Иммунологические основы и методы создания исходного материала пшеницы для селекции на устойчивость к болезням в Поволжье
Изучение биологической специфики развития, распространения патогенов, возбудителей грибных болезней пшеницы в регионе. Выявление доноров устойчивости к основным грибным болезням. Создание исходного материала пшеницы с комплексной устойчивостью к болезням.
| Рубрика | Сельское, лесное хозяйство и землепользование |
| Вид | автореферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.01.2018 |
| Размер файла | 440,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
На правах рукописи
Автореферат диссертации
на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук
Иммунологические основы и методы создания исходного материала пшеницы для селекции на устойчивость к болезням в Поволжье
Маркелова Тамара Сергеевна
Специальность: 06.01.11 - защита растений
Саратов - 2007
Работа выполнена в Государственном научном учреждении Научно-исследовательском институте сельского хозяйства Юго-Востока Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ НИИСХ Юго-Востока РАСХН).
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Емельянов Николай Архипович;
доктор биологических наук, с.н.с. Сибикеев Сергей Николаевич;
доктор биологических наук, профессор Иващенко Владимир Гаврилович.
Ведущее учреждение: ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии.
Защита диссертации состоится в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.06 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» по адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл., 1.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ».
Автореферат разослан: 2007 г.
Учёный секретарь диссертационного совета А.Н. Данилов.
Общая характеристика работы
Актуальность проблемы. Пшеница, как важнейшая зерновая культура, занимает в Поволжье до 40% посевных площадей. Высокая насыщенность севооборотов пшеницей в регионе приводит к ухудшению фитосанитарного состояния агробиоценоза. Возрастает поражение посевов наиболее вредоносными заболеваниями: бурой ржавчиной, мучнистой росой, пыльной и твердой головней, пятнистостями листьев, вирусными болезнями и т. д.
Изменения климатических условий в регионе, являющиеся наглядными показателями глобального потепления климата, также оказывают значительное влияние на состав фитопатогенного комплекса. Для развития возбудителей заболеваний создаются оптимальные условия - повышенная атмосферная влажность и температурный режим, осадки и т. д.
Не менее серьезной причиной возникновения эпифитотий грибных заболеваний на посевах пшеницы является использование в производстве восприимчивых, генетически однородных сортов как озимой, так и яровой пшеницы. С.С. Санин (2003) считает, что в сельскохозяйственном производстве сорт относится к числу важнейших факторов, влияющих на фитосанитарную обстановку на посевах пшеницы, его вклад в формирование урожая достигает 30-70%. Поэтому в системе интегрированной защиты устойчивые к болезням сорта должны занимать особое место.
В связи с этим повышается значимость исследований в области иммунитета. Основной проблемой этих исследований стоит выявление и расширение разнообразия генофонда сельскохозяйственных культур по признакам устойчивости, стратегии использования эффективных генов, подбора доноров для оптимизации иммунологических селекционных программ (В.А. Павлюшин, 2002 г.).
Таким образом в условиях неблагополучной фитосанитарной обстановки на посевах пшеницы проблема создания устойчивых сортов является актуальной, а предложенные в данной работе методы создания исходного материала для селекции болезнеустойчивых сортов, основанные на иммунологических принципах, являются необходимыми как для работы иммунологов, так и селекционеров.
Диссертационная работа выполнена на базе НИИСХ Юго-Востока в период с 1971 по 2004 гг. Исследования проводились в рамках государственных программ ВАСХНИЛ и РАСХН и в соответствии с тематическим планом НИР НИИСХ Юго-Востока. 1971-1990 гг. - шифр тем: 0.51.03; 0.51.05. 1991-2005 гг. - шифр тем: 02.06; 01.02.20; 02.05.
Цель исследований. Разработать иммунологические подходы для целенаправленной селекции пшеницы на устойчивость к наиболее вредоносным болезням в Поволжье. Создать исходный материал пшеницы с комплексной устойчивостью к болезням.
Задачи исследований:
1) изучить биологические особенности развития и распространения патогенов, возбудителей основных грибных болезней пшеницы в Поволжье и провести анализ их популяций;
2) исследовать структуру и динамику изменчивости популяции бурой ржавчины пшеницы Puccinia recondita Rob. ex. Desm. f. sp. tritici;
3) усовершенствовать способы создания усиленных инфекционных фонов, необходимых для оценки и отбора болезнеустойчивых форм пшеницы, с учетом местных климатических условий;
4) провести скрининг мировой коллекции пшеницы и сортов отечественной селекции и выявить доноры устойчивости к основным грибным болезням;
5) разработать методы создания исходного материала, обладающего устойчивостью к основным грибным болезням;
6) создать исходный материал для селекции пшеницы на устойчивость к основным грибным болезням.
Научная новизна.
Исследован расовый и генетический состав популяции бурой ржавчины в Поволжье, а также его динамика, начиная с 70-х годов прошлого века до настоящего времени.
Предложены варианты создания усиленных инфекционных фонов, основанные на знании биологических особенностей возбудителей болезней пшеницы с учетом климатических условий региона.
Проведен скрининг мировой коллекции ВИР, сортов отечественной селекции, а также диких видов и сородичей пшеницы (всего более 50 тыс. образцов), выявлены новые генетические источники устойчивости пшеницы к болезням.
Предложен новый способ совмещенной оценки пшеницы на устойчивость к двум патогенам (Авторское свидетельство № 1777726), а также новый способ оценки и отбора селекционного материала in vitro на
устойчивость к бурой ржавчине и мучнистой росе (заявка на изобретение №94034770 (034684) с датой приоритета от 20.09.94 г.).
Разработаны схемы ускоренного создания линий яровой мягкой пшеницы с использованием межвидовой гибридизации и биотехнологии, а также линий озимой пшеницы с комплексной устойчивостью к основным грибным болезням.
Создан сорт озимой пшеницы - Смуглянка (Пат. 0141 (РФ). - № 9401113. Приоритет 24.11.1993. Зарегистрирован в Государственном реестре охраняемых селекционных достижений, допущенных к использованию, 23.06.98 г.; А.с. 27724) и сорт озимой пшеницы Рубин 96 (Пат. 3654 (РФ). - № 9609725; Приоритет 25.02.2003. Зарегистрирован в Государственном реестре охраняемых селекционных достижений 13.06.07 г.; А.с. 39730). Сорта, обладающие комплексной устойчивостью к бурой ржавчине, мучнистой росе и твердой головне, получены по ускоренной селекционной схеме, с применением методов биотехнологии (культуры пыльников, оценки на устойчивость к болезням in vitro и др.).
Научная новизна работы подтверждена тремя авторскими свидетельствами и двумя патентами на сорта.
Основные положения, выносимые на защиту. На защиту выносится комплексная иммунологическая схема создания болезнеустойчивого селекционного материала пшеницы для условий Поволжья, включающая следующие положения:
1. Структура популяции возбудителя бурой ржавчины пшеницы, ее динамика в результате селекции и внедрения в производство новых сортов пшеницы с генами устойчивости против патогена;
2. Способы создания усиленных инфекционных фонов в климатической зоне юго-востока;
3. Система оценок и отбора исходного и селекционного материала на устойчивость к основным грибным болезням;
4. Пакет доноров устойчивости пшеницы к бурой ржавчине, мучнистой росе, пыльной и твердой головне;
5. Схема ускоренного создания линий яровой мягкой пшеницы с комплексной устойчивостью к бурой ржавчине, мучнистой росе и пыльной головне с использованием межвидовой гибридизации;
6. Схема ускоренного создания линий озимой пшеницы с комплексной устойчивостью к бурой ржавчине, мучнистой росе и твердой головне;
7. Сорта озимой мягкой пшеницы Смуглянка и Рубин 96, с комплексной устойчивостью к бурой ржавчине, мучнистой росе и твердой головне.
Практическая значимость и реализация полученных результатов. Предложена схема создания линий и сортов пшеницы, устойчивых к болезням, которая за счет применения методов биотехнологии и разработанной в лаборатории системы фитопатологических оценок позволяет существенно повысить эффективность отборов на устойчивость и сократить сроки создания новых устойчивых линий и сортов.
Создан и внедряется в производстве (на площади более 30 тыс. га) сорт озимой мягкой пшеницы Смуглянка, устойчивый к бурой ржавчине, мучнистой росе, твердой головне и стеблевому хлебному пилильщику. Внесен в Госреестр селекционных достижений по Средне- и Нижневолжскому регионам РФ.
Проходит Государственное сортоиспытание сорт озимой мягкой пшеницы Рубин 96, также обладающий комплексной устойчивостью к болезням (бурой ржавчине, мучнистой росе, твердой головне).
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на VII Всесоюзном совещании по иммунитету сельскохозяйственных растений к болезням и вредителям (г. Омск, 1981), на VШ Всесоюзном совещании по иммунитету сельскохозяйственных растений к болезням и вредителям (г. Рига, 1986 г.), на IX совещании по иммунитету растений к болезням и вредителям (г. Минск, 1991 г.), на конференции «Проблемы новаторской деятельности ученых, изобретателей и др.» (г. Саратов, 1996 г.), на международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы агроэкологии в интегрированных системах защиты растений» (г. Пенза, 1999 г.), на Первом Съезде микологов России (г. Москва, 2002), на Первой Всероссийской конференции по иммунитету растений к болезням и вредителям (г. Санкт-Петербург, 2002), на научно-практической конференции «Современные системы защиты растений от болезней и перспективы использования достижений биотехнологии и генной инженерии» (Голицыно, 2003), на Международной научно-практической конференции «Стратегия адаптивной селекции полевых культур в связи с глобальным изменением климата» (г. Саратов, 2004) и других научно-методических и координационных совещаниях.
Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликована 41 научная работа, получено три авторских свидетельства и два патента на сорта озимой мягкой пшеницы Смуглянка и Рубин 96.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 210 страницах машинописного текста, иллюстрирована 26 таблицами и 14 рисунками. Состоит из общей характеристики работы, шести разделов экспериментальной части, выводов, рекомендаций для селекционной практики и предложений производству, 8 приложений и списка литературы, включающего 252 источника, в том числе 50 - на иностранных языках.
Благодарности. Автор приносит глубокую благодарность кандидату сельскохозяйственных наук М.Л. Веденеевой за научно-методическое руководство, помощь и поддержку при выполнении данной работы. Выражает искреннюю признательность сотрудникам лаборатории иммунитета за помощь при выполнении полевых и лабораторных исследований.
Автор приносит глубокую благодарность доктору сельскохозяйственных наук, профессору В.Б. Лебедеву за глубокий анализ диссертационной работы, ценные предложения и замечания, которые были учтены при подготовке окончательного варианта диссертации.
Содержание работы
1. Условия, материал и методы исследований.
Условия проведения исследований.
Исследования проводились с 1971 по 2004 гг. в полевых экспериментах, теплицах и камерах искусственного климата на базе Научно-исследовательского института сельского хозяйства Юго-Востока.
Климат района проведения полевых исследований характеризуется как континентально-засушливый. Однако анализ годовых сумм осадков за последние годы свидетельствует об устойчивой тенденции их увеличения по всем природным зонам области.
В целом условия для развития возбудителей основных грибных болезней пшеницы были достаточно благоприятными и способствовали получению достоверных данных.
Материал исследований.
Основным материалом для исследований являлась мировая коллекция пшеницы из Всероссийского НИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова, ВНИИ фитопатологии, Международного центра улучшения кукурузы и пшеницы CIMMYT (Мексика), ICARDA (Cирия), а также образцы из различных селекционных центров страны - КНИИСХ (г. Краснодар), Всероссийский НИИ зерновых культур (г. Зерноград, Ростовкая обл.), Донской НИИСХ (п. Рассвет, Ростовская обл.), НИИСХ ЦР НЧЗ (Немчиновка, Московская обл.), Самарский НИИСХ (г. Безенчук, Самарская обл.) и др. Для создания исходного материала, обладающего устойчивостью к болезням, использовались образцы пшеницы с эффективными генами устойчивости против бурой ржавчины, образцы, обладающие комплексной устойчивостью к основным грибным болезням, а также дикие виды пшеницы: Triticum persicum, T. dicoccum, T. militinae, T. timopheevi - источники устойчивости к бурой ржавчине, мучнистой росе и пыльной головне.
В качестве доноров хозяйственно-ценных признаков (продуктивность, качество зерна, зимостойкость (для озимых), засухоустойчивость и т.д.) привлекались лучшие сорта пшеницы саратовской селекции. Стандартами служили сорта яровой и озимой пшеницы местной селекции, не имеющие генов устойчивости к бурой ржавчине и сильно восприимчивые к мучнистой росе, пыльной и твердой головне.
Для изучения структуры популяции бурой ржавчины пшеницы использовались международный набор сортов-дифференциаторов Майнса и Джексона (1926), моногенные линии серии Thatcher (D.J. Samborski, 1981, 1982, 1984, 1985; McIntosh et al., 1995) и ржавчиноустойчивые сорта отечественной селекции, которые дифференцируют клоны гриба Puccinia recondita Rob. ex. Desm. f. sp. tritici по вирулентности.
В качестве объектов исследований взяты спорообразцы бурой ржавчины, мучнистой росы, пыльной и твердой головни, собранные с производственных и селекционных посевов различных районов Поволжья.
Методы закладки опытов.
Основные эксперименты по оценке и отборам образцов пшеницы на устойчивость к болезням закладывали в полевых условиях на фитоучастке, где создавался усиленный инфекционный фон развития болезней, а также применялось искусственное заражение растений.
Изучаемый материал высевался по чистому пару после культивации в рядки длиной 1,2 м 8-мисошниковыми ручными аппаратами. Расстояние между рядками - 0,2 м. Через каждые 10 рядков высевался сорт-накопитель инфекции.
Гибридные растения первого и второго года и их родительские формы высевались по тому же принципу.
Селекционные питомники (контрольный, предварительный и конкурсное сортоиспытание) закладывались на полях ОПХ «Центральное» (с. Константиновка Саратовского района Саратовской области) по чистому пару.
Посев осуществлялся селекционной сеялкой «ССФК-7» с нормой высева 400 семян на 1 кв. м.
Методы исследований.
Устойчивость образцов пшеницы к бурой ржавчине определяли по типу реакции растения на заражение патогеном в баллах (Mains, Jackson, 1926) и по степени поражения в процентах (Peterson et al., 1948). Поражение мучнистой росой определяли по 4-х бальной шкале ВИР (1975), пыльной и твердой головней - по проценту пораженных колосьев в образце. Степень устойчивости образца устанавливали по шкале В.И. Кривченко (1984).
Изучение расового и генотипического состава популяции бурой ржавчины проводили на стандартном наборе сортов-дифференциаторов и на моногенных линиях серии Thatcher по методике Э.Э Гешеле, 1964.
Оценка селекционного материала на показатели качества зерна (стекловидность, натурная масса зерна, масса 1000 зерен) проводилась по общепринятым методикам (М.Н. Фирсова, Е.П. Попова, 1981). Анализы на содержание клейковины в зерне, а также оценка качества клейковины и оценка технолого-хлебопекарных свойств проводились в лаборатории технологии и качества зерна НИИСХ Юго-Востока по общепринятым методикам.
2. Биологические особенности возбудителей болезней пшеницы в Поволжье и перспективы селекции устойчивых к ним сортов.
Бурая ржавчина - Puccinia recondita
Rob. ex. Desm. f. sp. tritici
Анализ видового состава патогенов на пшенице в Поволжье показал, что наибольший вред урожаю причиняют бурая ржавчина, мучнистая роса, пыльная и твердая головня. В диссертационной работе приводятся данные по изучению биологических особенностей этих патогенов (условия развития эпифитотий, состав и динамика популяций, наличие источников устойчивости и перспектив селекции). Среди перечисленных болезней самой распространенной и вредоносной является бурая ржавчина. Этому заболеванию уделяется основное внимание.
Для эффективной селекции на иммунитет необходимы исследования популяций патогенов, которые заключаются в определении частоты встречаемости вирулентных клонов к определенному донору устойчивости, и изучении изменчивости структуры популяции патогена в результате селекции и внедрения в производство новых сортов пшеницы с генами устойчивости против патогенов.
В первую очередь это относится к таким пластичным патогенам, как бурая ржавчина пшеницы. Состав популяции бурой ржавчины отличается высокой динамичностью. Появление в популяции новых рас и биотипов устанавливается по вирулентности к специально подобранному набору сортов-дифференциаторов.
Для дифференциации популяции бурой ржавчины использовался набор сортов, предложенный Мэйнсом и Джексоном, который тестировал по вирулентности расы патогена из различных спорообразцов (E.B. Mains, H.S. Jackson, 1926).
Таблица 1. Расовый состав популяции бурой ржавчины в 1971-1975 гг., %
|
Год |
Раса |
||||||||||
|
77 |
122 |
21 |
52 |
57 |
148 |
191 |
61 |
12 |
6 |
||
|
1971 1972 1973 1974 1975 |
84,2 88,1 93,7 100,0 98,4 |
1,9 7,6 0,0 0,0 1,6 |
7,8 1,1 4,2 0,0 0,0 |
3,8 3,2 0,0 0,0 0,0 |
1,9 0,0 0,0 0,0 0,0 |
0,6 0,0 0,0 0,0 0,0 |
0,4 0,0 0,0 0,0 0,0 |
0,0 0,0 0,7 0,0 0,0 |
0,0 0,0 0,7 0,0 0,0 |
0,0 0,0 0,7 0,0 0,0 |
Результаты исследований 1971-1975 гг. показали, что в поволжской популяции патогена превалирует 77 раса. Часто встречаются 122 и 21 расы, причем выделялись они в годы с сухим и жарким летом (табл. 1).
В последующие годы исследований (1976-2004) в популяции также преобладала 77 раса. Ее представленность колебалась по годам от 73,4 до 100 %. Это свидетельствует о том, что сорта-дифференциаторы Майнса и Джексона утратили способность дифференцировать популяцию патогена.
С созданием и внедрением в производство ржавчиноустойчивых сортов отечественной селекции и включением их в дополнительный набор дифференциаторов появилась возможность наблюдать динамику отдельных клонов вирулентности в поволжской популяции.
Таблица 2. Частота встречаемости клона вирулентности Р26 в поволжской популяции бурой ржавчины (1971-1983 гг.)
|
Год |
Частота встречаемости, % |
Степень развития бурой ржавчины |
|
|
1971 1972 1973 1974 1975 1976 1978 1979 1980 1983 |
8,0 16,5 54,5 76,0 7,3 83,9 100,0 6,9 20,0 5,1 |
депрессия депрессия эпифитотия эпифитотия депрессия эпифитотия эпифитотия депрессия депрессия депрессия |
Клон Р26, вирулентный к сортам озимой пшеницы Кавказ и Аврора, был выявлен в поволжской популяции гриба в 1971 году (табл. 2). Частота встречаемости его составила 8,0%. В 1972 году - частота встречаемости Р26 возросла до 16,5%, несмотря на то, что условия для развития возбудителя эти годы были неблагоприятными, и бурая ржавчина находилась в депрессии. В 1973 и 1974 годах, благоприятных для развития патогена, частота встречаемости Р26 возросла до 54,5 и 76,0% соответственно (рис. 1). В эти годы отмечалось массовое поражение бурой ржавчиной сортов Кавказ и Аврора, занимавших к этому времени значительные площади в Краснодарском крае, Ростовской области и на Украине.
Размещено на http://www.allbest.ru/
- годы эпифитотий бурой ржавчины
- годы депрессии бурой ржавчины
Рис. 1. Частота встречаемости клона Р26 в поволжской популяции бурой ржавчины (1971-1983 гг.)
Поскольку в Саратовской области в производстве отсутствовали сорта пшеницы с геном Lr26, становится очевидным, что состав местной популяции во многом определяется миграцией инфекции из южных и юго-западных районов России. Этот вывод подтверждается исследованиями И.Г. Одинцовой и Л.Ф. Шеломовой (1977). Используя в качестве маркера вирулентность к сорту Кавказ (Lr26) они показали, что доля мигрантов P. recondita из Краснодарского края и южной Украины, где этот сорт занимал большие площади, в Центрально-Черноземную зону составляет около 50%, в Поволжье и Башкирию - около 20%, в Казахстан - 4%.
С 1984 года для изучения состава популяции возбудителя бурой ржавчины стал использоваться набор моногенных линий серии Thatcher и сортов с известными генами устойчивости, всего 36 образцов.
Динамика структуры поволжской популяции бурой ржавчины определяется в основном частотой встречаемости клонов вирулентности Р26, Р19, Р23, Р24. Нарастание частоты встречаемости данных клонов в популяции с 1984 по 2004 годы представлено на рис. 2.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 2. Динамика клонов вирулентности поволжской популяции бурой ржавчины (1984-2004 гг.)
Исследования показывают, что, начиная с 1979 по 1987 годы, частота встречаемости клона вирулентности Р26 в поволжской популяции снижается. Это объясняется неблагоприятными метеорологическими условиями для развития бурой ржавчины в этот период, а также резким снижением посевных площадей под сортами Кавказ и Аврора, защищенных геном Lr26 (табл. 2, 3).
С 1989 года частота встречаемости Р26 возрастает практически независимо от степени развития бурой ржавчины и к 2003-2004 годам достигает 100%. Таким образом, ген Lr26 потерял эффективность и дальнейшее использование его в селекции, на первый взгляд, кажется бесперспективным (Табл. 3, рис. 2). Однако отсутствие в производстве сортов, имеющих ген устойчивости Lr26, может привести к снижению частоты встречаемости клона вирулентности Р26 и как следствие - повышение эффективности гена Lr26.
Наиболее эффективными для защиты пшеницы от бурой ржавчины и широко используемыми в селекции являются гены Lr9, Lr19, Lr23 и Lr24.
В результате наших исследований в 1985 году в поволжской популяции были выявлены новые клоны вирулентности Рр19, 23, 24. Частота встречаемости их в популяции стала возрастать (Табл. 3, рис. 3, 4, 5).
Таблица 3. Частота встречаемости клонов вирулентности в поволжской популяции бурой ржавчины, %
|
Год |
Р26 |
Р23 |
Р19 |
Р24 |
Р9 |
Степень развития бурой ржавчины |
|
|
1984 1985 1986 1987 1989 1994 1995 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 |
29,2 11,3 0,0 0,0 37,5 22,2 60,6 83,3 37,5 37,5 90,0 85,7 100,0 100,0 |
0,0 5,9 60,5 16,4 0,0 86,7 48,5 66,7 25,0 75,0 80,0 100,0 11,1 75,0 |
0,0 1,0 4,6 0,0 0,0 6,7 15,2 33,3 12,5 87,5 100,0 85,7 77,7 87,5 |
0,0 1,0 7,0 3,6 0,0 2,2 6,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 44,4 62,5 |
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 |
Депрессия Депрессия Депрессия Депрессия Эпифитотия Эпифитотия Депрессия Депрессия Депрессия Эпифитотия Эпифитотия Умеренная Эпифитотия Эпифитотия |
Это объясняется тем, что в селекции все чаще стали использоваться гены Lr19, Lr23, Lr24.
В 1986 году частота встречаемости клона вирулентности Р19 составляла 4,6%, а к 1998 году увеличилась до 33,3%. В 2001 году наблюдалась сильная эпифитотия бурой ржавчины. Частота встречаемости клона Р19 достигла 100%. В последующие годы (2002-2004) произошла стабилизация клона Р19 в популяции, частота встречаемости колебалась на уровне 77,7-85,7%. То есть ген Lr19 практически потерял эффективность (Рис. 3).
Причиной этому послужило распространение в производстве сортов яровой мягкой пшеницы, имеющих ген Lr19 - Л503, Добрыня.
В.А. Крупнов (2004) на основе долголетнего опыта свидетельствует, что после достижения сортом, содержащим чужеродный R-ген, определенной «критической» посевной площади (свыше 100 тыс. га) его устойчивость теряется.
Таким образом, изменение частот генов вирулентности связано с сортосменами. Создание и внедрение в производство нового сорта яровой мягкой пшеницы Л503 с эффективным геном устойчивости к бурой ржавчине Lr19 привело к появлению в популяции нового патотипа с комплементарным геном вирулентности. Резкое увеличение посевных площадей под этим сортом в разных регионах страны привело к быстрому накоплению гена вирулентности (Р19) в популяции и как следствие, к потере его эффективности.
Результаты наших исследований динамики вирулентности клона Р23 показывают, что в 1985 году частота встречаемости его в поволжской популяции бурой ржавчины составила 5,9%. В дальнейшем отмечался рост доли клонов Р23 до 66,7% в 1998 году и до 100% в 2002 году (табл. 3, рис. 4). Следует отметить, что частота встречаемости клона Р23 практически не зависит от степени развития бурой ржавчины. Даже в неблагоприятные годы, когда ржавчина находилась в депрессии, частота клона Р23 достигала 48,5-66,7%.
Ген Lr23 широко используется в селекции, как в Поволжье, так и в других регионах России. Создано довольно много сортов, обладающих геном Lr23, в том числе и в Поволжье - Ершовская 32, Олимп, Куйбышевская 1, Прохоровка, Смуглянка и другие. Однако, несмотря на высокую частоту встречаемости клона вирулентности Р23 в популяции бурой ржавчины, этот ген не теряет своего значения, поскольку обеспечивает сортам высокий уровень горизонтальной устойчивости.
Несмотря на поражаемость в фазе проростка и довольно высокую частоту встречаемости клона вирулентности Р23 в популяции, сильного развития заболевания на них не происходит.
Так, сорт озимой пшеницы Смуглянка, обладающий геном устойчивости к бурой ржавчине Lr23, имеет тип реакции иммунности в фазе проростка 2-3, но даже в годы эпифитотий, когда частота встречаемости клона Р23 в популяции достигала 86,7%, развитие бурой ржавчины на нем не превышало 20% (Рис. 6).
Рис. 2. Частота встречаемости клона Р26 в зависимости от степени развития бурой ржавчины (1984-2004 гг.)
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 3. Частота встречаемости клона Р19 в зависимости от степени развития бурой ржавчины (1984-2004 гг.)
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 4. Частота встречаемости клона Р23 в зависимости от степени развития бурой ржавчины (1984-2004 гг.)
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 5. Частота встречаемости клона Р24 в зависимости от степени развития бурой ржавчины
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 6. Частота встречаемости клона Р23 в популяции и поражаемость сорта озимой пшеницы Смуглянка (Р23) бурой ржавчиной (1998-2005 гг.)
Происходит увеличение частоты встречаемости клона Р24 (рис.4). Возможно, это является результатом миграции спор бурой ржавчины из других регионов. Однако, распространение сорта озимой мягкой пшеницы Рубин 96, имеющего ген Lr24, может привести к накоплению в популяции клона Р24.
Продолжает сохранять высокую эффективность ген Lr9. В поволжской популяции бурой ржавчины до настоящего времени не выявлено вирулентного к нему клона.
Анализ структуры популяции бурой ржавчины указывает на ее высокую вирулентность. Среди известных Lr-генов лишь немногие эффективны против местной популяции. В настоящее время в поволжской популяции бурой ржавчины идентифицировано 35 генов вирулентности (Табл. 4). Наиболее распространенные из них: рр1, 1+gene, 2b, 2d, 2c, 3, 3ka, 4, 10, 11, 12, 14a, 14b, 15, 16, 17, 18, 20, 21, 22, 22a, 22b, 25, 27, 29, 30, 32, Ech, B. В отдельные годы встречаемость некоторых клонов снижалась. В эти годы выявлялись биотипы с генами, авирулентными к Lr15, 21, 1+27+31.
Таблица 4. Степень вирулентности местной популяции бурой ржавчины (Puccinia recondita Rob. ex Desm. f. sp. tritici)
|
Годы исследований |
Формула вирулентности: авирулентные Р-гены / вирулентные Р-гены |
Количество авирулентных / вирулентных Р-генов |
|
|
1994 |
9, 15, 21, 23, 24, 1+27+31 / 1, 2а, 2b, 2с, 3а, 3bg, 3ka, 10, 11, 12, 13, 14а, 14b, 16, 17, 18, 19, 20, 22а, 22b, 25, 26, 28, 29, 30, 32, 33, 34, В, Ech |
6/30 |
|
|
1996 |
9, 24, 1+27+31 / 1, 2a, 2b, 2c, 3a, 3bg, 3ka, 10, 11, 12, 13, 14a, 14b, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22a, 22b, 23, 25, 26, 28, 29, 30, 32, 33, 34, B, Ech |
3/33 |
|
|
1997 |
9, 24 / 1, 2a, 2b, 2c, 3a, 3bg, 3ka, 10, 11, 12, 13, 14a, 14b, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22a, 22b, 23, 25, 26, 28, 1+27+31, 29, 30, 32, 33, 34, B, Ech |
2/34 |
|
|
2000 |
9, 24 / 1, 2a, 2b, 2c, 3a, 3bg, 3ka, 10, 11, 12, 13, 14a, 14b, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22a, 22b, 23, 25, 26, 28, 1+27+31, 29, 30, 32, 33, 34, B, Ech |
2/34 |
|
|
2001 |
9, 24, W / 1, 2a, 2b, 2c, 3a, 3bg, 3ka, 10, 11, 12, 13, 14a, 14b, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22a, 22b, 23, 25, 26, 28, 1+27+31, 29, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 44, B, Ech |
3/38 |
|
|
2003 |
9, W / 1, 2a, 2b, 2c, 3a, 3bg, 3ka, 10, 11, 12, 13, 14a, 14b, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22a, 22b, 23, 24, 25, 26, 28, 1+27+31, 29, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 44, B, Ech |
2/39 |
Таким образом, основную часть местной популяции бурой ржавчины составляют 30 и более генов вирулентности. Это свидетельствует о необходимости расширения поиска новых эффективных Lr-генов за счет широкого изучения сортообразцов пшеницы различного географического происхождения, диких видов пшеницы и других злаков.
3. Создание инфекционных фонов для фитопатологической оценки и отбора болезнеустойчивых форм пшеницы.
В процессе селекции фитопатологические оценки и отборы изучаемых сортов и селекционного материала пшеницы по устойчивости к болезням проводят в полевых условиях при естественном развитии заболеваний и в условиях искусственного заражения в полевых инфекционных питомниках, а также теплицах и климатических камерах.
Искусственные инфекционные фоны создаются в результате заспорения семян изучаемого материала и заражения инокулюмом вегетирующих растений.
Для усиления проявления заболеваний бурой ржавчиной, мучнистой росой, твердой головней при закладке полевого инфекционного питомника используются приемы, повышающие его интенсивность. Наиболее эффективными для зоны юго-востока являются обсев участка весной восприимчивым сортом озимой пшеницы, изменение сроков посева изучаемых образцов, искусственное заражение пшеницы урединиоспорами бурой ржавчины, конидиоспорами мучнистой росы, телиоспорами пыльной и твердой головни.
Результаты многолетних исследований показывают, что эффективность этих приемов по годам бывает различной (Табл. 5, 6).
Таблица 5. Интенсивность проявления бурой ржавчины (%) и мучнистой росы (балл) на восприимчивых сортах пшеницы в различные по погодным условиям годы
|
Варианты фонов |
1977 - среднее развитие |
1978 - эпифитотия |
1980 - депрессия |
||||
|
бурая ржавчина |
мучнистая роса |
бурая ржавчина |
мучнистая роса |
бурая ржавчина |
мучнистая роса |
||
|
Озимая пшеница Лютесценс 230 усиленный естественный Яровая пшеница Саратовская 38 усиленный естественный |
50-60 20-30 40-50 15-20 |
3 2 2-3 2 |
80-100 40-60 80-90 60-70 |
3-4 3-4 3 2-3 |
15-20 ед. 30-40 ед. |
2-3 1-2 3-4 2 |
Во влажные годы с достаточным количеством осадков (1976, 1978, 2003, 2004) различий в интенсивности проявления болезней на естественном и усиленном инфекционных фонах не наблюдается. Однако на усиленном инфекционном фоне эпифитотия наступает на 10-14 дней раньше, чем на естественном фоне.
В годы с умеренным увлажнением и повышенным температурным режимом развитие бурой ржавчины на восприимчивых сортах в естественных условиях не превышает 20-30%. С помощью приемов, усиливающих развитие заболеваний в условиях юго-востока, развитие бурой ржавчины может достигать 50-60%, а мучнистой росы - балла 3, что позволяет провести достоверную оценку селекционного материала на устойчивость к данным заболеваниям.
В засушливые годы с повышенным температурным режимом бурая ржавчина находится в депрессии. На листьях восприимчивых сортов пшеницы обнаруживаются единичные урединиопустулы. Слабо развивается мучнистая роса. На усиленном инфекционном фоне степень развития бурой ржавчины достигает 30-40%, мучнистой росы - 3 балла (табл. 5, 6).
Таблица 6. Интенсивность проявления бурой ржавчины (%) и мучнистой росы (балл) на восприимчивых сортах пшеницы в различные по погодным условиям годы
|
Варианты фонов |
2002 г. - депрессия |
2003 г. - эпифитотия |
2004 г. - эпифитотия |
||||
|
Бурая ржав-чина |
Муч-нис-тая роса |
Бурая ржав-чина |
Муч-нис-тая роса |
Бурая ржав-чина |
Муч-нис-тая роса |
||
|
Озимая пшеница Саратовская 90 - усиленный естественный Яровая пшеница Саратовская 58 - усиленный естественный |
30-40 ед. 40-50 15-20 |
2-3 1-2 2-3 1-2 |
60-70 30-40 70-80 50-60 |
3-4 2-3 3-4 3-4 |
70-80 70-80 70-80 70-80 |
3-4 3-4 3-4 3-4 |
Разработан наиболее эффективный вариант полевого инфекционного питомника или фитоучастка для засушливых условий юго-востока, который позволяет создавать комбинированный инфекционный фон: бурая ржавчина, мучнистая роса, твердая головня и отбирать генотипы, устойчивые к нескольким патогенам, практически ежегодно, не зависимо от погодных условий (рис. 7).
Полевой инфекционный питомник состоит из двух частей. В первой части питомника высеваются образцы яровой и озимой пшеницы для оценки на устойчивость к бурой ржавчине и мучнистой росе. Во второй части питомника высеваются образцы пшеницы, выделенные по устойчивости к болезням в первом питомнике и заспоренные телиоспорами твердой головни. Здесь же высевается материал для искусственного заражения пыльной головней.
Рис. 7. Полевой инфекционный питомник: А - ржавчинный питомник; а - весенний посев накопителя инфекции - восприимчивого сорта озимой пшеницы; Б - головневый питомник.
Полевые оценки селекционного материала на естественном и усиленном инфекционных фонах дополняются оценками в условиях искусственного климата, то есть в теплицах или климатических камерах, где создаются оптимальные условия для развития растения-хозяина и патогена, контролируется температура, освещенность, влажность воздуха и т.д. Регулируемые условия способствуют проведению более точных оценок.
Нами разработано два новых способа оценки на устойчивость пшеницы к болезням в искусственных условиях: заражение смешанным инокулюмом и заражение зеленых регенерантов бурой ржавчиной и мучнистой росой in vitro.
Новый способ совмещенной оценки пшеницы на устойчивость к двум патогенам.
Часто в селекции на устойчивость требуется проводить отбор материала с комплексной устойчивостью к нескольким патогенам.
Для того чтобы ускорить оценку на устойчивость и сохранить селекционный материал, особенно на ранних этапах селекции, когда оцениваются уникальные генотипы в F1 и F2, нами был разработан способ совмещенной оценки селекционного материала пшеницы на устойчивость к вирусу мозаики костра безостого и бурой ржавчине (Авторское свидетельство №1777726).
Сравнительное изучение реакции растений пшеницы на раздельный и одновременный способы заражения двумя патогенами не выявило взаимодействия между вирусом мозаики костра безостого и бурой ржавчиной. Типы реакции изучаемых образцов на заражение патогенами в обоих случаях были идентичны.
При использовании предлагаемого способа определения устойчивости пшеницы к двум патогенам появляется возможность оценки и отбора устойчивых форм растений на ранних этапах селекции, индивидуальной оценки отдельных генотипов и сохранения их семенного потомства. При этом значительно сокращаются затраты времени, труда, а также семян изучаемых образцов.
Оценка и отбор селекционного материала in vitro на устойчивость к бурой ржавчине и мучнистой росе.
В процессе создания исходного материала пшеницы для селекции на устойчивость к болезням использовались методы эмбриокультуры и культуры пыльников.
Мы сделали попытку обосновать возможность применения методов заражения бурой ржавчиной и мучнистой росой in vitro регенерантов пшеницы, полученных в культуре пыльников и эмбриокультуре, и определить идентичность реакции иммунности in vivo и in vitro.
Оценка регенерантов в культуре in vitro на устойчивость к бурой ржавчине и мучнистой росе была полностью идентична контрольной оценке тех же образцов в тепличном боксе (табл. 7). Таким образом, метод оценки на устойчивость к облигатным патогенам in vitro вполне можно использовать для отбора устойчивых форм в процессе клеточной селекции на стадии зеленых регенерантов.
Таблица 7. Пораженность образцов яровой пшеницы бурой ржавчиной и мучнистой росой в разных условиях опыта
|
Образец |
Бурой ржавчиной |
Мучнистой росой |
|||
|
in vitro |
in vivo |
in vitro |
in vivo |
||
|
Саратовская 55 Саратовская 58 Линия Lr 9 Lr19 Lr1+27+31 120/97 124/97 146/97 160/97 |
3 3 0; 0; 0; 0; 0; 0; 0; |
3 3 0; 0; 0; 0; 0; 0; 0; |
3 3 3 3 3 1 1 2 1 |
3 3 3 3 3 1 1 2 1 |
Это позволяет сократить объем работ по размножению полученного in vitro материала за счет выбраковки восприимчивых форм. Кроме того, этот метод менее трудоемок, так как исключает специальные работы по оценке в тепличных боксах.
В результате многолетних исследований была разработана система оценок и отборов сортов и селекционного материала на устойчивость к комплексу грибных болезней для условий юго-востока РФ.
Во-первых, это создание усиленного и искусственного инфекционных фонов развития бурой ржавчины, мучнистой росы, пыльной и твердой головни, позволяющих проводить достоверную оценку и отбор образцов пшеницы на устойчивость к комплексу патогенов в полевых условиях.
Во-вторых, проведение оценки на устойчивость к патогенам в условиях искусственного климата (теплица, климатические камеры). Для усовершенствования данных исследований разработано два новых способа оценки пшеницы на устойчивость к патогенам: способ совмещенной оценки селекционного материала пшеницы на устойчивость к вирусу мозаики костра безостого и бурой ржавчине (Авторское свидетельство №1777726) и метод оценки и отбора селекционного материала in vitro на устойчивость к бурой ржавчине и мучнистой росе (заявка на изобретение №94034770 (034684) с датой приоритета от 20.09.94 г.).
4. Выявление доноров устойчивости пшеницы к болезням. Источники устойчивости пшеницы к бурой ржавчине.
Скрининг мировой коллекции и сортов отечественной селекции. Для выявления источников устойчивости к болезням коллекционные образцы яровой и озимой пшеницы изучаются по степени поражаемости местными популяциями возбудителей бурой ржавчины, мучнистой росы, пыльной и твердой головни.
За период с 1971 по 2004 гг. на инфекционных фонах лаборатории иммунитета изучено более 50 тыс. образцов яровой и озимой пшеницы. В основном это образцы из мировой коллекции ВИР. Выделено более 700 образцов, устойчивых к бурой ржавчине. Около 200 образцов обладают комплексной устойчивостью к бурой ржавчине и мучнистой росе. Такие образцы представляют наибольший интерес для селекции на устойчивость. В основном это сложные гибриды преимущественно из Мексики, а также образцы из Сирии, США, Индии, России.
Подведены итоги многолетних исследований по выявлению источников устойчивости к болезням. В 1990 году изданы рекомендации «Исходный материал для селекции пшеницы на устойчивость к болезням и вредителям в Поволжье».
С 1998 по 2003 годы на устойчивость к болезням изучалась новая коллекция образцов пшеницы, включающая образцы из ВИР, ИКАРДА (Сирия) и СИММИТ (Мексика), а также сорта отечественной селекции. В международных селекционных центрах СИММИТ и ИКАРДА ведется интенсивная селекция на устойчивость к болезням. Поэтому образцы, поступившие из этих центров, представляют наибольший интерес для селекции. На устойчивость к бурой ржавчине было изучено 274 образца, из них 124 проявили высокую устойчивость к популяции бурой ржавчины.
Проведенные исследования показали, что мировая коллекция ВИР, а также международные селекционные центры СИММИТ и ИКАРДА обладают значительным запасом исходного материала пшеницы для селекции на иммунитет к бурой ржавчине. Использование его в селекции приведет к получению генетически разнообразного материала с высокой устойчивостью к данному заболеванию.
Идентификация генов устойчивости при помощи тест-клона Р23.
Образцы пшеницы из мировой коллекции, проявившие устойчивость к бурой ржавчине, как правило, содержат неидентифицированные Lr-гены. Когда в популяции появились клоны, вирулентные к гену Lr23, который стал широко использоваться в селекции, И.Г. Одинцова и В.И. Кривченко (1982) предложили использовать тест-клон Р23 для выявления в коллекции образцов, содержащих ген Lr-23 или генов, отличных от него.
В течение 1983-1985 гг. были проведены исследования созданной в лаборатории коллекции ржавчиноустойчивых образцов с помощью тест-клона.
Коллекция ржавчиноустойчивых образцов была разделена на две группы: образцы с геном устойчивости Lr23 и образцы с геном устойчивости, отличным от Lr23. Результаты данных исследований приводятся в диссертации.
Дикие виды и сородичи пшеницы как источники устойчивости к бурой ржавчине. Для расширения генетического разнообразия доноров иммунитета используются близкие сородичи культурной пшеницы: ее дикие формы.
В задачу наших исследований входило изучение иммунологических свойств некоторых диких видов пшеницы по отношению к местным популяциям патогенов, выделение иммунных видов и использование их при создании доноров устойчивости для селекции мягкой пшеницы на устойчивость.
Изучались следующие виды пшеницы: Triticum monococcum, T. dicoccum, T. persicum, T.timopheevi, T. militinae. Оценку на поражаемость болезнями проводили на фоне естественных эпифитотий и при искусственном заражении.
В результате многолетнего изучения диких видов пшеницы нами были выделены образцы, иммунные к отдельным грибным болезням или обладающие комплексной устойчивостью к ним. Для создания исходного материала использовали выделенные образцы (Табл. 8).
Таблица 8. Иммунологическая характеристика видов пшеницы в условиях НИИСХ Юго-Востока (1975-1985 гг.)
|
Вид пшеницы |
Номер каталога ВИР |
Поражаемость болезнями |
|||
|
бурой ржавчиной, %/балл |
мучнистой росой, балл |
пыльной головней, % |
|||
|
Triticum monococcum Triticum dicoccum Triticum timopheevi Triticum persicum Triticum militinae |
к-105 к-19088 к-23653 к-20409 к-20983 к-20985 к-35639 к-417 к-11400 к-28224 к-29560 к-46956 к-1694 к-13938 к-7886 к-11890 к-40576 к-46007 |
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 30-40/3 30-40/3 70-80/3 70-80/3 30-40/3 ед./1-2 |
0 0 3 3 3 3 3 0 0-3 0 0 0 0 0 0 0 0 2 |
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 |
Источники устойчивости пшеницы к мучнистой росе. Скрининг мировой коллекции и сортов отечественной селекции.
В результате многолетних исследований (1975-1990) было выявлено около 250 образцов из мировой коллекции ВИР, обладающих устойчивостью к мучнистой росе. Это образцы из Австралии, Индии, Канады, Мексики, США, Чили, Болгарии, Германии и других стран. Среди них сорта озимой пшеницы Kawfers (США), Lovrin 34 (Румыния), Facta (Германия) и др., яровой - К-46391, К-56147, К-57891 и др. Эти образцы обладают групповой устойчивостью к мучнистой росе и бурой ржавчине и используются в качестве доноров групповой устойчивости.
Дикие виды и сородичи пшеницы как основной источник генов устойчивости к мучнистой росе. Основным источником генетического разнообразия устойчивости пшеницы к грибным болезням и, в частности к мучнистой росе, являются тетраплоидные виды пшеницы, обладающие иммунитетом - T. dicoccum и T. persicum. Особенно ценным источником устойчивости пшеницы к мучнистой росе является вид T. persicum, который стал основным донором устойчивости яровой мягкой пшеницы к мучнистой росе в межвидовых скрещиваниях.
В результате проведенной межвидовой гибридизации были получены линии яровой мягкой пшеницы, которые обладают высокой и продолжительной устойчивостью к мучнистой росе.
Источники устойчивости пшеницы к твердой головне. С целью выявления источников устойчивости к твердой головне было изучено около 500 коллекционных образцов озимой и яровой пшеницы на фоне искусственного заражения семян телиоспорами Tilletia caries. Результаты показывают, что среди образцов из мировой коллекции ВИР и сортов отечественной селекции, проходивших оценку, выделилось всего около 4% образцов, проявивших устойчивость к твердой головне (Табл. 9).
Таблица 9. Образцы пшеницы из мировой коллекции, устойчивые к твердой головне при искусственном заражении (1998-2002 гг.)
|
№ каталога ВИР |
Происхождение |
Пораженность твердой головней (%) в среднем за 5 лет |
Степень устойчивости |
|
|
К-58773 И-506783 И-468914 И-519573 |
Австралия Индия Мексика « |
0,0 0,0 0,0 0,0 |
Высокая устойчивость |
|
|
К-31887 И-468538 И-468550 И-468960 |
СИММИТ Мексика « « |
2,2 2,6 3,9 5,9 |
Устойчивость |
|
|
И-468615 К-59066 К-31818 И-519614 К-59631 И-468560 К-58192 К-31985 К-60935 К-34171 К-61180 |
« США СИММИТ Сирия Мексика « Краснодар СИММИТ Бразилия СИММИТ США |
13,5 16,0 16,2 17,2 17,3 17,7 19,4 19,4 19,5 20,0 20,0 |
Слабая восприимчивость |
|
|
Сар. 68 (St) |
74,3 |
Сильная восприимчивость |
НСР05 = 1,4*
Выделены образцы с абсолютной устойчивостью - К-58773, И-519573, И-468914, Мексика; И-506783, Индия; устойчивые (с поражением до 10%) - К-31887, И-468538, И-468550, И-468960, Мексика; образцы среднеустойчивые (с поражением до 20%) К-60935, Бразилия; К-59066, К-61180 США; К-59631, И-468615, К-31818, К-31985, К-34171, И-468560, Мексика; К-58192, Краснодар, И-519614, Сирия. Все они могут служить источниками устойчивости при создании исходного материала для селекции на устойчивость к твердой головне.
Источники устойчивости пшеницы к пыльной головне. Изучено 123 коллекционных образца и 30 сортов отечественной селекции. Исследования проводились в 1986-1990 годах в полевых условиях и в теплице при искусственном заражении. Результаты проведенных исследований показывают, что около 20% изученных образцов представляют ценность как доноры устойчивости к пыльной головне. Выделено 12 источников устойчивости яровой твердой пшеницы, из которых 8 образцов проявили высокую устойчивость к пыльной головне и имеют селекционную ценность по ряду хозяйственно-биологических признаков (Табл. 10). Наиболее стабильные по устойчивости образцы яровой твердой пшеницы были использованы для получения исходного материала методом сложных скрещиваний.
Таблица 10. Образцы яровой твердой пшеницы из мировой коллекции, устойчивые к пыльной головне при искусственном заражении (1986-1990 гг.)
|
№ каталога ВИР |
Сорт или линия |
Происхождение |
Пораженность пыльной головней (%) в среднем за 5 лет |
Степень устойчивости |
|
|
К-20721 К-44906 К-48094 |
Аюби Cuzgueno Гордеиформе 46 Безостая 105 Светлана Оренбургская 10 |
Португалия Сирия Перу Алтайский НИИСХ «НИИСХ ЦЧО Оренбургский НИИСХ |
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 |
Высокая устойчивость |
|
|
К-37064 К-47689 |
Гордеиформе 43 Гордеиформе 53 |
Казахстан Алтайский НИИСХ «Кипр |
6,4 6,9 7,7 14,2 |
Устойчивость |
|
|
Саратовская 40 (St) Краснокутка 6 (St) |
НИИСХ Ю.-В. Краснокут. ОС |
89,5 83,3 |
Сильная восприим-чивость |
НСР 05 = 3,6*
В результате изучения образцов яровой мягкой пшеницы из мировой коллекции, а также видов пшениц на фоне искусственного заражения пыльной головней были выделены устойчивые и высоко устойчивые образцы (Табл. 8). Из видов пшениц наиболее ценным источником иммунитета является T. persicum.
5. Создание исходного материала пшеницы для селекции на устойчивость к болезням.
Получение гомозиготных линий яровой мягкой пшеницы устойчивых к болезням путем интрогрессии генов устойчивости от диких злаков. Основной задачей наших исследований являлось выявление новых источников и доноров устойчивости пшеницы к патогенам и на их основе создание исходного материала для дальнейшей селекции на болезнеустойчивость. Одним из главных направлений в решении поставленной задачи стало использование трансгрессии генов устойчивости от диких видов пшеницы. Некоторые из диких видов пшеницы (T. dicoccum, T. timopheevi, T. persicum, T militinae) были использованы в скрещиваниях с местными сортами яровой мягкой пшеницы (Саратовская 29, Саратовская 55 и Саратовская 58). Местные сорта служили материнской формой и опылялись пыльцой с соответствующих видов пшеницы.
Межвидовая гибридизация имеет ряд существенных недостатков: плохая скрещиваемость растений из разных родов и видов, нежизнеспособность гибридных зародышей F0, стерильность растений F1, длительный процесс получения константных форм из расщепляющихся гибридных популяций и др.
Современные биотехнологические методы позволяют преодолеть трудности, связанные с половой несовместимостью в межвидовых скрещиваниях, и сократить сроки получения селекционных форм растений.
Для сохранения жизнеспособности гибридных зародышей использовали эмбриокультуру, как один из приемов культивирования изолированных тканей или органов растений in vitro.
Для ускорения получения из межвидовых скрещиваний константных форм применяли метод культуры пыльников. Данный метод позволяет не только значительно сократить сроки селекции, но и выявить и отобрать клеточные линии, устойчивые к болезням.
В процессе выполнения данных исследований мы пользовались методиками С.Ф. Лукьянюк с соавторами, (1981), Т.И Дьячук с соавторами (1986, 1989). Нами отрабатывались порядок, кратность и последовательность использования данных методов.
В результате была разработана схема ускоренного получения гомозиготных линий яровой пшеницы из межвидовых скрещиваний (рис. 8). Схема включает также способ оценки регенерантов пшеницы на устойчивость к бурой ржавчине и мучнистой росе in vitro (заявка на изобретение № 94034770 (034684) с датой приоритета от 20.09.94 г.).
Рис. 8. Схема ускоренного создания линий яровой мягкой пшеницы с комплексной устойчивостью к болезням.
По этой схеме было получено 173 константные линии яровой мягкой пшеницы, устойчивые к бурой ржавчине, мучнистой росе, или с комплексной устойчивостью к данным болезням (табл. 11)
Таблица 11. Линии яровой мягкой пшеницы с различными источниками иммунитета
|
Источник иммунитета |
Количество линий, шт. |
||
|
Всего |
из них устойчивых |
||
|
к бурой ... |
Подобные документы
Биологические особенности возбудителей болезней пшеницы. Развитие болезни на культуре в конкретном опыте. Биологические особенности возбудителей болезней. Методы и способы защиты культуры от болезней и их влияние на снижение ее пораженности и урожайность.
курсовая работа [51,4 K], добавлен 09.09.2012Роль исходного материала для селекции, а также основные факторы, влияющие на его качество. Индуцированный мутагенез, его этапы и значение, пути активации: излучение и химические мутагены. Возможность сомаклональной изменчивости. Отбор перспективных форм.
курсовая работа [144,5 K], добавлен 10.12.2015Биология вредителей озимой пшеницы. Биология возбудителей болезней озимой пшеницы. Обоснование системы защитных мероприятий озимой пшеницы от вредителей и болезней. Фенологические сроки развития пшеничного трипса, хлебной жужелицы, пьявицы обыкновенной.
курсовая работа [42,4 K], добавлен 16.06.2010Ботаническая и биологическая характеристика яровой пшеницы, технология возделывания. Задачи и направления селекции культуры; методы оценки селекционного материала. Характеристика генотипа, генетическая детерминация и наследование селекционных признаков.
курсовая работа [947,9 K], добавлен 04.11.2013Особенности пшеницы как объекта хранения. Влияние почвенно-климатических условий и агротехнических приемов на качество и сохранность пшеницы. Характеристика способов хранения пшеницы. Послеуборочная обработка продукции. Требования к качеству пшеницы.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 20.12.2013Агроклиматическая и почвенная характеристика ОАО "Эко-Агро". Биологические особенности развития вредителей и возбудителей болезней. Выбор пестицидов, способы и сроки их применения. Мероприятия по защите яровой пшеницы от вредителей, болезней и сорняков.
курсовая работа [32,5 K], добавлен 25.01.2013Морфологические и биологические характеристики озимой пшеницы. Повышение продуктивности и эффективности возделывания озимой пшеницы посредством подбора схем протравливания семян, опрыскивания фунгицидами и оптимизации защиты культуры от болезней.
дипломная работа [873,3 K], добавлен 17.02.2016Продовольственное зерно пшеницы - важная сельскохозяйственная продукция. Морфо-биологические особенности озимой пшеницы, технология ее возделывания. Агрометеорологические условия формирования урожая озимой пшеницы в ООО "Обоянское агрообъединение".
дипломная работа [229,8 K], добавлен 03.03.2013Ботанико-морфологические особенности яровой пшеницы. Методика сортоиспытания зерновых культур и определения чистой продуктивности фотосинтеза. Структура урожая и урожайность. Оценка качества зерна. Агротехника возделывания яровой пшеницы, уход за посевом.
дипломная работа [673,9 K], добавлен 24.02.2014Селекция яровой пшеницы на урожайность и качество продукции, модель ее нового сорта. Создание и оценка селекционного материала. Организация, методика и техника оригинального и элитного семеноводства. Технология производства семян на семенных посевах.
курсовая работа [421,2 K], добавлен 05.02.2014Определение почвенно-климатических особенностей хозяйства. Ботаническая характеристика и биологические особенности яровой пшеницы. Подготовка семян пшеницы к посеву, севооборот, система удобрения и уход за всходами. Планирование урожайности пшеницы.
курсовая работа [242,1 K], добавлен 13.02.2015Основное направление в селекции фасоли - выведение высокоурожайных сортов. Почвенно-климатические условия. Создание исходного материала, его гибридные и селекционные участки. Пути и методы ускорения селекционной работы, оценка полученного материала.
курсовая работа [60,4 K], добавлен 11.08.2014Понятие и признаки септориозной пятнистости листьев пшеницы, исследование ее патологического процесса, молекулярные и биохимические аспекты устойчивости. Индукция системной приобретенной устойчивости у растений и определение факторов, на нее влияющих.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 08.02.2013Характеристика зернового хозяйства Украины. Стратегия выращивания пшеницы в рыночных условиях Украины. Особенности выращивания пшеницы в годы с неблагоприятными и благоприятными климатическими условиями. Проблемы семеноводства пшеницы и зерновых культур.
реферат [22,2 K], добавлен 01.06.2010Гельминтоспориоз пшеницы. Распространение и вредоносность болезни. Мучнистая роса. Остроконечная глазчатая пятнистость пшеницы. Офиоболез пшеницы. Пыльная головня. Ржавчина. Ринхоспориозная пятнистость. Септориоз листьев и колоса. Сетчатая пятнистость.
реферат [29,1 K], добавлен 25.12.2003Агроклиматические условия произрастания яровой мягкой пшеницы. Оценка устойчивости растений к мучнистой росе и бурой ржавчине. Анализ структуры урожая по основным хозяйственно-ценным признакам. Экономическая эффективность новых сортов, линий, гибридов.
отчет по практике [962,1 K], добавлен 21.11.2011Эпифитотические чрезвычайные ситуации и защита от них. Изучение фитофтороза картофеля, желтой ржавчины пшеницы, стеблевой ржавчинаы пшеницы и ржи, ранней сухой пятнистости. Описание колорадского жука. Рассмотрение вредителей и болезней хлопчатника.
презентация [517,8 K], добавлен 29.02.2016Возбудители парши и монилиоза яблони и груши. Продолжительность инкубационного периода при заражении конидиями. Методы учета распространённости и развития болезней. Селекция плодовых деревьев на устойчивость к болезням. Система мероприятий по защите сада.
курсовая работа [862,3 K], добавлен 28.02.2015Народнохозяйственное значение яровой пшеницы, ее биологические и морфологические особенности, химический состав зерна. Влияние обработки почвы на продуктивность урожая. Технология и методика производства спирта из яровой пшеницы, рецептура водок.
курсовая работа [120,7 K], добавлен 27.06.2013Фенологические наблюдения за ростом и развитием растений яровой пшеницы. Изучение густоты стояния растений. Видовой состав сорных растений. Фитосанитарное состояние посевов. Анализ биологической и экономической эффективности применения гербицидов.
презентация [551,9 K], добавлен 12.01.2014
