Інтрогресія факторів стійкості проти сухої фузаріозної гнилі диких, культурних видів у вихідний матеріал картоплі

Размещено на http://www.allbest.ru/

Інститут цукрових буряків української академії аграрних наук

УДК: 635.21:631.527

Інтрогресія факторів стійкості проти сухої фузаріозної гнилі диких, культурних видів у вихідний матеріал картоплі

06.01.05 - Селекція рослин

Недільська Уляна Іванівна

Київ - 2006

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті картоплярства УААН впродовж 2002-2005 рр. фузаріозний гниль бульба

Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук, професор ПОДГАЄЦЬКИЙ Анатолій Адамович, Інститут картоплярства УААН, завідувач лабораторії вихідного матеріалу

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор, член-кореспондент УААН КРАВЧЕНКО Владислав Андрійович, Науково-дослідний і навчальний центр закритого грунту “Пуща водиця”, директор

кандидат сільськогосподарських наук, доцент ЗАВІРЮХА Петро Данилович, Львівський державний аграрний університет, доцент кафедри генетики, селекції і захисту рослин

Провідна установа: Білоцерківський державний аграрний університет, кафедра селекції і насінництва, Міністерство аграрної політики України (м. Біла Церква)

Захист відбудеться “ 30 “ травня 2006 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.360.01 при Інституті цукрових буряків УААН за адресою: 03141, м. Київ, вул. Клінічна 25, корпус 1.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту цукрових буряків УААН 03141, м. Київ, вул. Клінічна 25, корпус 2.

Автореферат розісланий “ 22 “квітня 2006 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат сільськогосподарських наук Сторожик Л.І.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Однією з найбільш поширених хвороб картоплі, особливо при зберіганні, є суха фузаріозна гниль. За шкодочинністю вона не поступається тим, що розвиваються в період вегетації, можливо, за виключенням фітофторозу. Як і для багатьох інших, найбільш економічно вигідним, санітарно і гігієнічно безпечним та екологічно виправданим способом захисту культури від хвороби є створення й широке впровадження у виробництво стійких сортів. Проте, за даними багатьох дослідників, виду S.tuberosum не властивий високий прояв ознаки та ефективний контроль її. А тому створення сортів, резистентних проти сухої фузаріозної гнилі, можливе лише за участю диких, культурних видів картоплі, які характеризуються наявністю ефективних генів контролю ознаки. Проте через міжвидову несхрещуваність та з інших причин використання цього методу до останнього часу не дало змоги створити вихідний селекційний матеріал, сорти картоплі хоча б з відносно високою стійкістю проти хвороби. А тому дослідження в цьому напрямку є актуальними.

Зв'язок роботи з науковими програмами, темами. Тема дисертації входила в план науково-дослідної роботи лабораторії вихідного матеріалу Інституту картоплярства УААН НТП “Картоплярство”: “Створити джерела, донори і вихідний матеріал для селекції та сорти картоплі різних груп стиглості і господарського призначення, з високою урожайністю, груповою стійкістю проти хвороб, високими якісними показниками, придатністю для механізованого вирощування” (2000 - 2005 рр.). Номер державної реєстрації 0101U004746.

Мета і завдання дослідження. Мета дослідження - виділити види, перспективні для пошуку джерел стійкості проти сухої фузаріозної гнилі, провести гомозиготизацію цінних алелей контролю ознаки та інтрогресувати їх у вихідний передселекційний та вихідний селекційний матеріал.

Для досягнення поставленої мети передбачалось вирішити такі завдання:

- відпрацювати окремі аспекти оцінки стійкості бульб проти хвороби при використанні штучного зараження;

- на підставі даних інфікування бульб зразків диких, культурних видів виділити форми з високим фенотиповим вираженням резистентності проти хвороби, окреслити ареали для пошуку видів, перспективних у цьому відношенні ;

- з використанням гомозиготизації ефективних генів контролю ознаки (інцухтування, близькородинні схрещування) встановити генетичний потенціал матеріалу та створити джерела ознаки;

- оцінити за фенотиповим проявом та ефективністю генетичного контролю стійкості проти хвороби створені раніше й отримані нами первинні міжвидові гібриди, виділити перспективні для подальших досліджень;

- одержати вторинні міжвидові гібриди, визначити у них фенотипове вираження резистентності проти сухої фузаріозної гнилі та виділити форми для практичного використання;

- визначити стійкість проти хвороби раніше створених і нових міжвидових гібридів з участю S.tuberosum та прояв у них інших господарських ознак, виділити бек роси, перспективні для селекції;

- встановити прояв стійкості проти сухої фузаріозної гнилі, інших ознак серед потомства від бекросування створених форм.

Об'єкт дослідження - дикі, культурні види картоплі, первинні, вторинні міжвидові гібриди, їхні бекроси, потомство від насичуючих схрещувань.

Предмет дослідження - стійкість проти сухої фузаріозної гнилі складових генофонду картоплі, в тому числі створених нами, ягодоутворення від схрещування, врожайність та інші господарські ознаки потомства бекросів.

Методи дослідження: польові, лабораторні, статистичні. Застосовували як загальнонаукові, так і специфічні в дослідженні з картоплею. З використанням польових методів визначали результативність схрещування, прояв господарсько-цінних ознак серед бекросів міжвидових гібридів та їхнього потомства. Лабораторні методи застосовували при визначенні якісних показників та стійкості проти сухої фузаріозної гнилі. Отримані дані обробляли статистичними методами.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше, з використанням штучного зараження бульб співродичів культурних сортів, виділені види, перспективні для пошуку джерел стійкості проти сухої фузаріозної гнилі, встановлений їхнійгенетичний потенціал за ознакою, проведена гомозиготизація цінних алелей, на підставі чого створені джерела ознаки.

Встановлене фенотипове вираження резистентності проти хвороби у первинних, вторинних міжвидових гібридів та їхня генетична цінність для подальшого використання. Доведена можливість інтрогресії ефективних генів контролю стійкості проти сухої фузаріозної гнилі від диких видів до первинних, вторинних міжвидових гібридів, включаючи одноразове схрещування з сортами, без зниження фенотипового прояву ознаки та їхньої генетичної цінності.

Створені та виділені бекроси багатовидових гібридів, які поєднують високу резистентність проти хвороби, що свідчить про вдалу інтрогресію у них ефективних генів контролю ознаки від диких, культурних видів з аналогічним проявом окремих або комплексу інших господарсько-цінних ознак.

Виявлена висока стійкість проти сухої фузаріозної гнилі, інші господарські ознаки серед потомства від бекросування резистентних проти хвороби міжвидових гібридів, що дозволило визначити їхню генетичну цінність для практичної селекції.

Практичне значення одержаних результатів. Виділені два зразки культурного виду S.andigenum з крайньою високою стійкістю проти сухої фузаріозної гнилі та 15 з високою, що, враховуючи значну додатну кореляцію резистентності між батьківськими формами і потомством виду, дозволяє стверджувати про перспективність виділених зразків з високим фенотиповим проявом ознаки для практичного селекційного використання. Створено три джерела стійкості проти хвороби, які можуть бути модельними об'єктами для генетичних, фітопаталогічних досліджень та при отриманні первинних міжвидових гібридів. Серед одержаного матеріалу виділено 15 бекросів складних міжвидових гібридів з високою резистентністю проти сухої фузаріозної гнилі та комплексом інших господарських ознак, які передані для практичного використання при створенні сортів картоплі в лабораторії селекції Інституту картоплярства та Поліської дослідної станції. Виділені за стійкістю проти хвороби та іншими ознаками кращі батьківські форми - бекроси міжвидових гібридів (7 шт.) та апробовані комбінації (7 шт.) - передані та рекомендовані для селекційного використання. Доопрацьована методика оцінки стійкості проти сухої фузаріозної гнилі з використанням штучного зараження бульб дозволяє отримувати більш достовірні дані.

Особистий внесок здобувача. За темою дисертаційної роботи автором опрацьована наукова література, проведений патентний пошук, що дозволило розробити програму досліджень, визначити методи її реалізації. Самостійно виконані польові та лабораторні дослідження, узагальнені отримані дані, які оброблені з використанням статистичних методів. Сформульовані наукові положення, що виносяться на захист, висновки і рекомендації для селекційної практики.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи представлено та обговорено на наукових нарадах відділу селекції, засіданнях методичної комісії, Вченої ради Інституту картоплярства (2002 - 2005 рр.), Міжнародній конференції молодих вчених “Современные проблемы генетики, биотехнологии и селекции растений”, Харьков, 2003 г., Международной научно - практической конференции молодых ученых “Адаптивное растениеводство: проблемы и решения”, Минск, 2004 г.

Публікації. Основні положення дисертації викладені в семи друкованих наукових працях, в тому числі - три у фахових виданнях.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація викладена на 239 сторінках машинописного тексту (комп'ютерний варіант) і включає 59 таблиць 13 рисунків. Робота складається із вступу, восьми розділів, висновків, рекомендацій для селекційної практики, списку використаної літератури, який нараховує 240 джерел, у тому числі 98 латиницею, додатків де розміщено 9 таблиць, довідки про впровадження.

Зміст роботи

Теоретичні основи та практичні результати створення вихідного селекційного матеріалу, стійкого проти сухої фузаріозної гнилі (огляд наукової літератури)

На підставі аналізу результатів досліджень численних вчених викладені біологічні особливості збудників сухої фузаріозної гнилі, поширеність, шкодочинність хвороби. Зазначається, що, залежно від умов регіону, в популяції гриба представництво і частота видів різна, і це необхідно враховувати при оцінці створених гібридів, сортів. Результати співставлення даних різних авторів стосовно стійкості однакових сортів свідчать про відмінність отриманих результатів, іноді значну. Це наводить на думку, що, крім специфічності зовнішнього комплексу, на неоднорідність даних також впливає особливість методів оцінки резистентності.

Наведена характеристика складових генофонду картоплі за стійкістю проти сухої фузаріозної гнилі. Більшість авторів висловлює думку про відсутність сортів навіть з відносно високою резистентністю проти хвороби, що обумовлює необхідність залучення в селекційну практику їхніх співродичів з ефективним генетичним контролем ознаки. Лише в поодиноких наукових установах виконуються дослідження з створення вихідного селекційного матеріалу, стійкого проти хвороби, що недостатньо для виведення резистентних сортів.

Умови, матеріал та методи дослідження

Дисертаційна робота виконана протягом 2002 - 2005 рр. в Інституті картоплярства УААН, землі якого розміщені в зоні Південного Полісся України. Грунти дослідного поля дерново-середньопідзолисті, з нестабільним колоїдним комплексом, мало забезпечені кальцієм, магнієм та іншими лужними елементами. Агрохімічний склад грунту такий: вміст гумусу (за Тюріним) - 1,32 - 1,68 %, рухомих форм фосфору (за Кірсановим) - 11,5 - 13,3 мг/100 г грунту, калію (за Масовою) - 8,0 - 8,9, pН сольової витяжки 4,9 - 5,2, гідролітична кислотність - 2,2 - 2,3 мг. екв/100 г грунту, сума насиченості основами - 46,3 - 59,8%.

Клімат зони помірно - континентальний. Тривалість безморозного періоду 150 - 160 діб, що дозволяє вирощувати сорти картоплі різної групи стиглості. Період вегетації 2002, 2003, 2005 рр. характеризуються підвищеною температурою повітря. І навпаки, в 2004 р. вона була нижчою порівняно з середніми багаторічними даними. В 2002 і особливо 2003, 2004 рр. кількість опадів менша, ніж за ряд років.

Вихідним матеріалом при проведенні дослідження використані дикі види і культурний S.andigenum Juz. et Buk., первинні, вторинні міжвидові гібриди, їхні бекроси, частково створені в лабораторії вихідного матеріалу інституту, але в основному отримані нами. Стандартами були сорти з найвищим проявом ознаки. Значною мірою вони використані для бекросування міжвидових гібридів.

Дикі види, первинні, вторинні (без участі S.tuberosum L) гібриди висаджували, використовуючи горщикову культуру, бекроси однорядковими ділянками по 11 бульб. Спостереження, обліки здійснювали згідно прийнятих методик (Букасов С.М. та інші, 1976). Стійкість проти сухої фузаріозної гнилі визначали з використанням штучного зараження за методикою, відпрацьованою в Інституті картоплярства, де балу 9 відповідала відсутність симптомів хвороби (крайня висока стійкість), а 1 - ураження 75% бульб (Подгаєцький А.А., Гриценко К.П., 1995). Експериментальні дані обробляли, використовуючи методи дисперсійного і кореляційного аналізу (Рокицький П.Ф., 1973; Доспєхов Б.А., 1985).

Інтенсивність розвитку сухої фузаріозної гнилі залежно від строків інфікування бульб та здатність гриба розмножуватись на різних сортах.

Оптимальний строк визначення стійкості бульб проти сухої фузаріозної гнилі. Встановлено, що серед факторів, які впливають на результативність оцінки резистентності бульб проти хвороби, найбільший вплив мають біологічні особливості оцінюваного матеріалу; дещо менший, хоча і відносно значний, строки виконання досліджень (рис.). За максимальним проявом хвороби оптимальним строком інфікування для трьох бекросів і сорту Omega є початок - середина березня, що підтверджується результатом статистичної обробки даних.

Здатність гриба розмножуватись на різних сортах. Підрахунки конідій в полях зору мікроскопа при 120х в суспензії гриба з 2 мг. наважки спороносної тканини інфікованих бульб дозволили встановити: серед 14 сортів найбільше спор утворюються на таких: Поляна, Слов'янка, Повінь, Серпанок, Світанок київський. Перші два за проявом ознаки істотно відрізняються від інших. Водночас, враховуючи високе значення коефіцієнту варіації сортів Серпанок, Світанок київський (у останнього 28,6%), вони є менш придатними для розмноження інфекції. Виконання досліджень в оптимальні строки обумовило максимальний вплив на отримані результати біологічних особливостей сортів (81%) і мінімальний (1%) зовнішнього комплексу, який все - таки дещо відмінний за роками.

Резистентність зразків диких видів проти хвороби. Враховуючи ареали видів, які характеризуються балами резистентності 7 - 9, виділені два регіони: Аргентина і Мексика, де особливо перспективний пошук зразків з високим фенотиповим проявом ознаки (табл.1).

Кращими у цьому відношенні є види: S.catarthrum, S.chacoense, S.verrucosum, S.simplicifolium і особливо за часткою матеріалу без симптомів хвороби: S.jamesii, S.vernei, S.polytrichom. Встановлений поліморфізм видів за проявом стійкості проти сухої фузаріозної гнилі. Водночас у окремих видів, наприклад, S.chacoense, це явище поширене в незначній мірі.

Прояв серед зразків виду S.andigenum стійкості проти сухої фузаріозної гнилі та інших господарських ознак. Незважаючи на дещо нижчу цінність виду S.andigenum за резистентністю проти хвороби порівняно з дикими видами (середній прояв ознаки у нього склав 5,9 бала), у нього виділені зразки з високим (7 - 8 балів) фенотиповим вираженням властивості, а у таких з них, як К - 20293, К - 16386 навіть при штучному інфікуванні бульб симптомів хвороби не виявлено. Водночас, виду властивий значний поліморфізм прояву інших господарських ознак. Окремі його зразки (К - 15646, К - 5279, К - 17602) не поступаються за

Таблиця 1 Стійкість диких видів картоплі проти сухої фузаріозної гнилі (2002-2004 рр.)