Эффективность LR-генов к бурой ржавчине в селекции яровой пшеницы в условиях юго-востока Воронежской области
Автор: Медведева О.Л.
Журнал: Международный журнал гуманитарных и естественных наук @intjournal
Рубрика: Сельскохозяйственные науки
Статья в выпуске: 4-1 (31), 2019 года.
Бесплатный доступ
Рассмотрены вопросы, связанные с выявлением источников устойчивости к бурой ржавчине яровой пшеницы (Puccinia triticina = Puccinia reconditа Rob.ex Desm. f.sp. tritici Erikss. et Henn.) и наблюдение за изменениями, происходящими в популяции патогенов. Приведены результаты контроля за изменением в местной популяции бурой ржавчины с помощью изогенных линий серии Тетчер.
Яровая пшеница, бурая ржавчина, инфекционный фон, изогенные линии
Короткий адрес: https://sciup.org/170186093
IDR: 170186093 | DOI: 10.24411/2500-1000-2019-10733
Текст научной статьи Эффективность LR-генов к бурой ржавчине в селекции яровой пшеницы в условиях юго-востока Воронежской области
Как известно, наиболее распространенным и вредоносным заболеванием яровой пшеницы является бурая ржавчина. В связи с тем, что возбудитель бурой ржавчины пшеницы ( Puccinia triticina = Puccinia reconditа Rob.ex Desm . f.sp . tritici Erikss. et Henn.) адаптирован к разнообразным климатическим условиям, это заболевание встречается ежегодно во всех регионах возделывания пшеницы в мире. Бурая ржавчина наносит существенный урон производству зерна в России, особенно в районах ЦЧЗ, Поволжья, Северного Кавказа, где она развивается практически ежегодно, нередко достигая уровня эпифито-тии [2]. При этом потери урожая могут составлять 45-50%, а в условиях сильной эпифитотии – 70% [1]. Бурая ржавчина поражает, главным образом, листовые пластинки и влагалища листа, что снижает интенсивность фотосинтеза и отток пластических веществ к репродуктивным органам, что приводит к образованию щуплых, легковесных зерен и к недобору урожая.
Наиболее надежным, экологически и экономически оправданным способом сокращения потерь урожая является возделывание устойчивых сортов, которые не дают проявиться агрессивным свойствам патогена из-за ограничения в фитоценозе инфекционного начала. Чтобы успешно вести селекцию необходимо иметь четкое представление об эволюции гриба, посто- янно знать его внутрипопуляционную структуру и выявлять тенденцию в ее изменениях.
В мире существуют различные программы создания сортов пшеницы, длительно сохраняющих устойчивость к ржавчине, основанные на использовании генов различных типов устойчивости [4]. В связи с этим, необходим непрерывный поиск доноров устойчивости взамен утратившим эффективность.
Материал и методика. Контроль за эффективностью Lr-генов к местной популяции бурой ржавчины осуществляется с помощью моногенных линий.
На юго-востоке ЦЧЗ проводились работы по изучению на искусственных фонах набора изогенных линий яровой пшеницы серии Тетчер. Посев проводили на 2-рядковых делянках длиной 1м и шириной междурядий 15 см.
Применяли искусственную инокуляцию растений смесью уредоспор бурой ржавчины и талька из расчета 15-20 мг спор на 1м² с последующим укрытием пленкой. Через 10 испытуемых номеров высевали восприимчивые сорта-накопители инфекции – Саратовскую 29, Саратовскую 46.
Интенсивность поражения устанавливали по шкале Петерсона, тип реакции по шкале Мейнса и Джексона. Пораженность растений определяли визуально по флаговому и предфлаговому листьям в 2 срока:
первый через 10 дней после проявления болезни, второй – в конце вегетации.
Результаты исследований. Изучение эффективности генов устойчивости проводилось в 2010-2014 гг. на 35 моногенных линиях яровой пшеницы сорта Thatcher на инфекционном участке (фон искусственного заражения).
Выделение источников устойчивости яровой пшеницы к бурой ржавчине предполагает контроль за эффективностью Lr генов к местной популяции, который осуществляется с помощью изогенных линий с генами Lr от 1 до 35 (табл. 1) (4). Полную устойчивость к бурой ржавчине в 2010 году обеспечивал ген Lr 14а, Lr 17; в 2011 г. – Lr 16 и Lr 23, в течение двух лет (2011-2012 гг.) – Lr 13. В 2012 году, как и в 2011 году полную устойчивость к бурой ржавчине обеспечивал ген Lr 13. Устойчивость с поражением от 0,1–10% мог обес- печивать Lr 14а. В 2013 году линий с генами Lr способных обеспечить полную устойчивость не отмечалось, среднюю устойчивость с поражением 20% мог обеспечивать Lr 17. В 2014 году в условиях жесткого инфекционного фона, так же линии с генами Lr способных обеспечить полную устойчивость не отмечалось, но была отмечена линия с геном Lr 14а, которая поразилась на 5% и имела 1 тип поражения. Эта линия на протяжении 4 лет (20112014 гг.) обеспечивала среднюю устойчивость к бурой ржавчине от 5 до 30%, так же можно отметить линии с генами Lr 17 (20%) и Lr 26 (30%). Анализ реакции изогенных линий на заражение бурой ржавчиной показывает, что на изменчивость признака устойчивости влияет как генотип линии (Lr-гены), так и абиотические факторы (таблица 1).
Таблица 1. Реакция генов Lr на популяцию бурой ржавчины (2010-2014гг.)
|
Lr ген |
Поражение бурой ржавчиной |
|||||||||
|
2010г. |
2011г. |
2012г. |
2013г. |
2014г. |
||||||
|
% |
тип реакции |
% |
тип реакции |
% |
тип реакции |
% |
тип реакции |
% |
тип реакции |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
1 |
70-80 |
3,4 |
60 |
3 |
20 |
3 |
40 |
3 |
90 |
4 |
|
2а |
80 |
3,4 |
40-50 |
3 |
40 |
3 |
70 |
3 |
80 |
4 |
|
2в |
80-90 |
3,4 |
30-40 |
3 |
20 |
3 |
50 |
4,3 |
100 |
4 |
|
2с |
80-90 |
3,4 |
60 |
4 |
30 |
3 |
90 |
4 |
100 |
4 |
|
3ка |
90 |
3,4 |
30 |
4 |
40 |
3 |
60 |
3,4 |
100 |
4 |
|
3ва |
80-90 |
3,4 |
20-30 |
3 |
20 |
2 |
40 |
3 |
100 |
4 |
|
9 |
90 |
3,4 |
70-80 |
4 |
50 |
2 |
80 |
4 |
100 |
4 |
|
10 |
90 |
3,4 |
60-70 |
4 |
50 |
2 |
45 |
3 |
100 |
4 |
|
11 |
70-80 |
3,4 |
50 |
2 |
40 |
2 |
50 |
4,3 |
50 |
2 |
|
12 |
60-70 |
3,4 |
70-80 |
3 |
40 |
3 |
40 |
3,2 |
100 |
4 |
|
13 |
70-80 |
1,2 |
0* |
*0 |
0* |
0* |
45-50 |
3,4 |
100 |
4 |
|
14а |
0 |
0 |
10 |
1 |
10 |
3 |
25-30 |
2,3 |
5 |
1 |
|
14в |
60 |
3,4 |
40 |
3 |
40 |
2 |
30 |
2,3 |
50 |
3 |
|
15 |
80-90 |
3,4 |
10 |
1 |
70 |
4 |
30 |
2,3 |
100 |
4 |
|
16 |
60-70 |
3,4 |
*0 |
*0 |
50 |
4 |
60 |
4 |
100 |
4 |
|
17 |
0 |
0 |
30 |
3 |
50 |
4 |
20 |
3 |
20 |
1.2 |
|
19 |
50-60 |
3,4 |
60 |
2 |
20 |
2 |
30-40 |
2,3 |
50 |
3 |
|
20 |
60-70 |
3,4 |
50 |
1 |
40 |
3 |
70 |
4 |
80 |
4 |
|
21 |
70-80 |
1,2 |
10 |
1 |
40 |
3 |
25-30 |
3 |
60 |
3 |
|
22 |
80-90 |
3,4 |
10 |
1 |
30 |
4 |
50 |
2,3 |
60 |
3 |
|
23 |
60-70 |
3,4 |
0* |
*0 |
50 |
4 |
70 |
2,3 |
40 |
2 |
|
24 |
70-80 |
3,4 |
50 |
2 |
70 |
4 |
40 |
2,3 |
90 |
4 |
|
25 |
50-60 |
3,4 |
40 |
2 |
50 |
4 |
60 |
3,4 |
80 |
4 |
|
26 |
60-70 |
3,4 |
10 |
1 |
50 |
3 |
70 |
2,3 |
30 |
2.3 |
|
28 |
50-60 |
3,4 |
40 |
2 |
50 |
4 |
40 |
2,3 |
50 |
2 |
|
29 |
80-90 |
1,2 |
70 |
4 |
20 |
3 |
70 |
1,2 |
100 |
4 |
|
30 |
70-80 |
3,4 |
80 |
4 |
20 |
3 |
60 |
3,4 |
100 |
4 |
|
32 |
70-80 |
3,4 |
60 |
3 |
50 |
3 |
60 |
2,3 |
100 |
4 |
|
33 |
80-90 |
3,4 |
70 |
1 |
20 |
2 |
70 |
3,4 |
50 |
3.2 |
|
34 |
60-70 |
3,4 |
80 |
4 |
20 |
3 |
40 |
2,3 |
80 |
3 |
|
35 |
80-90 |
3,4 |
60 |
1 |
20 |
3 |
50 |
3 |
90 |
4 |
|
37 |
40-50 |
3,4 |
40 |
2 |
20 |
4 |
40 |
2,3 |
80 |
3 |
|
β |
80-90 |
3,4 |
30 |
2 |
20 |
3 |
70 |
3,4 |
100 |
4 |
В 2010 году большинство изогенных линий имело сильное поражение, что говорит о том, что большая часть известных генов Lr не обеспечивает защиты пшеницы от поражения бурой ржавчиной. Нами были выделены линии с эффективными генами устойчивости к бурой листовой ржавчине: Lr 14а и Lr 17. В 2011 году полную устойчивость к бурой ржавчине показали линии с генами Lr 13, Lr 16, Lr 23. В 2012 году, как и в 2011 году полную устойчивость к бурой ржавчине обеспечивал ген Lr 13. Устойчивость с поражением от 0,1–10% обеспечивал ген Lr 14а.
Особо настораживает то, что такие линии как Lr 9, Lr 19, Lr 24, проявлявшие устойчивость в нашей зоне на протяжении 30-40 лет, поразились на 50–90%. Это может быть связано как с появлением новых вирулентных биотипов в популяции бурой ржавчины, так и с потерей эффективности
Слабо поражалась линия с геном Lr 14а. Линии с генами Lr 12, Lr 17, Lr 15, Lr 22 проявили нестабильную реакцию. Это очевидно обусловлено появлением новых биотипов ржавчины, а также влиянием погодных условий (засуха и высокая температура в летний период – на 5-10°С выше среднемноголетней), некоторые гены устойчивости, по литературным данным [3], снижают свою эффективность уже при температуре +26°С.
Вывод. Нестабильная реакция изогенных линий на заражение бурой ржавчиной в различные годы может свидетельствовать об изменчивости популяционного состава патогена. Изучение их устойчивости на инфекционных фонах позволяет контролировать эффективность известных генов. Будет проведено дальнейшее изучение изогенных линии с целью установления целесообразности введения этих генов указанных генов, что отмечают и другие в продуктивные сорта. исследователи [1].
Список литературы Эффективность LR-генов к бурой ржавчине в селекции яровой пшеницы в условиях юго-востока Воронежской области
- Михайлова Л.А. Генетика взаимоотношений возбудителя бурой ржавчины и пшеницы. - СПб., 2006. - 80 с.
- Волкова Г.В., Анпилогова Л.К., Алексеева Т.П. и др. Генетическая структура и изменчивость популяции возбудителя бурой ржавчины. Методические рекомендации. - СПб, 2009. - 36 с.
- Неттевич Э.Д., Давыдова Н.В. «Эффективность генов Lr в условиях центрального региона России. / Докл. Рос. акад. с.-х. наук. - 1999. - №3. - С. 12.
- Todorova Maria. Влияние некоторых генов Lr устойчивости на конкурентноспособность рас Puccinia recondita f. sp. tritici Cjmmur. - 1998. - №2. - С. 183-187.
