Отбор устойчивых к септориозу сортов яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) из международного питомника Касиб 20
Автор: Коломиец Т.М., Пахолкова Е.В., Сальникова Н.Н., Панкратова Л.Ф., Моргунов А.И., Шаманин В.П.
Журнал: Вестник Омского государственного аграрного университета @vestnik-omgau
Рубрика: Агрономия
Статья в выпуске: 2 (50), 2023 года.
Бесплатный доступ
В статье представлены результаты 3-летних иммунологических испытаний на устойчивость к септориозу 55 перспективных сортов и линий яровой мягкой пшеницы ( Triticum aestivum L.) казахстанско-сибирской селекции (КАСИБ), поступивших из питомника Омского ГАУ. Испытания проведены во Всероссийском НИИ фитопатологии (ВНИИФ) на искусственном инфекционном фоне в 2019-2022 гг. Для заражения использовали штаммы двух наиболее распространенных на территории РФ видов возбудителей септориоза - Zimoseptoria tritici и Parastagonospora nodorum . Культуры штаммов хранились в Государственной коллекции фитопатогенных микроорганизмов (ГКФМ) ВНИИФ. Растения оценивали как в фазу двух листьев в условиях теплицы, так и в стадию взрослых растений в инфекционном питомнике на опытных полях ВНИИФ в Московской области. Основным критерием оценки была степень поражения растений. Дополнительными критериями при оценке в поле служили индекс устойчивости и снижение массы 1000 зерен. Корреляция между пораженностью растений в фазу всходов в теплице и во взрослую стадию в поле в большинстве случаев отсутствовала. Отобраны 10 сортов и линий яровой пшеницы. Из них 9 со слабой и умеренной пораженностью флаг-листа и колоса и замедленным развитием болезни на колосе: 4 образца из Казахстана (Линия 11/09-13-3, ГВК 2097/14, Степнодар 90, Астана 2) и 5 из России (Лидер 80, Лютесценс ШТ-335, Силач, Силантий, Лютесценс 123-13). Один российский образец (Линия 2026) отобран как толерантный к септориозу.
Яровая пшеница, сорт, септориоз, степень поражения, устойчивость, восприимчивость, толерантность
Короткий адрес: https://sciup.org/142238687
IDR: 142238687 | УДК: 633.11:631.524.86
Screening of septoria-resistant cultivars of spring soft wheat (Triticum aestivum L.) from the international nursery Kasib 20
The article presents the results of 3-year immunological tests for resistance to septoria of 55 perspective spring soft wheat cultivars ( Triticum aestivum L.) of Kazakh-Siberian breeding (KASIB), received from the nursery of the Omsk State Agrarian University. The experiments were carried out in 2019-2022 at the All-Russian Research Institute of Phytopathology (VNIIF) on an artificial infectious background. Strains of Zimoseptoria tritici and Parastagonospora nodorum, the two most common septoria pathogens types in the territory of the Russian Federation, were used for the experiments. Cultures of strains were stored in the State Collection of Phytopathogenic Microorganisms (SCPM) of VNIIF. The plants were evaluated both in the stage of two leaves in a greenhouse and in the adult stage in an infectious nursery. The field nursery was located in the experimental fields of VNIIF in the Moscow region. The main evaluation criterion was the infection degree of plants. The resistance index and weight reduction of 1000 grains were additional criterions for assessing in the field. In most cases, there was no correlation between the infection degree of plants in the germination stage in the greenhouse and in the adult stage in the field. 10 spring wheat cultivars and lines were selected. Of these, 9 with mild and moderate lesions of the flag leaf and ear and delayed development of the disease on the ear: 4 samples from Kazakhstan (Line 11/09-13-3, GVK 2097/14, Stepnodar 90, Astana 2) and 5 from Russia (Leader 80, Lutescence ShT-335, Silach, Silantium, Lutescence 123-13). One Russian sample (Line 2026) was selected as tolerant to septoria.
Текст научной статьи Отбор устойчивых к септориозу сортов яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) из международного питомника Касиб 20
Яровая пшеница – одна из стратегических продовольственных культур в России, имеющая первостепенное значение наряду с озимой. Особой ценностью обладает яровая мягкая пшеница ( Triticum aestivum L. ) с высоким содержанием белка и клейковины и отличными хлебопекарными качествами. Основные площади ее посева сосредоточены в Поволжье, Западной и Восточной Сибири, на Южном Урале, в Нечерноземной зоне.
В числе опасных болезней во всех районах возделывания яровой пшеницы в течение длительного периода времени остается септориоз [1; 2]. Его вредоносность заключается в преждевременном отмирании ассимиляционной поверхности листьев, что приводит к сокращению вегетационного периода растений, снижению озерненности колоса, массы зерна и его качества. Как итог зерновая продукция яровой пшеницы может упасть на 25–60% [3]. Нарастанию и распространению септориоза способствуют современные методы ведения сельского хозяйства, направленные на снижение интенсивности обработки почвы, это способствует накоплению на ее поверхности инфицированных растительных остатков – основного источника заболевания. Так, в лесостепи Западной Сибири за последние 10 лет это увеличило частоту эпифитотий септориоза в 2–2,5 раза [3].
На территории России наиболее распространены два возбудителя септориоза – Zymoseptoria tritici (Desm.) Quaedvlieg & Crous (синоним Septoria tritici Rob . et Desm) и Parastagonospora nodorum (Berk.) Quaedvlieg, Verkley & Crous (синоним Stagonospora nodorum [Berk.] Castellani and E.G. Germano). Вид Z. tritici является преимущественно листовым патогеном, но при благоприятных условиях может перейти на ости и колосковые чешуи. P. nodorum одинаково хорошо поражает как листья, так и колосья, способен заражать зерно, имеет более высокую скорость развития инфекции и менее зависим от температуры и влажности по сравнению с Z. tritici . В зонах выращивания яровой пшеницы этот вид преобладает [4; 5].
Наиболее перспективным и экологически безопасным методом защиты пшеницы от септориоза было и остается создание устойчивых сортов. Для выполнения этой задачи необходимы надежные доноры устойчивости, однако это осложнено особенностями самого патогена. Устойчивость к септориозу может быть как количественной (горизонтальной), так и изолят-специфичной (вертикальной). В настоящее время известно о 21 Stb -гене устойчивости к Z. tritici , которые успешно идентифицируются в разных сортах пшеницы и могут быть использованы в селекции, а с применением новых высокопроизводительных методов генетического анализа значительно пополнились данные о QTLs устойчивости пшеницы к P. nodorum [6; 7]. Однако в полевых условиях устой-
Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 2(50) AGRONOMY чивость к септориозу обычно проявляется как количественный признак, контролируемый олиго- или полигенной системой [8]. Кроме того, динамичность популяций, присущая обоим видам этих фитопатогенных грибов, требует постоянного выявления новых генов, QTLs устойчивости и изучения механизма, лежащего в ее основе [9]. Наиболее длительную защиту от септориоза могут обеспечить сорта с замедленным развитием болезни, т.е. с частичной устойчивостью. Так, в результате многолетнего изучения из коллекции GRIN (Germplasm Resources Information Network, США) удалось отобрать сорта пшеницы, обладающие частичной устойчивостью за счет увеличения продолжительности латентного периода и уменьшения размера инфекционных пятен [10].
Результативность селекционного процесса зависит от выбора исходного материала. С этой целью для поиска и отбора новых источников и доноров устойчивости рекомендованы ресурсы мирового генофонда и образцы из различных генетических коллекций [10–12]. Широко используются в селекционных программах синтетические пшеницы с привлечением генетического потенциала Aegilops tauschii , среди которых выделены гексаплоидные линии, устойчивые к септориозу [13]. В целях повышения результативности селекционных программ в России и Казахстане создана Казахстанско-Сибирская сеть улучшения яровой пшеницы (КАСИБ). Разработанная программа челночной селекции стала связующим звеном между ведущими селекционными и научно-исследовательскими учреждениями Казахстана, Западной Сибири и СИММИТ. В питомнике СИММИТ – Septon сосредоточены гермоплазмы пшеницы из многих стран, резистентные к септориозу, которые могут служить источниками устойчивости к этой болезни.
Целью исследований был отбор устойчивых к септориозу сортов и линий яровой мягкой пшеницы ( Triticum aestivum L .) из питомника ЯМП Омского государственного аграрного университета (Омский ГАУ) для их дальнейшего использования в селекции в качестве доноров устойчивости. Испытания проведены в 2019–2022 гг. во ВНИИ фитопатологии на искусственном инфекционном фоне двух наиболее распространенных видов возбудителей септориоза – Z. tritici и P. nodorum . Оценка осуществлена в фазу проростков в теплице и в стадию взрослых растений в поле.
Материалы и методы
Изучались 55 перспективных сортов и линий яровой пшеницы ( Triticum aesti-vum L .) КАСИБ 20, поступивших из питомника ЯМП Омского государственного аграрного университета (Омский ГАУ). Среди них 34 образца из России, 18 из Казахстана и 3 сорта, используемых в качестве стандартов при испытании сортов сети КАСИБ. Оригинаторами сортов российской селекции являются 11 селекционных и научных учреждений, включая Алтайский НЦА, Курганский, Самарский, Челябинский и Оренбургский НИИСХ, НИИСХ Юго-Востока, ООО Агрокомплекс «Кургансемена», СИБНИИРС, Омский ГАУ, Омский АНЦ, ГАУ Северного Зауралья, Тюмень. Казахстанские сорта созданы в 7 учреждениях, включая Актюбинскую, Карабалыкскую и Карагандинскую СХОС, ВКНИИСХ, КазНИИЗиР, Павлодарский НИИСХ, НПЦ ЗХ им. Бараева.
Наработка биоматериала . Для создания искусственного инфекционного фона использовали вирулентные штаммы P. nodorum и Z. tritici из Государственной коллекции фитопатогенных микроорганизмов ВНИИФ. Необходимое количество биоматериала P. nodorum для инокуляции выращивали методом твердофазного культивирования в колбах на перловой крупе, Z. tritici – на картофельно-глюкозном агаре (КГА) в чашках Петри [14].
Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 2(50) AGRONOMY
Тепличные испытания . Опыты в теплице проводили в течение осени-зимы 2019–2020 гг. Семена испытываемых сортов проращивали двое суток и высевали в вазоны с почвой объемом 300 см3, по 10 семян в вазон. Сеяли по два вазона каждого сорта: один – для испытания на устойчивость к P. nodorum, другой – на устойчивость к Z. tritici.
Растения заражали в фазу 2 листьев споровой суспензией гриба, состоящей из смеси штаммов в равном объеме. Концентрация суспензии – 106 спор/мл ( P. nodorum ) и 107 спор/мл ( Z. tritici ). Объем суспензии – из расчета 100 мл/м2. Для лучшей прилипаемости в инокулюм добавляли поверхностно-активное вещество «Твин-20».
После инокуляции растения помещали на 48 ч во влажную камеру, затем переносили обратно в ростовые боксы, где поддерживалась температура 22–24°С днем, 18°С – ночью и фотопериод – 16 ч. Для поддержания влажности растения периодически увлажняли водой с помощью пульверизатора.
Пораженность растений P. nodorum оценивали через 14 дней после инокуляции, визуально определяя процент некротической поверхности 1-го и 2-го листа. Тип реакции сорта классифицировали: как R – устойчивый (средняя степень поражения, не более 20%); M – умеренно восприимчивый (средняя степень поражения – 21–50%); S – восприимчивый (средняя степень поражения – более 50%) [15].
В варианте с Z. tritici оценку проводили через 20 дней после инокуляции по двум показателям: степени поражения растений и споруляции гриба in vivo. Степень поражения – как указано выше, для P. nodorum . Для оценки споруляции учетные листья срезали, помещали в стаканы с 25 мл воды на 2 ч, затем в камере Горяева подсчитывали число спор. Споруляцию оценивали: как низкую, если менее 100 тыс. спор/лист, среднюю – 100–200 тыс. спор/лист, высокую – более 200 тыс. спор/лист. Устойчивыми считали растения со слабой степенью поражения и низкой споруляцией либо со средней степенью поражения и низкой споруляцией, либо слабой степенью поражения и средней споруляцией гриба [15].
Полевые испытания . Подготовку почвы под посев пшеницы, глубину заделки семян, а также уход за растениями проводили в соответствии с агротехническими требованиями. Посев семян осуществляли вручную в рядки длиной 1 погонный метр с шириной междурядий – 30 см. В рядок высевали по 50–70 семян анализируемого сорта, по одному рядку на каждый сорт. Для определения снижения веса 1000 зерен дополнительно высевали контрольную делянку, защищая ее от инфекции фунгицидом «Альто Турбо» – 0,5 л/га.
Растения инокулировали с помощью пульверизатора в наиболее уязвимые фазы вегетации: Z. tritici – в фазу трубкования, P. nodorum – в фазу колошения. Инокуляцию проводили в безветренную погоду в вечернее время после выпадения росы. Концентрация споровой суспензии – 106 спор/мл для P. nodorum и 107 спор/мл – для Z. tritici . Объем инокулюма – из расчета 100 мл/м2 посевов. Для прилипаемости использовали поверхностно-активное вещество «Твин-20».
Учеты проводили после появления симптомов заболевания в динамике с интервалом 6–7 дней, определяя визуально процент пораженной поверхности листьев и колоса. Для дальнейшего анализа в качестве критериев использовали максимальную степень поражения флаг-листа и колоса как наиболее важных органов для формирования урожая [16; 17]. На флаг-листе ее фиксировали в фазу 72, когда листья еще оставались живыми и работали на урожай, на колосе – в фазу 75. Тип реакции растений классифицировали: как RR – высокоустойчивый (степень поражения – 0–5%), R – устойчивый
Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 2(50) AGRONOMY
(степень поражения – 6–15%), M – умеренно восприимчивый (16–25%), S – восприимчивый (26–65%), SS – высоковосприимчивый (66–100%) [18].
Для выявления сортов с частичной устойчивостью к септориозу определяли индекс устойчивости (ИУ) сорта на основании площади под кривой развития болезни (ПКРБ) на колосе по формуле: ИУ = ПКРБ изучаемого сорта / ПКРБ восприимчивого сорта или стандарта. В качестве последнего использовался сорт яровой пшеницы Злата. По показателю ИУ сорта условно разделяли на 4 группы: высокоустойчивые (ИУ = 0,10–0,35), среднеустойчивые (ИУ = 0,36–0,65), слабоустойчивые (ИУ = 0,66– 0,80), восприимчивые (ИУ > 0,81) [19]. Низкий ИУ характеризовал замедленное развитие болезни.
Уборку урожая осуществляли вручную после достижения полной спелости зерна. Оценивали снижение массы 1000 зерен (МТЗ) в сравнении с контрольным защищенным вариантом. Толерантность сорта определяли по параметрам пораженности >50%, снижения МТЗ < 15% [20].
Результаты исследований
Тепличные испытания. В фазу всходов сорта показали разную восприимчивость к возбудителям септориоза, при этом высокая пораженность растений P. nodorum наблюдалась значительно чаще. Сильную степень поражения этим грибом имели 25,4% образцов, тогда как устойчивый тип реакции – только 10,9%. В варианте с Z. tritici всего у одного образца восприимчивый тип реакции, устойчивых же форм было 80%, т.е. примерно в 7 раз больше, чем к P. nodorum (рис. 1).
□R □ M □S
Рис. 1. Соотношение (в %) образцов яровой пшеницы, разных по устойчивости к P. nodorum и Z. tritici в фазу всходов
Все сорта, устойчивые к P. nodorum, были устойчивыми и к Z. tritici : ГВК 2097/14, Эритроспермум 79/07, Терция, Лидер 80, Лютесценс ТР-64, ГАУ 21-2018. 5 сортов умеренно восприимчивых к обоим видам гриба (табл. 1).
Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 2(50)
AGRONOMY
Сорта и линии яровой пшеницы, устойчивые и умеренно восприимчивые к возбудителям септориоза Z. tritici и P. nodorum в фазу всходов
Таблица 1
|
№ |
Сорт, линия |
Z. tritici |
P. nodorum, % |
|||
|
Cтепень поражения, % |
Споруляция, тыс. спор/ лист |
Тип реакции сорта |
Степень поражения |
Тип реакции сорта |
||
|
Устойчивые образцы |
||||||
|
1 |
ГВК 2097/14 |
21,5 |
46,1 |
R |
18,2 |
R |
|
2 |
Эритроспермум 79/07 |
10,2 |
20,8 |
R |
5,9 |
R |
|
3 |
Терция |
30,7 |
60,7 |
R |
18,7 |
R |
|
4 |
Лидер 80 |
11,8 |
18,1 |
R |
19,7 |
R |
|
5 |
Лютесценс ТР-64 |
33,2 |
33,6 |
R |
15,6 |
R |
|
6 |
ГАУ 21-2018 |
8,0 |
45,3 |
R |
15,0 |
R |
|
Умеренно восприимчивые образцы |
||||||
|
1 |
Лютесценс 2174 |
51,9 |
80,5 |
M |
40,0 |
M |
|
2 |
Памяти Азиева |
37,8 |
125,0 |
M |
28,5 |
M |
|
3 |
Лютесценс ШТ-335 |
42,3 |
108,4 |
M |
43,9 |
M |
|
4 |
Силантий |
39,2 |
104,7 |
M |
33,5 |
M |
|
5 |
Лютесценс 417/10-5 |
51,0 |
46,9 |
M |
42,2 |
M |
Сильной восприимчивостью к возбудителю P. nodorum в условиях теплицы отличились: ГВК 2140/6, Линия 67/98-13, Лютесценс 2055, KS 115/09-1, Оренбургская 23 – степень поражения достигала 61,0–77,7%. Восприимчивой к Z. tritici охарактеризована только линия Лютесценс 1991 (пораженность – 44%, споруляция – 236,7 тыс. спор/лист).
Полевые испытания . Полевые испытания – в течение 3 лет: в 2020 и 2022 гг. сорта оценивали на устойчивость к септориозу на общем инфекционном фоне P. nodo-rum и Z. tritici , а в 2021 г. оценку проводили отдельно по каждому виду гриба.
Вегетационный сезон 2020 г. характеризовался умеренными температурами и достаточным количеством осадков и был комфортным для развития болезни. В 2021 и 2022 гг. в отдельных декадах лета стояла жаркая и сухая погода, однако периодически выпадавшие дожди и роса обеспечили достаточную влажность для внедрения и распространения инфекции (табл. 2).
Таблица 2
Показатели температуры воздуха и количества осадков, по данным метеостанции ВНИИФ, в период наблюдений в инфекционном полевом питомнике
|
Год |
Метеопоказатель |
Июнь |
Июль |
Август |
||
|
III |
I |
II |
III |
I |
||
|
2020 |
Температура, °С |
19,2 |
19,5 |
17,1 |
17,4 |
18,3 |
|
Разница с многол. |
+ 1,8 |
+ 1,8 |
– 1,4 |
– 1,0 |
+ 0,4 |
|
|
Осадки, мм |
33,6 |
49,6 |
38,9 |
30,9 |
1,4 |
|
|
Разница с многол. |
+ 9 |
+ 23,6 |
+ 11,7 |
+ 7,5 |
– 18,6 |
|
|
2021 |
Температура, °С |
23,7 |
21,6 |
24,3 |
19,1 |
20,1 |
|
Разница с многол. |
+ 6,3 |
+ 3,9 |
+ 5,8 |
+ 0,7 |
+ 2,2 |
|
|
Осадки, мм |
24,7 |
3,8 |
18,0 |
32,8 |
18,0 |
|
|
Разница с многол. |
+ 0,1 |
– 22,2 |
– 9,2 |
+ 9,4 |
– 0,4 |
|
|
2022 |
Температура, °С |
20,2 |
20,8 |
18,1 |
20,5 |
20,8 |
|
Разница с многол. |
+ 2,8 |
+ 3,1 |
– 0,4 |
+ 2,1 |
+ 2,9 |
|
|
Осадки, мм |
2,6 |
41,6 |
42,0 |
2,6 |
4,2 |
|
|
Разница с многол. |
– 20,0 |
+ 15,6 |
+ 14,8 |
– 20,8 |
– 15,4 |
|
|
Ср. за 60 лет |
Температура, °С |
17,4 |
17,7 |
18,5 |
18,4 |
17,9 |
|
Осадки, мм |
24,6 |
26,0 |
27,2 |
23,4 |
19,6 |
|
Примечание.
– благоприятные условия для развития болезни;
– слишком жаркая или сухая похода
Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 2(50) AGRONOMY
Несмотря на колебания погодных условий, инфекционный фон складывался удачно во все годы наблюдений: степень поражения флаговых листьев достигала в отдельных случаях 90–100%, колосьев – 70–90%. Как показал микроскопический анализ, на листьях присутствовали оба возбудителя септориоза, а на колосе – практически только P. nodorum.
Ежегодно преобладали сорта с восприимчивым (S) типом реакции (47,3–69,1%). Доля высоковосприимчивых (SS) образцов составляла 25,5% в 2020 г. и 16,4% – в 2021 г. Устойчивый и умеренно восприимчивый типы реакции встречались в 5,4–23,6% случаев. Слабее поражены лишь в варианте с Z. tritici в 2021 г.: идентифицировано 20 и 63,6% сортов с очень устойчивым (RR) и устойчивым (R) типом реакции соответственно, а восприимчивых – всего 3,6% (рис. 2).
Рис. 2. Соотношение (в %) разных по устойчивости к септориозу образцов яровой пшеницы в полевом питомнике ВНИИФ в 2020–2022 г.
В 2020 г. максимальная пораженность флагового листа достигала 100%, колоса – 90%. На таком сильном инфекционном фоне выделено 7 устойчивых сортов. У 5 из них (ГВК 2097/14, Линия 11/09-13-3, Степнодар 90, ГАУ 21-2018 и Силач), наряду со слабой пораженностью колоса (5–15%), степень поражения флаговых листьев составляла 10–20%. У двух сортов (Астана 2 и Лютесценс 123-3) флаговые листья инфицированы на 30–50%. Два сорта (ГВК 2097/14 и ГАУ 21-2018) слабо поражались в фазу всходов (табл. 3).
Таблица 3
Сорта и линии яровой пшеницы из коллекции КАСИБ, устойчивые к септориозу в полевом инфекционном питомнике в 2020 г.
|
№ |
Сорт, линия |
Пораженность флагового листа, % |
Пораженность колоса, % |
Тип реакции |
|
|
Ф-лист |
колос |
||||
|
1 |
ГВК 2097/14* |
20 |
5 |
M |
RR |
|
2 |
Степнодар 90 |
20 |
10 |
M |
R |
|
3 |
Линия 11/09-13-3 |
10 |
5 |
R |
RR |
|
4 |
ГАУ 21-2018* |
20 |
15 |
M |
R |
|
5 |
Силач |
20 |
10 |
M |
R |
|
6 |
Лютесценс 123-13 |
30 |
10 |
S |
R |
|
7 |
Астана 2 |
50 |
10 |
S |
R |
Примечание. * Сорта и линии, устойчивые к обоим видам септории в фазу всходов.
Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 2(50) AGRONOMY
Умеренная восприимчивость в поле в 2020 г. была характерна для 4 образцов с пораженностью 20%: Линия 37/07-12-2, Лидер 80, Лютесценс 128-15 и Эритроспер-мум 25787. Самыми восприимчивыми были 14 образцов (Линия Р-1415, Линия Р-1417, Лютесценс 799, Линия 67/98-13, Лютесценс 111/09, Лютесценс ТР-64, KS 161/08-2p, Линия 2026, Линия 2149, Лютесценс 375, Ильменская 2, Оренбургская 22, Оренбургская 23, Оренбургская юбилейная), их пораженность достигала 70–100%.
В 2021 г. при раздельной инокуляции степень поражения растений была заметно сильнее в варианте с P. nodorum : максимальные показатели на флаг-листе достигали 70%, на колосе – 60%, тогда как с Z. tritici пораженность этих органов не превышала 30%. Причина – более высокая агрессивность P. nodorum и меньшая его зависимость от колебаний температуры и влажности. Выделены 4 сорта, устойчивые к обоим видам гриба. Из них слабее была поражена Линия 11/09-13-3: инфицированность флаг-листа – 5%, колоса – 5–15%. Сорта Лютесценс 762, Таймас и Степнодар 90 при такой же низкой пораженности колоса имели степень поражения флаг-листа возбудителем P. nodorum 30–50% (табл. 4).
Таблица 4
Сорта и линии яровой пшеницы из коллекции КАСИБ, устойчивые к P. nodorum и Z. tritici , в полевом питомнике в 2021 г.
|
№ |
Сорт, линия |
P. nodorum |
Z. tritici |
||||||
|
Пораженность, % |
Тип реакции |
Пораженность, % |
Тип реакции |
||||||
|
Ф.-л. |
К. |
Ф.-л. |
К. |
Ф.-л. |
К. |
Ф.-л. |
К. |
||
|
1 |
Лютесценс 762 |
30 |
10 |
S |
R |
10 |
10 |
R |
R |
|
2 |
Степнодар 90* |
30 |
15 |
S |
R |
5 |
15 |
RR |
R |
|
3 |
Линия 11/09-13-3* |
5 |
15 |
R |
R |
5 |
5 |
RR |
RR |
|
4 |
Таймас |
50 |
10 |
S |
R |
10 |
5 |
R |
RR |
Примечание. *Сорта и линии, устойчивые в 2020 г. в поле
У двух образцов (Линия 11/09-13-3 и Степнодар 90) отмечено совпадение по уровню устойчивости с 2020-м годом. Остальные 5 сортов, устойчивых в 2020 г., подтвердили этот статус только в отношении Z. tritici , тогда как против P. nodorum они были умеренно восприимчивыми (ГВК 2097/14, Силач, Астана 2) либо восприимчивыми (ГАУ 21-2018, Лютесценс 123-13). Совпадения по устойчивости к P. nodorum во взрослую стадию и в фазу всходов не отмечены. Что касается Z. tritici , устойчивость, проявившаяся в фазу всходов, подтвердилась в поле у 52,7% сортов. Наиболее восприимчивые к P. nodorum в поле образцы: Линия 67/98-13, Лютесценс 2055 и Линия 2026. Первые два также сильно поражались и в фазу всходов (61,0–67,0%).
В 2022 г. максимальная пораженность флаговых листьев достигала 70%, колоса – 80%. На этом фоне удалось выделить 7 образцов с устойчивым типом реакции на колосе и от слабого до умеренного – на флаг-листе: ГВК 2097/14, Степнодар 90, Эритро-спермум 79/07, Линия 11/09-13-3, Астана 2, Лидер 80, Эритроспермум 25787. Только у сорта Эритроспермум 25787 инфекция флаг-листьев достигла 40%. При этом в 2020 г. в полевых условиях сорта ГВК 2097/14, Степнодар 90 и Астана 2 были также устойчивыми к септориозу, а в 2021 г. среди устойчивых форм отмечена Линия 11/09-13-3. Кроме того, сорта ГВК 2097/14, Эритроспермум 79/07 и Лидер 80 были устойчивыми в фазу всходов (табл. 5).
Умеренно восприимчивыми по типу реакции на флаг-листе и колосе в 2022 г. были ГВК 2140/6, Лютесценс 1143, Лютесценс ШТ-3 3 5 , KS 111/09-2 со степенью поражения этих органов – 20%. Наиболее сильно поражены образцы яровой пшеницы: Люте-
Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 2(50)
AGRONOMY
сценс 2055, KS 161/08-2p, Линия 1643ае3, Линия 2026, Ильменская 2, Оренбургская 22 и Оренбургская 23 (степень поражения – 60–80%).
Таблица 5
Сорта и линии яровой пшеницы из коллекции КАСИБ, устойчивые к септориозу в полевом питомнике в 2022 г.
|
№ |
Сорт, линия |
Пораженность флагового листа, % |
Пораженность колоса, % |
Тип реакции |
|
|
Ф-лист |
Колос |
||||
|
1 |
ГВК 2097/14* *** |
20 |
10 |
M |
R |
|
2 |
Степнодар 90* |
10 |
10 |
R |
R |
|
3 |
Эритросп. 79/07*** |
20 |
10 |
M |
R |
|
4 |
Линия 11/09-13-3** |
10 |
5 |
R |
RR |
|
5 |
Астана 2* |
20 |
10 |
M |
R |
|
6 |
Лидер 80*** |
10 |
5 |
R |
RR |
|
7 |
Эритроспермум 25787 |
40 |
5 |
S |
RR |
Примечание. *Сорта и линии, устойчивые к септориозу в 2020 г.
**Сорта и линии, устойчивые к P. nodorum в 2021 г.
***Сорта и линии, устойчивые к P. nodorum в фазу всходов в теплице
Во все годы наблюдений у испытуемых сортов отмечена разная скорость развития болезни на колосе. Соотношение значений индекса устойчивости (ИУ) различалось по годам. Наибольшее число (41,8%) высокоустойчивых сортов с ИУ = 0,1–0,35 выявлено в 2020 г. В последующие годы их число сократилось до 25,4–27,3%. В 2021 г., когда показатель ИУ учитывали только в отношении P. nodorum как более агрессивного патогена на колосе, преобладали образцы со средним ИУ – 69,1%. В 2022 г. доминировали высоковосприимчивые образцы с ИУ > 0,81: их доля – 43,6% (рис. 3).
Рис. 3 . Соотношение (в %) образцов яровой мягкой пшеницы с разным показателем индекса устойчивости (ИУ) на колосе в полевом питомнике ВНИИФ (2020–2022 гг.)
В целом во все годы полевых испытаний 9 сортов и линий демонстрировали стабильно низкий показатель ИУ, свидетельствуя о наличии у них частичной устойчивости. Благодаря замедленному развитию болезни максимальная пораженность в конце вегетации на этих образцах не достигла высоких значений. Меньше всего инфекции присутствовало на Линии 11/09-13-3: за все годы наблюдений пораженность не только колоса, но и флаг-листа не превысила 10–15%. У линии ГВК 2097/14 показатели пораженности на колосе и флаг-листе не превышали 20%. У сортов Степнодар 90, Лидер 80,
Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 2(50)
AGRONOMY
Лютесценс ШТ-335, Силач, Силантий и Лютесценс 123-13 количество инфекции на флаг-листе и колосе было не более 30%. У сорта Астана 2 – не более 20% на колосе и не более 50% на флаг листе (табл. 6).
Таблица 6
Сорта и линии яровой пшеницы с низким индексом устойчивости
|
№ |
Сорт, линия |
2020 г. |
2021 г. (P. nodorum) |
2022 г. |
||||||
|
ФЛ |
К |
ИУ |
ФЛ |
К |
ИУ |
ФЛ |
К |
ИУ |
||
|
1 |
Линия 11/09-13-3 |
10 |
5 |
0,08 |
5 |
15 |
0,12 |
10 |
5 |
0,07 |
|
2 |
ГВК 2097/14 |
20 |
5 |
0,12 |
5 |
20 |
0,23 |
20 |
10 |
0,1 |
|
3 |
Степнодар 90 |
20 |
10 |
0,09 |
30 |
15 |
0,2 |
10 |
10 |
0,1 |
|
4 |
Силач |
20 |
10 |
0,1 |
10 |
20 |
0,28 |
30 |
20 |
0,25 |
|
5 |
Астана 2 |
50 |
10 |
0,13 |
30 |
20 |
0,24 |
20 |
10 |
0,23 |
|
6 |
Силантий |
30 |
20 |
0,23 |
20 |
30 |
0,28 |
15 |
20 |
0,24 |
|
7 |
Лидер 80 |
20 |
20 |
0,17 |
20 |
30 |
0,3 |
10 |
5 |
0,05 |
|
8 |
Лютесценс ШТ-335 |
10 |
30 |
0,33 |
10 |
20 |
0,28 |
20 |
20 |
0,25 |
|
9 |
Лютесценс 123-13 |
30 |
10 |
0,13 |
20 |
30 |
0,3 |
30 |
20 |
0,25 |
Примечание. ФЛ – пораженность флаг-листа, %; К – пораженность колоса, %; ИУ – индекс устойчивости
Однако корреляция между пораженностью этих образцов в поле и их пораженностью в фазу всходов в теплице в большинстве случаев отсутствовала. Только два из них (Лидер 80 и ГВК 2097/14) имели слабую пораженность обоими видами септории как в фазу всходов, так и в стадию взрослых растений. Другие же в фазу всходов были умеренно восприимчивыми (Линия 11/09-13-3, Лютесценс ШТ-335, Лютесценс 123-13, Силантий, Силач) либо в высокой степени поражались P. nodorum (Степнодар 90 и Астана 2). Последние, возможно, обладают возрастной устойчивостью.
Кроме сортов пшеницы с замедленным типом развития септориоза, сдерживающим поражение растений на разных этапах инфекционного процесса, важными для селекции являются сорта, обладающие толерантностью к болезни. Проявляется толерантность к патогенам в способности растений сохранять урожай при сильном поражении болезнью. Один из показателей урожайности – масса 1000 зерен (МТЗ), его оценку проводили в 2021–2022 гг. В 2021 г. снижение веса 1000 зерен от возбудителей P. nodo-rum и Z. tritici – в диапазоне 0–29,7% и 0–35,4% соответственно. Однако при заражении P. nodorum количество сортов с высокими потерями МТЗ (>15%) было в 2,4 раза больше, чем в варианте с Z. tritici. В 2022 г. потери МТЗ от септориоза составляли от 0 до 40,1%; 36,4% сортов снизили этот показатель более чем на 15% (рис. 4).
Учитывая пораженность растений и потери МТЗ, выделены образцы с незначительным снижением массы 1000 зерен при сильном поражении септориозом, которые можно рассматривать как толерантные. По результатам 2021 г. к таковым отнесены Линия 67/98-13 и Линия 2026: степень поражения флаг-листа P. nodorum достигала 50– 70%, колоса – 40–60%, а потери МТЗ – всего 3,5–5,4%. В 2022 г. выделены 5 образцов с высокой пораженностью септориозом листьев и колоса (50–70%) и слабым (7,7– 14,8%) снижением веса 1000 зерен: Линия 2026, Линия Р-1417, Лютесценс 799, Оренбургская 23, Оренбургская юбилейная. При этом только Линия 2026 второй раз подтвердила статус толерантной. Больше всего пострадали от сильной инфекции образцы Лютесценс 111/09, Лютесценс 1991, Линия 1616ае14, Линия 1643ае3, Линия 1617ае9: снижение массы 1000 зерен достигло 18,2–40,1% (табл. 7).
Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 2(50)
AGRONOMY
Рис. 4. Соотношение (в %) образцов яровой пшеницы с низкими (<15%) и высокими (>15%) потерями МТЗ
Таблица 7
|
№ |
Сорт, линия |
2021 г. |
2022 г. |
|||||||
|
P. nodorum |
Z. tritici |
|||||||||
|
ФЛ |
К |
МТЗ |
ФЛ |
К |
МТЗ |
ФЛ |
К |
МТЗ |
||
|
Толерантные сорта и линии |
||||||||||
|
1 |
Линия Р-1417 |
50 |
20 |
5,2 |
10 |
5 |
2,9 |
70 |
50 |
8,1 |
|
2 |
Лютесценс 799 |
50 |
20 |
1,4 |
10 |
5 |
4,1 |
50 |
60 |
7,7 |
|
3 |
Линия 67/98-13 |
70 |
40 |
5,4 |
10 |
5 |
0,6 |
50 |
70 |
17,3 |
|
4 |
Линия 2026 |
50 |
60 |
3,5 |
10 |
10 |
0,2 |
70 |
70 |
14,8 |
|
5 |
Оренбургская 23 |
50 |
30 |
8,1 |
20 |
5 |
6,5 |
70 |
70 |
11,7 |
|
6 |
Оренбург. юбил. |
50 |
30 |
0 |
10 |
10 |
9,2 |
50 |
70 |
10,3 |
|
Линии с большими (>15%) потерями МТЗ |
||||||||||
|
1 |
Лютесценс 111/09 |
40 |
40 |
29,1 |
5 |
10 |
3,3 |
50 |
40 |
40,1 |
|
2 |
Лютесценс 1991 |
50 |
30 |
21,7 |
10 |
10 |
14,5 |
50 |
70 |
22,4 |
|
3 |
Линия 1616ае14 |
50 |
60 |
28,6 |
20 |
30 |
17,6 |
40 |
30 |
18,2 |
|
4 |
Линия 1643ае3 |
40 |
50 |
29,7 |
20 |
30 |
35,4 |
70 |
60 |
24,0 |
|
5 |
Линия 1617ае9 |
40 |
40 |
22,3 |
20 |
20 |
10,0 |
50 |
60 |
19,7 |
Примечание. ФЛ – пораженность флаг-листа, %; К – пораженность колоса, %; МТЗ – снижение массы 1000 зерен в % от контроля
Пораженность (%) флаг-листа и колоса образцов яровой пшеницы и снижение (%) массы 1000 зерен (ПУ)
Таким образом, в условиях жесткого инфекционного фона удалось отобрать образцы, которые отличались слабой либо умеренной пораженностью септориозом флаг-листа и колоса, а также замедленным развитием болезни на колосе. Два из них – линия ГВК 2097/14 и сорт Лидер 80 – также устойчивы к септориозу и в фазу всходов. Из восприимчивых в поле отобран образец Линия 2026, проявлявший толерантность к септориозу в течение 2 лет. Характеристики отобранных сортов и линий представлены в табл. 8.
Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 2(50)
AGRONOMY
Характеристика перспективных сортов и линий яровой пшеницы, отличающихся устойчивостью либо толерантностью к септориозу
Таблица 8
|
№ |
Сорт, линия |
Родословная |
Оригинатор |
Характеристика по устойчивости |
|
1 |
Линия 11/09-13-3 |
11/90k-32 x Павлодарская 93 |
Павлодарский НИИСХ (Казахстан) |
Слабая пораженность, замедленное развитие болезни |
|
2 |
ГВК 2097/14 |
Омская 20 / Казахстанская 17 |
ВКНИИСХ (Казахстан) |
Слабая либо умеренная пораженность, замедленное развитие болезни |
|
3 |
Степнодар 90 |
Молодежная × Мироновская 808 |
Карабалыкский СХОС (Казахстан) |
В большинстве случаев слабая либо умеренная пораженность, замедленное развитие болезни, возрастная устойчивость |
|
4 |
Лидер 80 |
И. о. из ШТРУ Р-29 |
Алтайский НЦА (Россия) |
В большинстве случаев слабая либо умеренная пораженность, замедленное развитие болезни |
|
5 |
Лютесценс ШТ-335 |
И. о. СПЧС 12 № 44 |
Курганский НИИСХ (Россия) |
В большинстве случаев слабая либо умеренная пораженность, замедленное развитие болезни |
|
6 |
Силач |
Лют. 210/99-10 × Эр. 23090 |
Челябинский НИСХ (Россия) |
В большинстве случаев слабая либо умеренная пораженность, замедленное развитие болезни |
|
7 |
Астана 2 |
{[(ВИР – 264-2 х Целинная юбил.) х Целинная юбил.] х Целинная юбил.} х Целинная юбил. с последующим индивидуальным отбором |
ТОО «НПЦ зернового хозяйства им. А.И. Бараева» (Казахстан) |
В большинстве случаев слабая либо умеренная пораженность, замедленное развитие болезни, возрастная устойчивость |
|
8 |
Силантий |
Lut30-94*2/3/ T. dicocconPI94625 / Ae. squarrosa (372) //3*Pastor |
Омский ГАУ (Россия) |
В большинстве случаев слабая либо умеренная пораженность, замедленное развитие болезни |
|
9 |
Лютесценс 123-13 |
Barrie // JNRB.5 / Pifed/3/ Fora |
Омский ГАУ (Россия) |
В большинстве случаев слабая либо умеренная пораженность, замедленное развитие болезни |
|
10 |
Линия 2026 |
Новосибирская 15 × Лубнинка |
Сибирский НИИ растениеводства и селекции, филиал ИЦиГ СО РАН (Россия) |
Толерантность |
Заключение
В результате 3-летних полевых испытаний и испытаний в теплице из 55 сортов и линий яровой пшеницы из Международного питомника КАСИБ 20 отобраны 10 образцов из России и Казахстана, перспективные для селекции в качестве потенциальных источников устойчивости и толерантности к септориозу. Из них 9 со слабой и умеренной пораженностью флаг-листа и колоса и замедленным развитием болезни на колосе: 4 образца из Казахстана (Линия 11/09-13-3, ГВК 2097/14, Степнодар 90, Астана 2) и 5 из России (Лидер 80, Лютесценс ШТ-335, Силач, Силантий, Лютесценс 123-13). Один российский образец (Линия 2026) отобран как толерантный к септориозу.
Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 2(50)
Список литературы Отбор устойчивых к септориозу сортов яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) из международного питомника Касиб 20
- Назарова Л.Н., Корнева Л.Г., Жохова Т.П., Полякова Т.М., Санин С.С. Эпидемиологическая ситуация по септориозу на пшенице в 2001–2009 годах // Защита и карантин растений. 2010. № 10. С. 18–20.
- Санин С.С., Санина А.А., Пахолкова Е.В., Корнева Л.Г., Карлова Л.В., Рулева О.М. Защита пшеницы от эпифитотий септориоза листьев и колоса // Защита и карантин растений. 2022. № 11. С. 4–13.
- Торопова Е.Ю., Казакова О.А., Пискарев В.В. Эпифитотический процесс септориоза на сортах яровой пшеницы // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2020. 24(2). С. 139–148.
- Санин С.С. Фитосанитарная экспертиза зернового поля и принятие решений по опрыскиванию пшеницы фунгицидами. Теория и практические рекомендации // Приложение к ж. «Защита и карантин растений». 2016. № 5. 88 с.
- Торопова Е.Ю., Казакова О.А., Селюк М.П., Инсебаева М.К., Кириченко А.А., Филипчук О.Д., Квитко А.В. Инфицированность семян пшеницы возбудителем септориоза Parastagonospora nodorum Berk. // Достижения науки и техники АПК. 2018. № 32(12). С. 15–19.
- Жогалева О.С., Мышастая А.Ю, Павленко О.С., Вожжова Н.Н., Ионова Е.В. Изучение коллекционного материала озимой твердой пшеницы на наличие гена устойчивости к септориозу Stb2 // Зерновое хозяйство России. 2020. № 6. С. 51–55.
- Phan H.T., Rybak K., Bertazzoni S., Furuki E., Dinglasan E., Hickey L.T., Oliver R.P., Tan K.C. Novel source of resistance to SNB in the Vavilov wheat collection identified by genom-wide association studies. Teoretical and Applied Genetics. 2018;6: 1223-1238.
- Бакулина А.В., Харина А.В., Широких А.А. Септориоз листьев и колоса пшеницы: генетический контроль устойчивости хозяина (обзор) // Теоретическая и прикладная экология. 2020. № 2. С. 26–35.
- Figueroa M., Hammond-Kosack K.E., Solomon P.S. A review of wheat diseases – a field perspective. Molecular plant pathology. 2018;6:1523–1536.
- Коломиец Т.М., Панкратова Л.Ф., Пахолкова Е.В. Сорта пшеницы (Triticum L.) из коллекции GRIN (США) для использования в селекции на длительную устойчивость к септориозу // Сельскохозяйственная биология. 2017. Т. 52. № 3. С. 561–569.
- Зеленева Ю.В. Обоснование генетической защиты пшеницы от вредоносных болезней в условиях Центрально-Черноземного региона: автореф. дис. д-ра биол. наук 06.01.07. СПб., 2019. 41 c.
- Раслиев А.С., Гультяева Е.И., Шайдаюк Е.Л., Коваленко Н.М., Молдажанова Р.А., Пахратдинова Ж.У. Характеристика устойчивости перспективных образцов яровой мягкой пшеницы к листостебельным болезням // Биотехнология и селекция растений. 2019. № 2(2). С. 14–23.
- Коломиец Т.М., Шаманин В.П., Пахолкова Е.В., Панкратова Л.Ф., Сальникова Н.Н., Шепелев С.С., Потоцкая И.В., Абугалиева А., Моргунов А.И. Скрининг синтетических линий и сортов яровой мягкой пшеницы на устойчивость к септориозу // Вестник Омского ГАУ, 2018, № 3(31). С. 13–26.
- Коломиец Т.М., Пахолкова Е.В., Дубовая Л.П. Отбор исходного материала для создания сортов пшеницы с длительной устойчивостью к септориозу: метод. рекомендации. М.: Печатный город, 2017. 56 с.
- Санина А.А., Анциферова Л.В. Определение патогенных свойств изолятов Septoria nodorum (Berk.) Berk. и S. tritici Rob. et Desm. На пшенице // Микология и фитопатология. 1991. Т. 25. 2. C. 155–159.
- Санин С.С., Корнева Л.Г., Жохова Т.П., Полякова Т.М., Акимова Е.А. Определение потерь урожая пшеницы от септориоза листьев и колоса // Защита и карантин растений. 2012. № 8. С. 47–49.
- Боме Н.А., Салех С., Королев В.П. Морфофизиологические особенности озимых культур в Северном Зауралье (тритикале, рожь, пшеница) // Сборник материалов VII Междунар. науч. конф. «Современное состояние, проблемы и перспективы развития аграрной науки» (3–7 октября 2022 года, г. Симферополь, Республика Крым, Россия). 2022. С. 18–19.
- Методы селекции и оценки устойчивости пшеницы и ячменя к болезням в странах- членах СЭВ. Прага, 1988. 322 с.
- Макаров А.А., Стрижекозин Ю.А., Соломатин Д.А., Демичева Т.А., Кухтина А.В. Количественная классификация сортов пшеницы по степени расонеспецифической устойчивости к бурой ржавчине // Иммунитет сельскохозяйственных культур к возбудителям грибных болезней. М.: 1991. С.105–110.
- Пыжикова Г.В., Санина А.А., Супрун Л.М., Курахтанова Т.И., Гогава Т.И, Мепаришвили С.У., Анциферова Л.В., Кузнецов Н.С., Игнатов А.Н., Кузьмичев А.А. Методы оценки устойчивости селекционного материала и сортов пшеницы к септориозу. М., 1989. 43 c.