала вищий ступінь вірулентності ніж з Київської та Харківської областей і долала ще й ген стійкості Bt4.

Таблиця 2- Вірулентність спорових популяцій T. caries на моногенних лініях озимої пшениці з відомими генами стійкості

Моногенні лінії	Ген стійкості	Спектр вірулентності популяцій
		Одеської	Київської	Харківської
Albit	Bt1	S	S	S
Sel.1075	Bt2	S	S	R
Ridit	Bt3	S	S	S
Turkey	Bt4	S	R	R
Sel.3432	Bt5	R	R	R
Rio	Bt6	R	R	R
Sel.50077	Bt7	S	S	S
PJ178210	Bt8	S	S	R
Sel.M-65-3157	Bt9	R	R	R
Sel.M-6623	Bt10	R	R	R
Раса		40	32	11

В результаті за типом реакції моногенних ліній озимої пшениці з відомими генами стійкості на зараження популяціями збудника твердої сажки, які сформувались під впливом сортів, що там вирощуються, встановлено формули вірулентності/авірулентності та визначено раси патогену. Так, в умовах Лісостепу було ідентифіковано дві раси - 32, що поширена на сортах пшениці в Київській області, 11 - в Харківській, 40, яка паразитує в умовах Одеської області в Степу.

Взаємодія рослини-живителя та патогену в патосистемі: озима пшениця - збудник твердої сажки (T. caries).

Вірулентність фітопатогенів змінюється під впливом генотипів сортів, що присутні в агроценозі. Вивчалась вірулентність популяцій патогену на різних за стійкістю сортах озимої пшениці. За результатами досліджень встановлено, що селективний тиск сортів з різною генетичною основою на популяцію T.caries (табл. 3) обумовлює неоднаковий рівень її вірулентності в різних грунтово-кліматичних зонах.

Таблиця 3 - Ступінь селективного тиску сорту на популяцію збудника твердої сажки T. caries

Моногенні лінії	Ген стійкості (Bt)	Ступінь ураження (%) при заспоренні ізолятами T.caries зібраними з сортів:
		Експромт	Альбатрос одеський	Миронівська 68
Albit	Bt 1	36,09	20,82	37,38
Sel.1075	Bt 2	84,33	66,00	82,75
Ridit	Bt 3	75,3	24,80	31,66
Turkey	Bt 4	1,10	0,00	2,45
Sel.3432	Bt 5	0,00	0,00	0,00
Rio	Bt 6	0,30	0,00	0,63
Sel.50077	Bt 7	90,00	74,03	86,59
PJ178210	Bt 8	7,00	2,63	0,00
Sel.M-65-3157	Bt 9	6,13	0,43	0,00
Sel.M-6623	Bt 10,11	0,00	0,00	0,00
Лютесценс 6028	Bt 12,13	0,00	0,00	0,98
Еритроспермум 5221	Bt 14	0,00	0,00	0,00
Ферругінеум 220/85	Bt 15, 16	0,00	0,00	0,00
Еритроспермум 4318/88	Bt 17	13,96	10,20	19,13
НІР 05	-	3,89

Вдосконалення методів створення штучних інфекційних фонів збудника твердої сажки (T. caries).

Для створення стійких сортів необхідні спеціальні селекційні програми. Основою таких програм є методи створення штучних інфекційних фонів для оцінки стійкості рослин на усіх етапах селекційного процесу (М.П. Лісовий, А.І. Парфенюк, 1990).

Селекція на стійкість до біотрофних паразитів, зокрема до твердої сажки включає визначення стійкості вихідного матеріалу з метою добору батьківських пар для схрещувань, а також добору стійких форм в гібридних поколіннях. Для вірогідної оцінки стійкості селекційного матеріалу до T.caries необхідно забезпечувати рівномірне інокулювання зерна. В зв'язку з неоднаковим розвитком хвороби в природних умовах в окремі роки не завжди можливо дати об'єктивну оцінку вихідного матеріалу і відібрати стійкі форми. Тому виникає необхідність в створенні штучних інфекційних фонів (М.П. Лісовий та ін., 1991).

Ефективність інфекційного фону залежить насамперед від: інфекційного навантаження; схильності рослин до зараження; впливу умов навколишнього середовища на зараження та наступні етапи патогенезу.

Для визначення оптимального інфекційного навантаження T. caries проводили оцінку ступеня ураження рослин та визначення втрат урожаю при різних дозах інфекції. Встановлено, що із зростанням інфекційного навантаження зростає й ступінь ураження сортів пшениці. Цей процес проходить не пропорційно збільшенню кількості спор, а експотенційно. Досягнувши певної межі (10 г теліоспор збудника на 100г насіння) відбувалось зниження ступеня ураження (табл. 4).

Таблиця 4 - Вплив доз інфекції збудника твердої сажки на ступінь ураження сортів пшениці хворобою

Сорт	Інфекційне навантаження, наважка спор на 100 г насіння
	0	0,01	0,5	1,0	10,0	50,0
	2000 р.	2001 р.	2000 р.	2001 р.	2000 р.	2001 р.	2000 р.	2001 р.	2000 р.	2001 р.	2000 р.	2001 р.
Миронівська 61	0	0	29,1	24,6	49,3	37,2	75,1	55,7	92,1	48,0	70,3	47,0
Київська 8	0	0	50,2	9,2	60,4	18,5	75,5	33,8	75,2	53,9	79,4	42,5
Крижинка	0	0	26,8	18,2	53,8	32,7	62,1	46,8	74,4	48,2	64,1	44,9
Копилівчанка	0	0	14,9	19,3	16,4	25,2	17,5	40,3	18,6	45,1	25,5	28,4
НІР 05	-	-	7,83	4,89	7,83	4,89	7,83	4,89	7,83	4,89	7,83	4,89

Посилення та послаблення інфекційного фону досягається не лише регулюванням кількості інфекційного навантаження, а й зміною умов навколишнього середовища в період зараження.

Окрім індивідуальної схильності до зараження велике значення має й групова Е.Е. Гешеле, 1978), проявом якої може бути посів у різні строки. Дослідження показали, що при посіві сортів озимої пшениці в різні строки різниця за ступенем ураження складала від 14% до 62% в залежності від сорту та року проведення досліджень. Так при посіві в 1999 р. 20.09 та 1.10 різниця за ступенем ураження складала від 14% на сорті Київська 8 до 54,2 на сорті Крижинка. Середня різниця за ступенем ураження в різні строки усіх досліджуваних сортів була33,6%.

В умовах 2000 р. різниця за ступенем ураження при посіві 25.09 та 5.10. складала від 40,5 % на сорті Київська 8 до 62% на сорті Миронівська 68. При цьому середня різниця на сортах була на рівні 50%. Різниця за ступенем ураження при посіві пшениці в різні строки та роки досліджень була істотною.

Ступінь ураження сортів озимої пшениці збудником твердої сажки при різних строках посіву (середнє за 2000-2001 рр.)

Різні строки посіву обумовлені зміною кліматичних показників, які відіграють важливу роль в процесі зараження. За цей час здебільшого знижується температура повітря та грунті, що призводить до збільшення тривалості періоду від посіву озимої пшениці до сходів, тобто створюються більш сприятливі умови для зараження. Отже, оптимальні умови проростання насіння сприяють уникненню рослин від зараження.

При пізніх строках посіву на сучасних сортах спостерігається найбільша кількість рослин, уражених збудником твердої сажки, ніж при оптимальних, що підтверджується попередніми дослідженнями (Е. Гойман, 1954, Т.І. Роговская, 1968). Це дає змогу вважати, що в умовах Лісостепу України найбільш об'єктивна оцінка стійкості пшениці при селекції на імунітет до збудника твердої сажки можлива лише при пізніх строках посіву.

Стійкість перспективних та комерційних сортів озимої пшениці до збудника твердої сажки.

В результаті проведених досліджень було встановлено, що серед сортів озимої м'якої пшениці селекції МІП високою стійкістю до збудника твердої сажки характеризується лише сорт Експромт, сорти Мирхад, Миронівська ранньостигла, Крижинка, Мирлебен були слабко сприйнятливі до збудника хвороби. Так як сорт Експромт не пройшов державного сортовипробування він може бути використаним як джерело стійкості в програмах селекції на імунітет. біотип ген донор селекція

Кожні 5-10 років у виробництві відбувається сортозаміна. Для цього щорічно проходять сортовипробування десятки сортів. Кращі з них вносяться до реєстру та вирощуються в окремих грунтово-кліматичних зонах України. Нами було проаналізовано 78 сортів озимої пшениці на стійкість до збудника твердої сажки.

Виявлено варіювання ряду перспективних сортів озимої пшениці за ступенем ураження збудником твердої сажки в залежності від року та зони проведення досліджень (рис. 2, 3). Значна розбіжність за ступенем ураження сортів пшениці обумовлена сприйнятливістю сорту до збудника хвороби, походженням популяції патогену, що застосовується для інокуляції та умовами навколишнього середовища.

Встановлено, що сорти Миронівська ранньостигла, Копилівчанка та Дельта в умовах Лісостепу характеризувались відносною стійкістю до збудника твердої сажки, але не проявляли її в Степу. Не виявлено жодного сорту озимої пшениці, який би зберігав стійкість до збудника хвороби протягом двох років в обох зонах проведення досліджень. Перспективні сорти пшениці Миронівська ранньостигла, Копилівчанка, Київська 8, Глібовчанка та Зустріч проявили відносну стійкість до збудника хвороби в умовах Лісостепу. Це свідчить про наявність в цих зонах рас з різною вірулентністю.

Ступінь ураження перспективних сортів озимої пшениці в умовах Лісостепу України.

Джерела стійкості озимої пшениці до збудника твердої сажки T. Caries.

З метою визначення ефективних генів стійкості було протестовано набір сортів та ліній озимої пшениці з відомими генами стійкості (Bt1-Bt17) на фоні місцевих популяцій патогену. Оцінювалась ефективність генів стійкості до популяцій T. caries з Степу та Лісостепу.

В результаті проведених досліджень найменш ефективним в Україні виявився ген стійкості Bt7 (табл. 5) Він долався генами вірулентності усіх популяцій патогену. Гени стійкості Bt1, Bt2, Bt3 та Bt 8 не проявляли свою ефективність на фоні степової популяції T.caries та лісостепової з Київської області, а ген Bt4 долався генами вірулентності лише степової популяції патогену. Найбільшу ефективність проявили гени стійкості Bt5,Bt9- Bt17 та Btz.

Таблиця 5 - Ефективність відомих генів стійкості пшениці до популяцій T. caries, поширених в окремих грунтово-кліматичних зонах України.

Назва сортозразка	Ген стійкості	Інтенсивність ураження популяціями, бал
		Степова	Лісостепові
		СГІ	МІП	ІР
Albit	Bt1	1-2	4	6-9
Sel.1075	Bt2	1-3	2	5-7
Ridit	Bt3	2-3	2	7-9
Turkey	Bt4	3-4	7	6-9
Sel.3432	Bt5	9-8	9	8-9
Rio	Bt6	7	8	8-9
Sel.50077	Bt7	2-3	2	3-5
PJ178210	Bt8	4	5	7-9
Sel.M-65-3157	Bt9	7-9	9	8-9
Sel.M-6623	Bt10,11	8-9	9	8-9
Зоря	Btz	4-5	9	8-9
Лютесценс 6028	Bt12,13	8-9	9	7-9
Еритроспермум 5221	Bt14	8-9	9	8-9
Ферругінеум 220/85	Bt15,16	9	9	8-9
Еритроспермум 4318/88	Bt17	8-9	7	8-9

Аналіз сортів пшениці з колекційних розсадників Центру генетичних ресурсів України та Миронівського інституту пшениці показав (табл. 6), що сорти Idaho 364, Idaho 443, Sioux land та Еритроспермум 5221 проявили імунність до збудника хвороби; сорти Памяті Федіна, Idaho 352, KS 93WGRC 27, Charmany, Keiser, Iddims Co, U 1275, Amigo, Рубін, Еритроспермум 252/76, Colt, K1S90WGRC10 - стійкість до збудника хвороби. Ряд колекційних зразків з МІП: Еритроспермум 24220, Еритроспермум 25645, Еритроспермум 24210 та інші також проявили високу стійкість до збудника твердої сажки протягом трьох років досліджень.

Аналіз результатів визначення групової стійкості пшениці до збудників твердої сажки та бурої іржі показав, що стійкість до збудника твердої сажки здебільшого не корелює зі стійкістю до збудника бурої іржі. Сорти з високою стійкістю до збудника твердої сажки здебільшого характеризуються високою сприйнятливістю до збудника бурої іржі і навпаки. Разом з тим сорти K1S90WGRC10 та Аmigo проявили високу стійкість до групи збудників: T. caries та Puccinia recondita. f. sp. tritici. Всі вищезгадані сорти є цінним вихідним матеріалом в селекції на імунітет.

Таким чином основою технології створення стійких сортів пшениці до збудника твердої сажки є: знання вірулентності популяцій патогену, створення штучних інфекційних фонів з чітко визначеним інфекційним навантаженням, знання ступеню стійкості донорів та джерел, що використовуються в селекційних програмах, визначення етапів застосування штучних інфекційних фонів та володіння методами добору стійких рослин.

Таблиця 6 - Ефективні джерела стійкості пшениці до збудника твердої сажки - T.caries

Сорт	Походження	Характеристика стійкості у 2000-2002 рр.
Idaho 443	США	9
Idaho 352	США	9-7
Idaho 364	США	9-7
Пам'яті Федіна	Росія	9
KS 93 WGRC 27	США	8-9
Лютесценс 779/83	Росія	9
Charmany	США	9
ВНІС - 5	Росія	7-8
Keiser	США	7-9
Еритроспермум 24220	Україна	9-8
New gains	США	9
Sioux land	США	9
Elman		9-8
KS 93 U 11	США	9-7
Fundulla 900		6-9
Colt	США	5-9
Amigo	США	7
K 1S90WGRC10	США	5-6
Iddims Co	США	4-8
Еритроспермум 25276	Україна	5-8
Експромт	Україна	5-8
Еритростпермум 6089	Україна	8-9
ТЕ 3915	США	6
Grem	США	8
KSTX96V2427	США	7

ВИСНОВКИ

Тверда сажка є широко розповсюдженою хворобою пшениці в Україні. Найбільшим поширенням хвороби характеризуються лісостепова та степова зони. Зростання розповсюдження хвороби, що спостерігається в останні роки зумовлено порушенням технології вирощування культури та відсутністю стійких сортів.

Збудником твердої сажки в лісостеповій та степовій зонах України є Tilletia caries (DC) Tul. Його популяція включає високовірулентну расу 40, яка поширена в степовій зоні вирощування пшениці, середньовірулентну расу 32 та авірулентну расу 11, які поширені в лісостеповій зоні України.

Встановлено, що на популяцію патогена діє значний селективний тиск стійких перспективних сортів озимої пшениці, що може призвести до спрямованого добору високовірулентних рас, здатних долати гени стійкості зазначених сортів при введенні їх у виробництво.

Найбільшу ефективність в умовах України проявляють гени стійкості Bt 5, Bt8 - Bt17 та Btz, тому рекомендуємо використовувати їх в селекційних програмах по створенню стійких сортів.

Здійснено оцінку стійкості перспективних сортів пшениці до популяцій збудника твердої сажки в Україні. Встановлено, що сорти Миронівська ранньостигла, Копилівчанка, Київська 8, Глібовчанка, Центос та Зустріч характеризуються екологічною стійкістю до збудника хвороби в умовах Лісостепу України.

Встановлено, що сортозразки з колекційних розсадників МІП та Центру генетичних ресурсів України Idaho 364, Idaho 443, Sioux land, Еритроспермум 5221, Пам'яті Федіна, Idaho 352, KS 93WGRC 27, Charmany, Keiser, Iddims Co, U 1275, Рубін, Еритроспермум 252/76, Експромт, Colt, Еритроспермум 24220, Еритроспермум 25645, Еритроспермум 24210 та інші характеризуються високою стійкістю до збудника твердої сажки, а Amigo та K1S90WGRC10 проявили її і до збудника бурої листкової іржі пшениці. Всі вищезгадані сорти є цінним вихідним матеріалом в селекції на імунітет.

З метою обмеження розвитку твердої сажки необхідно проводити посів сортів озимої пшениці в оптимальні строки.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

З метою обмеження розвитку та шкодочинності твердої сажки пшениці в агроценозах Лісостепової зони України рекомендуємо вирощувати перспективні сорти Миронівська ранньостигла, Копилівчанка, Київська 8, Глібовчанка та Зустріч, які характеризуються екологічною стійкістю до збудника хвороби. В залежності від абіотичних факторів їх стійкість варіює від 0 до 50%.

Добір стійких форм пшениці до збудника твердої сажки слід проводити на штучному фоні з інфекційним навантаженням 0,5 г теліоспор T.caries на 100 г насіння при пізніх строках посіву. Ці умови значно підвищують ефективність штучного інфекційного фону та забезпечують вірогідність добору стійких форм.

При створенні нової серії сортів озимої пшениці стійких до збудника хвороби необхідно використовувати гени стійкості Bt5, Bt8-Bt17 та Btz. Сорти з зазначеними генами стійкості здатні стримувати розвиток популяції патогену в агроценозах Лісостепу та Степу України.

Виявлені джерела стійкості до збудника твердої сажки Idaho 364, Idaho 443, Sioux land, Еритроспермум 5221; Памяті Федіна, Idaho 352, KS 93WGRC 27, Charmany, Keiser, Iddims Co, U 1275, Amigo, Рубін, Еритроспермум 252/76, Експромт, Colt, K1S90WGRC10, Еритроспермум 24220, Еритроспермум 25645, Еритроспермум 24210 є цінним вихідним матеріалом в селекції на стійкість, який необхідно використовувати як батьківські форми при селекції, а також з метою ідентифікації нових генів стійкості.

СПИСОК ОСНОВНИХ ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Ращенко Л.М. Збудники твердої сажки. Динаміка розповсюдженості та видовий склад // Захист рослин.- 2002.- № 5.- С. 8-9.

Ращенко Л.М., Парфенюк А.І. Вдосконалення методів створення штучних інфекційних фонів для оцінки озимої пшениці на стійкість до збудника твердої сажки // Вісник Сумського національного аграрного університету (Серія Агрономія і біологія).- Вип. 6.-Суми, 2002.- С. 179-182 (Особистий внесок здобувача - 60%. Планування дослідів, проведення досліджень, узагальнення даних).

Ращенко Л.М. Ефективність відомих генів стійкості пшениці до збудника твердої сажки та вдосконалення методу створення штучного інфекційного фону в умовах Лісостепу України // Вісник Харківського національного аграрного університету імені В.В.Докучаєва (Серія Ентомологія та фітопатологія ).- 2002, № 4.- С.93-96.

Ращенко Л.М. Проти збудника твердої сажки // Захист рослин, 2001, № 11.- С.8.

Лісовий М.П., Ращенко Л.М. Аналіз стійкості сортів озмиої пшениці на фоні інокулюма збудника твердої сажки Tilletia caries (DC) Tul. з різних грунтово-кліматичних зон України // Аграрна освіта і наука на початку третього тисячоліття / Міжнародна науково-практична конференція 18-21 вересня 2001 р., Львів, 2001.- С. 310-318 (Особистий внесок здобувача - 60%. Планування дослідів, проведення досліджень, обговорення результатів).

Ращенко Л.М. Розповсюдженість твердої сажки в Україні та стійкість перспективних сортів до неї. // Вісник аграрної науки південного регіону/ Міжвідомчий тематичний збірник (С.-г. та біо. науки) Вип. 2.- Одеса, 2001.- С. 217-221

Ращенко Л.М. Проблема стійкості сучасних сортів пшениці до збудників твердої сажки (Tilletia caries (DC) Tul. та Tilletia levis Kuehn.) в Україні // Матеріали науково-практичної конференції паразитологів, НАУ, 3-5 листопада 1999 р., Київ, 1999.- С. 147-148

Ращенко Л.М. Вірулентність популяцій твердої сажки пшениці (Tilletia caries (DC) Tul.) як фактор, що впливає на стійкість сорту до патогену// Современные проблемы генетики, биотехнологии и селекции растений: Тез. докл. межденар. конф. молодых ученых, 2-7 июля 2001 г., Харьков, 2001.- С.116-117.

Ращенко Л.М. Сортостійкість до твердої сажки як фактор підвищення фітосанітарного стану та урожайності пшениці // Вчимося господарювати / Матеріали науково-практичного семінару молодих вчених та спеціалістів 22-23 листопада 1999 року, Київ-Чабани, 1999.- С.108-109.

Ращенко Л.М. Розповсюдженість та інтенсивність розвитку сажкових хвороб пшениці на території України // Вчимося господарювати, Частина ІІ / Матеріали науково-практичного семінару молодих вчених та спеціалістів 22-23 листопада 1999 року, Київ-Чабани, 1999.- С. 53-54

Ращенко Л.Н. Твердая головня пшеницы в агроценозах Украины // Научные материалы Первой всероссийской конференции по иммунитету растений к болезням и вредителям, посвященной 300-летию Санкт-Петербурга.- Санкт-Петербург, 2002.- с. 219-220.

АНОТАЦІЇ

Ращенко Л.М. Тверда сажка озимої пшениці та обгрунтування імунологічних методів захисту. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.11 - фітопатологія. Рукопис. Інститут захисту рослин. Київ 2002 р.

За результатами проведених досліджень встановлено, що популяція T.caries, розповсюджена в Степу характеризується вищим ступенем патогенності ніж в Лісостепу і включає високовірулентну расу 40. Лісостепова популяція патогену включала середньовірулентну расу 32 та низьковірулентну расу 11. Виявлено високовірулентні біотипи T.caries, здатні долати окремі гени стійкості.

Удосконалено метод створення штучного інфекційного фону T.caries, що забезпечує вірогідність оцінки та добору стійких форм.

Визначено, що гени стійкості Bt5, Bt8 - Bt17 та Btz характеризуються високою ефективністю в умовах Лісостепу та Степу України. Тому їх рекомендовано використовувати, як донори стійкості при селекції на імунітет до збудника твердої сажки.

Встановлено, що сорти Миронівська ранньостигла, Копилівчанка, Київська 8 та Зустріч характеризуються екологічною стійкістю до патогену в умовах Лісостепу. Виявлено ряд колекційних сортозразків з високою стійкістю до твердої сажки. Вони є ефективними джерелами стійкості в селекції на імунітет, які необхідно використовувати як батьківські форми у схрещуваннях, а також з метою ідентифікації нових генів стійкості.

Ключові слова: озима пшениця, стійкість, тверда сажка, популяції T.caries, патогенність, вірулентність, раси, донори та джерела стійкості.

Ращенко Л.Н. Твердая головня озимой пшеницы и обоснование иммунологических методов защиты. Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.11 - фитопатология. Рукопись. Институт защиты растений. Киев - 2002 г.

Одним из наиболее вредоносных заболеваний пшеницы является твердая головня. Изучение распространенности твердой головни пшеницы на территории Украины показало, что она встречается в большинстве областей страны, особенно в лесостепной и степной зонах. С 1995 года наблюдается тенденция увеличения количества пораженных болезнью площадей. Поэтому необходимо немедленное введение комплекса мероприятий по ограничению распространения болезни в дальнейшем.

Исследование видового состава возбудителей твердой головни пшеницы в агроценозах Украины показало, что в настоящее время в условиях Лесостепи и Степи присутствует лишь один возбудитель Tilletia caries (DC) Tul.

Популяции T. caries дифферинциируются за свойством поражать различные сорта пшеницы. Проведенный анализ показал, что как в различных зонах, так и в условиях одной зоны формируются популяции T. caries с различной степенью патогенности. Набольшей степенью патогенности отличалась популяция T. caries, распространенная в Степи. Лесостепные популяции были менее патогенны. Это указывает на различную их вирулентность, то есть на возможное наличие различный рас в этих зонах.

В результате определения степени вирулентности популяций T.caries на наборе моногенных линий с генами устойчивости Bt1 - Bt10 было установлено, что в условиях Степи распространена высоковирулентная раса 40. В условиях Лесостепи была идентифицирована средневирулентная раса 32 и авирулентная раса 11. Выявлено ряд биотипов T.caries, способных преодолевать эффективные гены устойчивости.

Усовершенствовано метод создания инфекционного фона T.caries,что обеспечивает вероятность оценки и отбора устойчивых форм пшеницы.

Изучение устойчивости сортов пшеницы селекции Мироновского института пшеницы к возбудителю твердой головни показало, что большинство из них восприимчивы к возбудителю заболевания. При этом сорт Экспромт был высоко устойчив, а Мирхад, Мироновская раннеспелая, Крижинка, Мирлебен - слабо восприимчивы к заболеванию. Перспективные сорта Мироновская раннеспелая Копыловчанка, Киевская 8 и Зустрич характеризовались экологической устойчивостью в условиях Лесостепи Украины.

Сортообразцы из коллекционных питомников Мироновского института пшеницы и Центра генетических ресурсов Украины Idaho 364, Idaho 443, Sioux land, Еритроспермум 5221, Памяти Федина, Idaho 352, KS 93WGRC 27, Charmany, Keiser, Iddims Co, U 1275, Рубин, Еритроспермум 252/76, Експромт, Colt, Еритроспермум 24220, Еритроспермум 25645, Еритроспермум 24210 и др. характеризовались высокой устойчивостью к возбудителю твердой головни, а Amigo та K1S90WGRC10 проявили ее и к возбудителю бурой ржавчины. Все эти сортообразцы являются ценным исходным материалом в селекции на иммунитет.

Ключевые слова: озимая пшеница, устойчивость, твердая головня, популяции T.caries, патогенность, вирулентность, расы, доноры и источники устойчивости.

Rashchenko L.M. The bunt Tilletia caries (DC) Tul. of the winter wheat and substa

ntiation of immunological methods of wheat protection. Dissertation for the degree of Candidate of Science in Agriculture; Speciality 06.01.11 - Phytopathology. Manuscript. Institute of Plant Protection of UAAS. Kyiv - 2002.

The base of technology at breeding of resistant varieties of the winter wheat to agents of the bunt consists in knowledge of nature of host-plant resistance to the pathogen and regularities of their interaction in conditions of the environment. Also, it is important to operate by the following: methods of establishing of artificial infectious loading with legible dosage of infestation, methods of selection of resistant plants, knowledge of the resistance level of donors and sources, which are used in breeding practice.

It has been found out that the bunt is distributed in the most part of regions of Ukraine, especially in the Forest-Steppe and Steppe zones. The analysis of wheat entries affected by the bunt has shown that only one species - Tilletia caries (DC) Tul. occurs in a number of Regions in the Forest-Steppe and Steppe zones.

The diverse level of virulence takes place both within a bioclimatic zone and in various zones. As a whole, virulence of the bunt is higher in the Steppe zone than it in the Forest-Steppe. Our studies have shown the distribution in the Steppe of the high virulent race 40, whereas in the Forest-Steppe - the moderately virulent race 32 and the avirulent race 11.

It has been ascertained a significant difference as to selective pressure of winter wheat varieties with the diverse level of resistance to the bunt on a population of this pathogen. It changes its virulence under impact of wheat varieties, which are parasitized by this pathogen. In so doing, it occurs a selection of high-virulent biotypes. This results to directioned selection of new races, which are able to overcome genes of the resistance in these varieties.

It has been shown that in the Forest-Steppe and Steppe zones of Ukraine, the resistance genes Bt 5, Bt 8 - Bt 17 and Btz are the most effective. Therefore, they are recommended for the usage as donors of resistance in breeding on immunity to the bunt. It has been conducted an evaluation of perspective winter wheat varieties on resistance to the bunt in Ukraine. The varieties Myronivs'ka rannyostygla, Kopylivchanka, Kyivs'ka 8 and Zustrich have an ecological resistance to the pathogen in the conditions of Forest-Steppe.

In collections, it has been found out a number of winter wheat entries with high resistance to the bunt. They are effective sources of resistance in breeding on immunity. It is need to cross them as parent forms and to use with the aim of identification of new genes of resistance.

Key words: the winter wheat, resistance, the bunt of winter wheat, populations of T. caries, virulence, races, donors and sources of resistance.

Размещено на Allbest.ru

...