Селекция яровой мягкой пшеницы на устойчивость к листовой бурой ржавчине в Самарском НИИСХ

Одним из факторов, лимитирующих урожай зерна пшеницы в Среднем Поволжье, являются грибные, бактериальные и вирусные болезни. Наиболее стабильно проявляется по годам бурая листовая ржавчина. Возбудитель этой болезни облигатный специализированный паразит Puccinia recondita Roberge ex. Desm (syn. Puccinia triticina Erikss), в отношении его известны принципиальные генетические механизмы взаимодействия «растение-хозяин – паразит». В интегральной системе защиты сельскохозяйственных растений от бурой ржавчины генетический метод, т.е. создание иммунных сортов, наиболее экономически выгоден, экологически безопасен и, поэтому, весьма актуален.

Бурая листовая ржавчина до настоящего времени остается наиболее вредоносной болезнью пшеницы, несмотря на прогресс, достигнутый в изучении природы устойчивости растений, структуры и изменчивости популяции патогена и успехи практической селекции на устойчивость. В зоне Среднего Поволжья ржавчина проявляется практически ежегодно. Потери урожая в Поволжье от бурой листовой ржавчины достигают 30%, а при орошении – 35% [1, 2].

Сюков Валерий Владимирович , доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории генетики и селекции яровой мягкой пшеницы.

В зоне Среднего Поволжья широко распространены сорта яровой мягкой пшеницы содержащие следующие эффективные гены устойчивости к бурой ржавчине: Lr-9, Lr -13, Lr -19, Lr -23, Lr -24, Lr -25, Lr -31, Lr -36, Lr -37, Lr -38, Lr -39, LrAg#2.

В Самарском НИИСХ давно ведется селекция на устойчивость к ржавчине, и уже на ранних этапах выявляется эффективность этого направления селекции.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальная работа проводилась в 2010-2015 гг. в лаборатории генетики и селекции яровой мягкой пшеницы Самарского НИИСХ.

Объектом исследований были селекционные линии 6 питомников (питомник гибридов (ПГ), селекционные питомники 2-го – 3-го годов (СП), контрольный питомник (КП), питомники предварительного (ПСИ) и конкурсного сортоиспытания (КСИ), которые отличались различной степенью устойчивости к листовой бурой ржавчине. По этому фенотипическому признаку селекционные линии разделялись на две группы: иммунные (несущие высокоэкспрессивный эффективный к безенчукской популяции ген устойчивости) и неимунные.

Стандартом в селекционных питомниках был сорт Тулайковская 10, устойчивый к листовой ржавчине.

Делянки питомников гибридов, селекционных питомников и контрольного питомника высевались на площади 10 м2 каждая, делянки предварительного и конкурсного сортоиспытания на площади 20 м2 каждая.

Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 20, № 2(3), 2018

Посев проводился сеялкой СН-10Ц, норма высева - 500 семян на 1м2.

Метеорологические условия за годы исследований для возбудителей бурой ржавчины сложились по-разному. В 2012-13 гг. по степени комфортности развития патогена были средние, в 2014 г. благоприятные, в 2015 году бурая ржавчина не проявлялась.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБСУЖДЕНИЯ

В Самарском НИИСХ в селекции на устойчивость к бурой ржавчине, применяются высокоэффективные гены. На конкретном примере движения селекционного материала (ПГ-2009 г.; СП-2011 г., 2012 г.; КП-2013 г.; ПСИ-2014 г; КСИ-2015 г.) показано резкое увеличение концентрации генов устойчивости по питомникам. В исходной точке (ПГ) было 53,6%, в конечной точке (КСИ) было 83,3% высокоэкспрессивных генов. Учитывая, простоту отбора генотипа по фенотипу, задача решается уже на ранних этапах селекции. Уже в селекционных питомниках было

• 82,6% устойчивых форм (таблица 1).

Первый сорт, созданный в Самарском НИ-ИСХ и проявлявший устойчивость к патогену, был защищен геном Lr-3 (Жигулевская). Затем использовали ген Lr-23, эффективный до 1985 года, (Тулайковская степная, Тулайковская-1, Пирамида), Lr-19 (эффективен в Поволжье до 1995 года и проявляющий высокую степень эффективности после «спящих» 2009 и 2010 годов) (Волгоуральская, Самсар, Экада-6, Юлия, Тулай-ковская-108, Экада-113). Lrаg2 (результат замещения 6D на 6J хромосому Thinopyrum intermedium (Host) [3] (Тулайковская-5, Тулайковская-10, Ту-лайковская золотистая, Тулайковская-100, Ту-лайковская-110).

Все эти сорта занимают ежегодно площадь около 350 тыс. га (таблица 2).

ВЫВОДЫ

Таким образом, за годы исследований (20102015 гг.) было выявлено накопление генетического пула устойчивости к бурой ржавчине в питомниках яровой мягкой пшеницы.

Таблица 1. Изменение пконцентрации генов устойчивости к бурой ржавчине по питомникам. Самарский НИИСХ, 2009-2015 гг.

Название питомника	Количество образцов	Количество устойчивых образцов	Процент устойчивых образцов %
Питомник гибридов	84	45	53,6
Селекционные питомники 2 и 3 годов	1255	1036	82,6
Контрольный питомник	218	177	81,2
Предварительное сортоиспытание	95	68	72,6
Конкурсное сортоиспытание	78	13	83,3

Таблица 2. Внедрение в производство ржавчиноустойчивых сортов яровой мягкой пшеницы

Сорт	Разновидность	Зона внедрения	Площадь, га
Жигулевская	Aestivum	7, 9, Казахстан	8000
Тулайковская степная	Lutescens	7, 11	1000
Тулайковская-1	Aestivum	7, 11	1000
Пирамида	Aestivum	7	2500
Волгоуральская	Aureum	7, Казахстан	30000
Самсар	Lutescens	7,9	10000
Экада-6	Lutescens	7	2000
Юлия	Lutescens	5, 7	5000
Тулайковская-108	Lutescens	7, 9	2500
Экада-113	Aureum	7,9	2500
Тулайковская-5	Aestivum	7, 9	2500
Тулайковская-10	Lutescens	3, 4, 5, 7, 9	250000
Тулайковская золотистая	Aureum	7, 8 ,9	3000
Тулайковская-100	Lutescens	7	1000
Тулайковская-110	Lutescens	7	500

При реализации использования генов «вертикальной» устойчивости отбор эффективен уже на ранних этапах селекции.

Созданные в Самарском НИИСХ ржавчиноустойчивые сорта яровой мягкой пшеницы ежегодно занимают площадь около 350 ты. га.