Наследование устойчивости к расе G Orobanche cumana Wallr. в F2 и ВС1 у линии подсолнечника RGM

Введение. Подсолнечник является одной из распространённых масличных культур во всем мире и основной в Российской Федерации. На стабильность получения урожая этой культуры негативно воздействуют различные биотические и абиотические факторы. Одним из наиболее вредоносных биотических факторов является сорняк-паразит – заразиха кум-ская ( Orobanche cumana Wallr.), поражающий посевы подсолнечника во многих странах мира [1]. Исследования лаборатории иммунитета ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК показали, что в настоящее время в РФ на многих полях доминирующее положение занимает раса G заразихи [2]. Среди различных методов борьбы с паразитом наиболее экологичным является использование генетической устой-10

чивости. Во многих странах мира созданы генотипы подсолнечника, происходящие из различных межвидовых гибридов, устойчивые к наиболее вирулентным расам паразита. Было изучено наследование генов резистентности для разработки дальнейшей стратегии их передачи перспективным селекционным линиям [3; 4; 5; 6; 7]. В ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК из разных иностранных источников были выделены линии, резистентные к расе G и изучено наследование этого признака [8]. Установлено неполное доминирование признака устойчивости к указанной расе у этих линий. Линия RGM также относится к линейке устойчивых форм, имеет отличное от других происхождение, и в предыдущих исследованиях F 1 у нее показано неполное доминирование признака [9]. Целью данной работы было изучение генетического контроля устойчивости к расе G заразихи у линии подсолнечника RGM в поколениях F 2 и ВС 1 для подтверждения типа наследования и установления количества генов, контролирующих проявление признака.

Материалы и методы. Для анализа наследования использовали линию RGM, устойчивую к расе G заразихи, а также стерильную и фертильную формы линии ВК 680 селекции ВНИИМК, восприимчивые к этой расе. Семена расы G заразихи были собраны на полях Боковского района Ростовской области.

Гибридизацию выполняли с применением ручной кастрации или нанесением пыльцы на корзинку растения линии с ЦМС. Принудительное самоопыление растений проводили принятым во ВНИИМК методом [10], используя индивидуальные изоляторы из спанбонда. Устойчивость растений потомств F2 и ВС1 тестировали на инфекционном фоне из семян расы G заразихи в защищённом грунте, используя метод ранней диагностики А.Я. Панченко [11]. Инфекционный фон создавали внесением семян заразихи в короба объёмом 250 кг почвеннопесчаной смеси из расчета 200 мг на 1 кг смеси. Растения выращивали при темпе- ратуре 25-27 °С и 16-часовом фотопериоде. Через 25-30 дней после появления всходов растения выкапывали и проводили учет клубеньков и побегов заразихи на их корнях. Восприимчивыми считали растения, на корнях которых было обнаружено семь и более клубеньков или начавших формироваться побегов заразихи. К устойчивым относили растения, на корнях которых не было обнаружено здоровых клубеньков и побегов. Растения подсолнечника со степенью поражения корней от одной до шести особей заразихи были определены как генотипы с неполной устойчивостью (промежуточные). В качестве контроля был использован восприимчивый сорт ВНИИМК 8883. Математическую обработку результатов проводили с использованием χ2-критерия соответствия фактических расщеплений теоретически ожидаемым в моногибрид-ных скрещиваниях [12].

Результаты и обсуждение. Выполненные нами ранее реципрокные скрещивания линии RGM с восприимчивыми линиями подсолнечника показали, что все полученные гибриды первого поколения имели невысокую среднюю степень поражения заразихой - одна-две заразихи на одно пораженное растение, причём поражено было от 8 до 100 % растений каждой оцененной выборки. Степень доминирования hp у разных комбинаций скрещивания колебалась от 0,93 до 1,00. Предварительные наблюдения позволили предположить неполное доминирование признака устойчивости к расе G заразихи у линии RGM в F 1 [9].

Настоящее исследование было проведено, чтобы подтвердить тип наследования и определить количество генов, которые контролируют устойчивость к расе G у данной линии. Растения F1 гибридной комбинации (RGM х ВК 680 Б) были инцухтированы для получения потомства F2, а пыльца гибрида F1 (ВК 680 А х RGM) была нанесена на восприимчивую родительскую форму ВК 680 А для получения BC1. Потомства F2 и BC1 оценены на устойчивость к расе G заразихи. В таблице 1 приведено фактическое количество клубеньков и побегов заразихи на корнях растений расщепляющейся популяции F2 (RGM х ВК 680 Б).

Таблица 1

Количество клубеньков и побегов заразихи на корнях растений F 2 (RGM х ВК 680 Б)

ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, г. Краснодар, 2022 г.

Как видно из таблицы 1, 29 растений были полностью устойчивы к заразихе. Со степенью от одной до шести особей заразихи поражено 51 растение. На 27 растениях обнаружено более 50 клубеньков и побегов. Не было растений с поражением корней от семи до пятидесяти побегов заразихи. Это подтверждает правильность выбранной нами классификации генотипов по устойчивости.

При скрещивании гетерозиготных растений F 1 с восприимчивой родительской формой подсолнечника в потомстве ВС 1 получили два фенотипа - восприимчивые и неполно устойчивые (промежуточные) в соотношении 1 : 1, что характерно для моногенного наследования признака (табл. 2). Величина χ 2 составила 1,38, что подтверждает гипотезу о контроле устойчивости у этой линии одним геном с вероятностью от 0,20 до 0,30.

Таблица 2

Наследование признака устойчивости линии подсолнечника RGM к расе G заразихи в BC 1 и F 2

ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, г. Краснодар, 2022 г.

В популяции F 2 наблюдалось расщепление на три фенотипических класса: устойчивые, промежуточные и восприимчивые в соотношении 1 : 2 : 1. Величина χ 2 составила 0,58, что также подтверждает гипотезу о контроле устойчивости у изучаемой линии одним геном с неполным доминированием с вероятностью от 0,95 до 0,98.

Полученные в данной работе результаты соответствуют полученным в нашем предыдущем исследовании наследования устойчивости к расе G заразихи у линий подсолнечника, выделенных нами из гибридов иностранной селекции. У 13 таких линий разного происхождения, устойчивых к расе G заразихи: 2RGB, 2RGNV, 2RGA, 2RGN, 2RGS, RGL1, RGL2, RGP1, RGP2, RGB, RGN, RGA и RG, признак устойчивости также контролируется одним геном с неполным доминированием [8]. Для линий RG, RGL2, RGL1, RGB, RGP1, RGA и RGN определено, что это единственный ген, который отвечает за устойчивость подсолнечника к расе G заразихи у этих генотипов [13]. Мы полагаем, что ген устойчивости линии RGM тоже является идентичным гену устойчивости у других линий. Использование данной линии, а также других вышеперечисленных, требует интрогрессии гена в обе родительские линии потенциального гибрида. Наши результаты показывают, что, по крайней мере, у изученных нами возделываемых в РФ иностранных гибридов подсолнечника, заявленных как устойчивые к расе G, устойчивость контролируется одним и тем же – идентичным геном. Это неблагополучная ситуация в условиях интенсификации производства подсолнечника при максимально сокращённом сроке возврата культуры на прежнее поле до 1–3 лет. Чаще всего ген устойчивости введён лишь в отцовские формы гибридов. И поскольку мы имеем дело с устойчивостью с неполным доминированием, это ведет к быстрому преодолению действия этого гена устойчивости у подсолнечника и по- явлению новой, более вирулентной расы паразита. Для отечественной селекции подсолнечника на устойчивость к заразихе актуальной задачей является привлечение и других источников устойчивости.

Заключение . Таким образом, проведенный анализ наследования устойчивости к расе G заразихи в F 2 и ВС 1 у линии подсолнечника RGM показал, что устойчивость у данной линии контролируется одним геном с неполным доминированием.