Оценка интрогрессивных форм озимой мягкой пшеницы на устойчивость к бурой и стеблевой ржавчине

Введение. Для яровой мягкой пшеницы, ведущей зерновой культуры Западной Сибири и Северного Казахстана, характерны восприимчивость к аэрогенным инфекциям и вспышки листостеблевых болезней разной интенсивности [1, 2]. Поражение яровой пшеницы ржавчиной возможно и с посевов озимой пшеницы. Сорта озимой мягкой пшеницы Омская озимая, Омская 4 и Прииртышская, возделываемые в Омской области, не устойчивы к листостеблевым заболеваниям. Поэтому выведение новых сортов озимой пшеницы с набором разных генов устойчивости к болезням, в том числе отличающихся и от яровой пшеницы, станет важным элементом в общей структуре защиты растений.

Для мягкой пшеницы источниками устойчивости к болезням могут быть дикие и культурные сородичи [3, 4]. Созданные с их участием интрогрессивные формы имеются в коллекции Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР).

Цель исследований. Выделение устойчивых к ржавчинным заболеваниям образцов коллекции ВИР для их дальнейшего использования в селекционной работе Омского аграрного научного центра (АНЦ).

Задачи: оценка интрогрессивных форм озимой мягкой пшеницы по некоторым хозяйственно ценным признакам (устойчивость к болезням, зимостойкость, вегетационный период, продуктивность).

Методы и условия проведения исследований. Объектом исследований являлись коллекционные образцы озимой мягкой пшеницы, полученные с привлечением Aegilops tauschii (KS91WGRC11 , KS92WGRC16, KS96WGRC39, KS96WGRC40), Triticum timopheevii (KS96WGRC36 , KS96WGRC38), Triticum monococcum (KS92WGRC23, KS96WGRC34) и Secale cerealе (KS92WGRC19). Для их характеристики по наличию генов устойчивости использована база данных Genetic Resources Information System (GRIS) [5].

Полевые исследования осуществлены на базе лаборатории селекции озимых культур Омского АНЦ в 2019–2020 гг. в соответствии с методическими рекомендациями ВИР [6]. Предшественником являлся кулисный пар. Кол- лекционные образцы располагались на делянках площадью 3 м2. В качестве стандарта использован сорт озимой пшеницы Омская 4.

В лаборатории иммунитета Омского АНЦ изучалась восприимчивость к ржавчинным заболеваниям на стадии проростков в светокультуре по методике Л.А. Михайловой и К.В. Квитко [7].

Оценка поражения образцов болезнями проводилась по шкале ВИР [8], в которой у растительных объектов предусмотрены: устойчивость (R), умеренная устойчивость (MR), умеренная восприимчивость (MS), восприимчивость (S).

В период исследований более благоприятным (по осадкам и температуре воздуха) для проявления листостеблевых заболеваний был 2019 г. Гидротермический коэффициент (ГТК) в июне этого года составил 1,76, а в июле – 0,94. Очаговое проявление бурой ржавчины на озимой пшенице фиксировалось в третьей декаде июня, а к середине июля на восприимчивых образцах отмечалось 100 % поражение бурой ржавчиной.

Стеблевая ржавчина на растениях появилась несколько позднее, что позволило провести качественную оценку исходного материала. Уборка делянок осуществлялась 16 августа.

Преобладание засухи в 2020 г. (ГТК июня = 0,89 и ГТК июля = 0,20) вызвало ускоренное развитие и раннее созревание коллекционных образцов, поэтому они практически не поразились болезнями в полевых условиях. Уборка коллекции проводилась 27 июля.

Результаты исследований и их обсуждение. Фаза колошения во многом определяет сроки созревания, и продолжительность периода всходы-колошение позволяет оценить в целом весь вегетационный период. В нашем наборе все интрогрессивные формы имели несколько меньшую продолжительность межфазного периода всходы-колошение, чем стандартный сорт Омская 4. Эта разница составляла в среднем 1–5 суток (табл. 1).

Таблица 1

Образец	Период всходы - колошение, сутки	Зимостойкость, %	Продуктивность, г/м2
Омская 4, стандарт	277	55	332
KS91WGRC11	273	50	194
KS92WGRC16	273	50	129
KS96WGRC39	274	55	276
KS96WGRC40	272	48	185
KS96WGRC36	273	58	192
KS96WGRC38	273	45	265
KS92WGRC23	276	30	160
KS96WGRC34	274	50	304
KS92WGRC19	272	50	205
НСР 05	3	7	61

Характеристика образцов в условиях Омской области (2019–2020 гг.)

При изучении исходного материала озимой пшеницы в Западной Сибири особое внимание обращается на зимостойкость [9]. В опыте по данному показателю ближе к стандарту оказались образцы KS96WGRC36 и KS96WGRC39 (соответственно 58 и 55 %). Недостоверное снижение зимостойкости до 50 % отмечалось у номеров KS91WGRC11, KS92WGRC16, KS96WGRC34 и KS92WGRC19.

По продуктивности все коллекционные образцы уступали стандарту. Но для образцов

KS96WGRC34 и KS96WGRC39 значения продуктивности были в пределах НСР.

При оценке на устойчивость к бурой ржавчине надо учитывать присутствие у возделываемых в Омской области сортов яровой пшеницы известного гена Lr9 , а также генов Lr19 , Lr26 и Lr34 [10]. Поэтому в процессе создания сортов озимой пшеницы предпочтительны другие эффективные гены.

В нашем опыте наибольшую устойчивость к бурой ржавчине показали образцы с участием

Aegilops tauschii (табл. 2). Наличие у номеров KS91WGRC11, KS92WGRC16 и KS96WGRC39 нескольких генов (от двух до трех) позволит защитить растения от этой болезни на более дли- тельный период. Устойчивость к бурой ржавчине у образца KS96WGRC40 обеспечивается геном Lr41, а у образца KS96WGRC36 (группа Triticum timopheevii) – геном Lr50.

Таблица 2

Образец	Идентифицированные гены и транслокации	Бурая ржавчина		Стеблевая ржавчина
		Лаборатория	Поле	Лаборатория	Поле
Омская 4, стандарт	–	S	100S	S	60S
KS91WGRC11	Lr21, Lr41, Lr42 [5] ; Sr1A1R, Sr24 [11]	R	5MR	R	R
KS92WGRC16	Lr21, Lr39, Lr43 [5] ; Sr1A1R, Sr24 [11]	R	15MR	S	10MR
KS96WGRC39	Lr18, Lr41; Sr10, SrAmi [5] , Sr1A1R, Sr24 [11]	R	5MR	R	сх*
KS96WGRC40	Lr41; 1AL.1RS [5]	R	5MR	S	30MS
KS96WGRC36	Lr50 [5] ; Sr1A1R, Sr24 [11]	R	5MR	R	сх
KS96WGRC38	Lr41;1AL.1RS [5]	S	15MR	S	сх
KS92WGRC23	Sr28 [11]	S	40S	S	R
KS96WGRC34	T1AL.1RS [5]	R	15MR	S	10MR
KS92WGRC19	T4BL.6RL, T1AL.1RS [5]	S	80S	S	15MR

*сх – сухой лист.

Устойчивость образцов к ржавчине (2019–2020 гг.)

Высокую устойчивость к стеблевой ржавчине имели образцы KS91WGRC11, KS96WGRC36 и KS96WGRC39. У них есть общие гены Sr1A1R, Sr24 [11], а у образца KS96WGRC39 также гены Sr10, SrAmi [5].

По комплексу признаков (зимостойкость, продуктивность, устойчивость к болезням) выделяется образец KS96WGRC39. Данные признаки с учетом полевой устойчивости к этим видам ржавчины не плохо выражены и у номера KS96WGRC34. Образцы KS91WGRC11, KS92WGRC16 и KS96WGRC36 устойчивы к болезням и относительно зимостойки. Все вышеперечисленные номера рекомендуются как источники устойчивости к бурой и стеблевой ржавчине при создании новых сортов озимой пшеницы в регионе.

Выводы

• 1.    Интрогрессивные формы озимой пшеницы в условиях Омской области характеризовались ранним колошением в сравнении со стандартным сортом Омская 4 (разница 1–5 суток).

• 2.    Оценка по ряду показателей (устойчивость к бурой и стеблевой ржавчине, зимостойкость, продуктивность) показала, что в качестве исходного материала в регионе могут быть использованы образцы KS96WGRC39, KS96WGRC34, KS91WGRC11, KS92WGRC16 и KS96WGRC36.

• 3.    Изученный нами материал озимой пшеницы содержал, в отличие от яровой пшеницы, другие эффективные гены устойчивости к бурой ржавчине. Закрепление таких генов в новом селекционном материале позволит не допустить единообразия в общей защите пшеницы от этой болезни в регионе.