Сортовая специфика восприимчивости пшеницы к семенной инфекции в Красноярском крае

Victoria V. Keler

Krasnoyarsk State Agrarian University, associate professor at Department of Plant Growing, Selection and Seed Production, director of the Institute of Agro-ecological Technologies, candidate of agricultural sciences, associate professor, Krasnoyarsk, Russia

Sofia V. Ovsyankina

Krasnoyarsk State Agrarian University, head of the Laboratory of Agricultural and Environmental Biotechnology, Candidate of Biological Sciences, Krasnoyarsk, Russia

Denis M. Shcheklein

Krasnoyarsk State Agrarian University, 1st year student, Krasnoyarsk, Russia

Eleonora D. Mashkovskaya

Krasnoyarsk State Agrarian University, 1st year student, Krasnoyarsk, Russia

Sergei V. Khizhnyak

Krasnoyarsk State Agrarian University, professor at the Department of Ecology and Nature Management, doctor of biological sciences, professor, Krasnoyarsk, Russia

VARIETAL SPECIFICITY OF WHEAT SUSCEPTIBILITY TO SEED INFECTION IN KRASNOYARSK REGION

The aim of the work is to study the susceptibility of Siberian spring wheat varieties (Altayskaya 70, Altayskaya 75, Krasnoyarskaya 12, Kuraginskaya 2, Novosibirskaya 15, Novosibirskaya 18, Novosibirskaya 29, Novosibirskaya 31, Novosibirskaya 41, Svirel) to a complex of phytopathogenic fungi that cause seed infection in the Krasnoyarsk Region. The studied varieties were grown on a grain (wheat) predecessor without the use of pesticides and fertilizers in the Sukhobuzimsky and Minusinsky Districts. There were no statistically significant differences in the prevalence of infection between regions. The average prevalence of seed infection was 47.0 % (48.7 % in the Sukhobuzimsky District and 45.3 % in the Minusinsky District). Statistically significant (p<0.001) differences between cultivars in the prevalence of seed infection were revealed. The minimum prevalence was found in the Kuraginskaya 2 variety (29 % on average in two districts), the maximum prevalence in the Altayskaya 75 variety (66 % in the two districts on average). Seed infection was represented by phytopathogenic fungi Fusarium spp., Bipolaris sorokiniana and Alternaria spp. (respectively 41.8; 24.6 and 33.6 % of the pathogenic complex). No statistically significant differences in the prevalence of Fusarium spp. between the districts were found. In contrast with Fusarium spp., the prevalence of Bipolaris sorokiniana and Alternaria spp. statistically significantly (p<0.001) depended on the district. Average prevalence of Bipolaris sorokiniana in the Minusinsky District was 16.2 % vs 7.0 % in the Sukhobuzimsky District whereas average prevalence of Alternaria spp. in the Minusinsky District was 10.4 % vs 21.3% in the Sukhobuzimsky District. Besides of the district, taxonomic composition of the pathogenic complex statistically significantly (p<0.001) depended on the variety. The origin of the variety had a statistically significant (p<0.001) effect both on the prevalence and on the taxonomic composition of seed infection.

Введение. При возделывании пшеницы одной из ключевых проблем является происходящее в процессе вегетации заражение семенного материала фитопатогенными грибами. В Красноярском крае среди возбудителей семенной инфекции пшеницы наиболее распространены грибы р.р. Fusarium , Bipolaris и Alternaria [1, 2]. При заражении данными грибами происходит значительное снижение посевных качеств семян, а в случае заражения зерна представителями р.р. Fusarium и Alternaria – снижение и потребительских свойств урожая из-за накопления в зерне целого комплекса опасных для человека и животных микотоксинов, представляющих угрозу для животных и человека [3–7].

Одним из ключевых компонентов интегрированной защиты растений от болезней является возделывание сортов, обладающих пониженной восприимчивостью к возбудителям заболеваний [8, 9]. Однако данные о восприимчивости современных сортов сибирской селекции к возбудителям семенной инфекции на территории Красноярского края носят крайне ограниченный и фрагментарный характер [10].

Цель исследования. Изучение восприимчивости сортов мягкой яровой пшеницы Triticum aestivum L., допущенных к возделыванию на территории Красноярского края, к актуальным для региона возбудителям семенной инфекции.

Задачи исследования: изучение распространенности и таксономического состава возбудителей семенной инфекции в разных зонах Красноярского края; изучение сортовой специфики применительно к распространенности семенной инфекции, составу возбудителей.

Объекты и методы исследования. Объектом исследования служило зерно 9 сортов пшеницы: Красноярская 12, Курагинская 2, Свирель (селекция ФГБНУ «Красноярский научноисследовательский институт сельского хозяйства» (КрасНИИСХ ФИЦ КНЦ СО РАН), г. Красно- ярск, Красноярский край); Новосибирская 15, Новосибирская 18, Новосибирская 29, Новосибирская 31, Новосибирская 41 (селекция ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук» (ФИЦ ИЦиГ СО РАН), г. Новосибирск, Новосибирская область); Алтайская 70, Алтайская 75 (селекция ФГБНУ «Федеральный Алтайский научный центр агробиотехнологий» (ФАНЦА), г. Барнаул, Алтайский край), полученное на ГСУ п. Большая Ничка (Минусинский район, Минусинская лесостепь) и в учебном хозяйстве «Миндерлинское» п. Борск (Сухобузимский район, Красноярско-Канская лесостепь) в 2019 г. Для увеличения инфекционной нагрузки все сорта возделывались на зерновом предшественнике. Зараженность семян, отобранных во время хранения, определяли в 2021 г. методом рулонной культуры согласно ГОСТ 12044-93 «Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения зараженности болезнями», по 100 семян в каждом образце. Идентификацию возбудителей проводили по конидиальному спороношению методом светопольной микроскопии. Сравнение образцов по распространенности инфекции проводили с помощью точного F-теста для таблиц 2×2 либо (в случае множественного сравнения) критерия χ2.

Результаты исследования и их обсуждение. Средняя распространенность семенной инфекции составила 47,0 % (48,7 % в Сухобузим-ском районе и 45,3 % в Минусинском районе). Статистически значимых различий в распространенности инфекции семян между районами не обнаружено, однако выявлены в высшей степени значимые (p<0,001) различия по данному показателю между сортами. Минимальная распространенность в среднем по двум районам отмечена у сорта Курагинская 2 (29 %), максимальная – у сорта Алтайская 75 (66 %) (рис. 1).

Рис. 1. Распространенность инфекции семян исследуемых сортов (усредненные данные по районам)

Возбудители семенной инфекции представлены Fusarium spp., Bipolaris sorokiniana и Alternaria spp., на долю которых приходится соответственно 41,8; 24,6 и 33,6 % от общего числа выделенных из семян грибных изолятов. Однако состав патогенного комплекса зависит от района возделывания. В то время как средняя распространенность Fusarium spp. в разных районах статистически значимо не различалась (19,0 % в Минусинском районе и 20,6 % в Сухобузимском районе), распространенность B. sorokiniana и Alternaria spp. статистически значимо (p<0,001) зависела от района возделывания. Так, средняя распространенность B. sorokiniana в Минусинском районе составила 16,2 против 7,0 % в Сухо-бузимском районе, а средняя распространенность Alternaria spp. в Минусинском районе – 10,4 против 21,3 % в Сухобузимском районе, что существенно сказалось на структуре патогенного комплекса (рис. 2).

■ Fusarium spp. ■ Bipolaris sorokiniana ■ Alternaria spp.

Рис. 2. Состав семенной инфекции в зависимости от района (усредненные данные по сортам, в % от общего числа выделенных изолятов)

■ Fusarium spp. ■ Bipolaris sorokiniana ■ Alternaria spp.

Рис. 3. Распространенность возбудителей семенной инфекции у разных сортов (усредненные данные по районам)

Выявлена в высшей степени значимая (p<0,001) сортовая специфика в распространенности возбудителей Fusarium spp., B. sorokiniana и Alternaria spp. (рис. 3). Это привело к существенным различиям в составе патогенного комплекса у разных сортов. Так, например, у сортов Алтайская 75, Новосибирская 29, Новосибир- ская 31 и Курагинская 2 в патокомплексе существенно преобладают грибы р. Fusarium, в то время как у сортов Новосибирская 15 и Красноярская 12 наблюдается преобладание Alternaria spp., а у сортов Новосибирская 41 и Свирель – преобладание B. sorokiniana.

Рис. 4. Состав патогенного комплекса семян у разных сортов пшеницы (усредненные данные по районам)

Географическое происхождение сорта оказало в высшей степени значимое (p<0,001) влияние как на распространенность семенной инфекции, так и на таксономический состав возбудителей. У сортов селекции КрасНИИСХ (Красноярский край) средняя распространенность семен- ной инфекции составила 37,0 против 50, 9% у сортов селекции ИЦиГ СО РАН (Новосибирская область) и 54,3 % у сортов ФАНЦА (Алтайский край). Это обусловлено пониженной распространенностью грибов р. Fusarium у сортов красноярской селекции (рис. 5, 6).

Рис. 5. Распространенность инфекции семян у сортов селекции ФИЦ ИЦиГ СО РАН (Н), КрасНИИСХ ФИЦ КНЦ СО РАН (К) и ФАНЦА (А) в среднем по сортам и районам

■ Fusarium spp. ■ Bipolaris sorokiniana ■ Alternaria spp.

Рис. 6. Состав патогенного комплекса семян у сортов селекции ФИЦ ИЦиГ СО РАН (Н), КрасНИИСХ ФИЦ КНЦ СО РАН (К) и ФАНЦА (А) в среднем по сортам и районам

Так, если средняя распространенность Fusarium spp. в семенах у сортов новосибирской и алтайской селекции составила 21,0 и 30,8 %, то у сортов красноярской селекции этот показатель был равен 10,8 %. В то же время для сортов алтайской селекции была характерна статистически значимая (p<0,001) пониженная распространенность B. sorokiniana (7,5 против 12,3 % у сортов красноярской селекции и 13,1 % у сортов новосибирской селекции). Статистически значимых различий между распространенностью Alternaria spp . в семенах сортов красноярской, новосибирской и алтайской селекции не выявлено.

Заключение. Проведенные исследования подтвердили, что семенная инфекция мягкой яровой пшеницы в Красноярском крае представлена грибами Fusarium spp ., B. sorokiniana и Alternaria spp . с преобладанием Fusarium spp . Структура патогенного комплекса статистически значимо зависит от района возделывания пшеницы. В Красноярско-Канской лесостепи отмечена повышенная распространенность Alternaria spp . и пониженная распространенность B. Soro-kiniana в сравнении с Минусинской лесостепью. Между сортами пшеницы, допущенными к возделыванию в регионе, выявлены в высшей степени значимые различия как по распространенности, так и по таксономическому составу семенной инфекции. Наименее восприимчивыми к семенной инфекции, обусловленной Fusarium spp . , оказались сорта красноярской селекции. Минимальная распространенность семенной инфекции в среднем по районам отмечена у сортов Курагинская 2 и Красноярская 12, максимальная – у сорта Алтайская 75. При проведении селекции на выносливость к фузариозу семян в качестве доноров резистентности можно рекомендовать сорта Свирель, Красноярская 12 и Новосибирская 15.