Оценка устойчивости гибридных комбинаций капусты белокочанной, созданных на основе линий удвоенных гаплоидов к Plasmodiophora brassicae

Капусту белокочанную в нашей стране выращивают повсеместно, но наибольший удельный вес среди возделываемых овощных растений она имеет в Нечерноземной зоне. Широкое распространение этой культуры обусловливается рядом ее ценных хозяйственных особенностей.

Одно из главных направлений селек- ции капусты белокочанной – селекция на устойчивость к болезням и вредителям. Актуальность этого направления объясняется тем, что в узкоспециализированных хозяйствах большая насыщенность культурой приводит к постоянным нарушениям севооборота и способствует быстрому накоплению специфических болезней, с которыми не в состоянии справиться предупреди- тельные и агротехнические мероприятия. Поэтому наиболее эффективным методом в борьбе с болезнями и вредителями является внедрение устойчивых сортов и гибридов (Пивоваров В.Ф., Старцев В.И., 2006).

В большинстве развитых стран в настоящее время для ускорения селекции широко используются технологии получения удвоенных гаплоидов (DH- технологии) (Dunwell, 2010). Среди таких технологий ведущее место занимает культура микроспор in vitro, которая не только обеспечивает гомозиготность получаемых удвоенных гаплоидов (DH-линии), но и способствует расширению спектра формообразования генетических рекомбинантных форм, в том числе с рецессивными признаками (Шмыкова Н.А. и др., 2015).

Использование удвоенных гаплоидных линий позволяет проводить более эффективно отбор желательных генотипов из сравнительно небольших популяций по сравнению с традиционной технологией выделения самоопы-ленных генотипов (Lazar M.D. 1984). Получение стабильных гомозиготных линий из популяции облегчает поиск редких генотипов, в том числе устойчивых к болезням.

Одна из наиболее вредоносных болезней растений семейства Brassicaceae – кила, возбудителем которой является Plasmodiophora bras-sicae Wor. Заражение капусты килой возможно в течение всей вегетации растения, при этом наибольшая вредоносность проявляется при заражении рассады. Заболевание поражает корни с фазы первого - второго листа и в период формирования боковых корней. Под воздействием возбудителя клетки корней усиленно делятся, что приводит к образованию вздутий в форме утолщений, желваков. У взрослых растений кила вызывает сильное угнетение роста и развития. Листья становятся вялыми, желтеют, кочаны недоразвиты, а при раннем и сильном заражении совсем не завязываются, так как поражённые корни не обеспечивают надземную массу водой и питательными веществами. Поражения Plasmodiophora brassicae Wor. приводят к снижению урожая капусты белокочанной на 10-60% и более (Donald, 2009). В России Plasmodiophora brassi-cae Wor. распространена от Архангельской области до Закавказья, она захватывает Нечерноземный округ, Центрально-Черноземный округ и Дальний Восток, включая Сахалин и Якутию. По данным Монахоса Г.Ф., Джалилова Ф.С. (2009) в СевероЗападных районах России ежегодно поражается килой до 50-75% от общего количества выращенных растений капусты белокочанной. Наиболее надёжным средством борьбы с этим заболеванием является возделывание устойчивых сортов.

Для создания устойчивых сортов и гибридов культур Brassica oleracea в мире проведено много работ по поиску источников устойчивости внутри вида. Однако большинство из них легко преодолевается патогеном в полевых условиях (Crute I.R. et al., 1980; Dixon G., 1986).

Целью исследования являлось изучение генетического разнообразия линий удвоенных гаплоидов капусты белокочанной для возможности отбора устойчивых к Plasmodiophora brassicae Wor. и на их основе создание гибрид- ных комбинаций с высокой устойчивость к возбудителю.

Материалы и методы

В качестве материала использовали линии удвоенных гаплоидов капусты белокочанной и гибридные комбинации на их основе, полученные в лабораториях биотехнологии и селекции и семеноводства капустных культур ФГБНУ ВНИИССОК. Растения удвоенных гаплоидов получены методом культуры изолированных микроспор in vitro по методике, описанной ранее (Шумилина Д.В. и др., 2015).

Анализ на устойчивость растений к Plasmodiophora brassicae проводили в контролируемых условиях климатической камеры на базе ФГБНУ ВНИИФ и на искусственном инфекционном фоне открытого грунта лаборатории иммунитета и защиты растений ФГБНУ ВНИ-ИССОК.

В качестве объекта заражения капусты белокочанной килой в условиях климатической камеры использовали желваки пораженных растений, которые измельчали с помощью бытовой терки и разводили в 1 литре воды. Концентрацию спор возбудителя полученной суспензии определяли с помощью камеры Горяева, которая составила 66•106 спор КОЕ/л. Заражение рассады капусты белокочанной проводили в фазе 4-5 настоящих листьев» при t 20…22°C и влажности до 90% добавлением в ячейки кассет 2 мл рабочей суспензии инокулюма. Оценку проводили

Рис. 1. Шкала пораженности капусты белокочанной Plasmodiophora brassicae.

1. Результаты оценки устойчивости линий удвоенных гаплоидов капусты белокочанной к Plasmodiophora brassicae при инокуляции растений возбудителем в фазе рассады в условиях климатической камеры, 2014 год

Вариант Балл поражения Распространенность, % Развитие болезни, % 1-18-2 1,6 93 39 1-18-1 0,5 25 12,5 1-19-2 1,5 90 38 11-68 1,7 100 43 2-45-1 2,7 100 68 2-123-3 2,0 100 65 2-123-1 3,3 100 56 5-13 1,8 85 44 5-13-2 1,4 60 35 3-3-3 0 0 0 St 3,5 100 100 через 50 суток после инокуляции с использованием следующей шкалы: 0 баллов – отсутствие симптомов, 1 – мелкие желваки на боковых корнях, 2 – слабое поражение центрального корня, 3 – слабое поражение центрального корня и сильное боковых корней, 4 – сильное поражение центрального и боковых корней. Определяли балл поражения, распространенность и развитие болезни в сравнении со стандартом. Дифференциатором восприимчивости был сорт Слава 1305 (Квасников, 1970; Методические рекомендации, 1985).

В полевых условиях (на искусственном инфекционном фоне с нагрузкой 106 спор КОЕ/см3) растения размещали рендомизированно в двухкратной повторности в количестве 10 шт. в каждом варианте. Оценку проводили в период уборки растений согласно методике (Квасников Б.В., Антонов Ю.П., 1972; Маслова А.А. и др., 2014) с использованием 5-балльной шкалы (рис.1). Все образцы были отнесены к группам устойчивости согласно шкале дифференциации: 1 – относительноустойчивые – степень поражения 010%, 2 – слабовосприимчивые – 11-

25%, 3 – средневосприимчивые – 2650%, 4 – сильновосприимчивые - >50%.

Статистическую обработку данных проводили с помощью программы Microsoft Excel 2010.

Результаты исследований

Так как метод культуры изолированных микроспор in vitro предполагает расширение спектра генетического разнообразия получаемых растений-регенерантов, мы предположили о возможности отбора из полученного материала генотипов, устойчивых к Plasmodiophora brassicae. Для этого нами были оценены 10 линий удвоенных гаплоидов капусты белокочанной из 5-ти генетических популяций (табл.1).

Как видно из таблицы 1 все растения восприимчивого стандарта полностью поражались, что подтверждает надежность инокуляции. Среди растений линии 3-3-3 не было отмечено поражений, что свидетельствует об эффективности ее генов устойчивости, либо о гетерогенности патогена. Линия 2-1231 имела балл поражения соотносительный стандарту и тем самым, можно сделать вывод о неустойчивости ее к возбудителю. Линия 1-18-1 проявила высокую устойчивость к Plasmodiophora brassicae Wor., ее показатели устойчивости были наименьшими. Остальные линии обладали относительной устойчивостью, балл пораже- ния не превышал стандарт. В большинстве вариантов распространенность болезни составляла 100%, однако, развитие болезни находилось в пределах от 12,5 до 68%, что является ниже развития болезни у стандарта. Таким образом, в результате оценки линий удвоенных гаплоидов капусты белокочанной при инокуляции растений в фазе рассады в климатической камере, были выделены линии с высокой устойчивостью, которые были использованы в качестве доноров устойчивости в дальнейшей селекционной работе при создании F1 гибридов.

В результате скрещивания методом топ-кросс с использованием линий с высокой устойчивостью к киле в зимневесенний период в камере искусственного климата были получены 42 гибридные комбинации на основе самоне-совместимости.

2. Распределение гибридных комбинаций удвоенных гаплоидов капусты белокочанной по степени устойчивости к Plasmodiophora brassicae в полевых условиях на искусственном инфекционном фоне, 2014-2015 годы

Группа устойчивости	Тип устойчивости	Степень поражения, %	Пораженность килой Число        % гибридных к общему комбинаций,    числу HIT
I	Относительно устойчивые	0-10	шт 22	52,4
II	Слабовосприимчивые	11-25	19	45,2
III	Средневосприимчивые	26-50	-	-
IV	Сильновосприимчивые	>50	-	-

На основании двухлетних данных по степени поражения растений килой на искусственном инфекционном фоне в полевых условиях все гибридные комбинации были распределены по группам устойчивости (табл. 2). Балл поражения гибридных комбинаций варьировал от 0 до 1,8. Балл поражения стандарта составлял 2,5. Распространенность болезни достигала 80%, при этом развитие болезни составляло 0 - 25%.

Таким образом, все гибридные комбинации были отнесены к группам относительно устойчивых и слабовосприимчивых к возбудителю, это составило 52,4 и 45,2% к общему числу испытуемых соответственно. Одна гибридная комбинация с использованием линии 3-3-3 оказалась толерантна. Средне– и сильновосприимчивых гибридных комбинаций к Plasmodiophora brassicae Wor. не выявлено.

Заключение

Оценка линий удвоенных гаплоидов капусты белокочанной при инокуляции возбудителем в фазе рассады позволила выделить генотипы с высокой устойчивостью к Plasmodiophora brassicae Wor.. Все изученные гибридные комбинации при полевой оценке на искусственном инфекционном фоне отнесены к группам слабо- и средневосприимчивые к возбудителю. Одна гибридная комбинация оказалась толерантна.

EVALUATION OF RESISTANCE TO PLASMODIOPHORA BRASSICAE OF HYBRID COMBINATIONS OF WHITE HEAD CABBAGE DEVELOPED BASED ON DOUBLED HAPLOID LINES

Mineikina A.I., Ushakov A.A.., Bondareva L.L.

Federal State Budgetary Scientific Research Institution «All-Russian Scientific Research Institute of vegetable breeding and seed production»