Способы оценки подсолнечника на устойчивость к сухой гнили

Введение. Подсолнечник поражается многочисленными грибными, бактериальными и вирусными болезнями. Вредоносность их зависит от почвенных и погодно-климатических условий, технологий возделывания, насыщенности севооборота подсолнечником, уровня селекционной работы.

Сухая гниль корзинок подсолнечника – одна из распространенных и вредоносных болезней в регионах с теплым климатом. Температурный диапазон ее развития: минимальная – 15 ºС, максимальная – 35-40, оптимальной считается температура 30-35 ºС. Возбудителем заболевания являются грибы рода Rhizopus Ehrenb. Они относятся к широко распространенному в природе семейству Mu-coraceae , класс Zygomycetes . Это неспециализированные, раневые, термофильные, токсинообразующие факультативные паразиты, обладающие сильным разрушительным действием для пищевых резервов запасающих органов, плодов и семян [9, 10, 11, 12].

Болезнь зарегистрирована во многих странах: Югославии, Болгарии, Португалии, Испании, Австралии, Иране, США, Израиле, Индии, Канаде [11, 12, 13, 14, 15, 16].

По данным ряда авторов, распространенность сухой гнили на посевах подсолнечника колеблется от 20 до 60 %, а иногда, при сухой погоде, доходит до 100 %. Потери урожая достигают 5-50 %, при этом существенно ухудшаются посевные качества семян [4, 9 ,11, 12].

По многолетним наблюдениям, в Краснодарском крае отмечается ежегодное поражение растений подсолнечника грибами рода Rhizo-pus . В годы, благоприятные для развития патогена, частота встречаемости составляет 30-35 %, а поражение некоторых сортов и гибридов может достигать 60 %.

Достаточная влагообеспеченность растений и умеренная температура могут способствовать снижению распространённости заболевания до 4,9 % (рис.1).

годы

Рисунок 1 – Поражение растений подсолнечника сухой гнилью в Краснодарском крае

Результаты проведенных исследований показывают, что сухую гниль корзинок подсолнечника в Краснодарском крае вызывают три вида грибов из рода Rhizopus Ehrenb.: Rh. ory-zae Went et Pringle, Rh. stolonifer Ehrenb. Fr. Vuill., Rh. microsporus V. Tiegh. Наиболее распространенным является вид Rh. oryzae Went et Pringle, частота встречаемости представителей которого достигает 91,2 %. Распространенность вида Rh. stolonifer Ehrenb. Fr. Vuill не превышает 8,4 %, а Rh. microsporus V. Tiegh. составляет всего 0,3-0,4 %. В зависимости от интенсивности развития возбудителя происходит увеличение лузжистости семянок подсолнечника на 3-5 %, снижение массы 1000 семянок на 10 %, масличности – на 5-6 %, энергии прорастания – на 0,8-31,0 %, всхожести семян – на 12-30 % [1, 5].

Снизить вредоносность сухой гнили корзинок подсолнечника можно как агротехническими, так и химическими мероприятиями. Самым экономичным методом борьбы с сухой гнилью подсолнечника является придание высокопродуктивным сортам и гибридам устойчивости к болезни.

Селекция на устойчивость к возбудителю сухой гнили чрезвычайно сложна из-за отсутствия хорошо выраженной расоспецифичности и приспособленности патогена к широкому кругу хозяев. Устойчивость к таким патогенам находится под контролем многих генов со слабым эффектом, количественна по проявлению признака и сильно подвержена влиянию внешней среды. Подобный вид устойчивости невозможно передать насыщающими скрещиваниями [4, 7, 8]. Уровень неспецифической устойчивости можно значительно повысить путем отбора на инфекционном фоне с помощью правильно подобранных методов испытания и оценки [2, 6, 8]. Для проведения селекционных работ разработаны довольно эффективные методы искусственного заражения возбудителем сухой гнили. Однако способов оценки, которые обеспечивают четкую и достоверную дифференциацию селекционного материала по степени устойчивости, до последнего времени не было.

Материал и методика. В работе использовался наиболее востребованный в производстве кондитерский сорт СПК. Кислотное число масла определяли в соответствии с ГОСТ 10858-77. Посевные качества семян (энергию прорастания и лабораторную всхожесть) по ГОСТ 12038-84. Хозяйственно ценные признаки учитывали по методике, принятой в отделе селекции сортов подсолнечника ГНУ ВНИИМК.

Результаты и обсуждение. Полигенная устойчивость характеризуется количественными показателями и её характер выявляют по распространению, степени поражения, типу иммунности и по потерям урожая. Достоверно определить устойчивость сортов и гибридов подсолнечника к сухой гнили по количеству пораженных растений не представляется возможным. Возбудитель не вызывает системного поражения, и болезнь не относится к заболеваниям общего характера. Степень распространения не равноценна степени вредоносности, а оценивать устойчивость к грибам рода Rhizo-pus Ehrenb. по реакции растения на внедрение патогена (типу иммунности) сложно и ненадежно. Видимое разрушение тканей корзинки не всегда отражает глубину патологического процесса, и оценка по потерям урожая дает представление только о толерантности сортов и гибридов к возбудителю. Визуально охарактеризовать ответную реакцию растения подсолнечника на сухую гниль можно по интенсивности поражения корзинки. Однако глазомерный учет площади, занятой патогеном, и отсутствие специальных шкал сравнения не позволяют достоверно определить степень устойчивости биотипов. Для проведения оценки и выделения устойчивых форм необходимы дополнительные косвенные показатели, тесно связанные с интенсивностью поражения. Наиболее просто осуществить оценку, если существует корреляция между устойчивостью растений и проявлением какого-либо морфологического, биохимического признака.

Поиск признаков, тесно коррелирующих с интенсивностью поражения ризопусом и степенью устойчивости, проводили в условиях массового развития патогена в течение 3 лет. В зависимости от пораженной площади корзинки все растения распределяли в пять групп (первая группа контрольная ─ симптомы проявления болезни отсутствуют; вторая – корзинки поражены на 25 %; третья – на 50 %; четвертая – на 75 %; пятая – вся площадь корзинки полностью занята возбудителем сухой гнили). Семена анализировали по масличности, массе 1000 семянок, кислотному числу масла и посевным качества.

По полученным данным, незначительное изменение всех изучаемых показателей отмечалось уже при 25 % поражении корзинки (табл. 1). На 0,8 и 0,9 % снижалась масса семянок в корзинке и масса 1000 семянок соответственно. Масличность семянок уменьшилась на 1,9 %.

На 0,4 мг КОН повышалось кислотное число масла. Наблюдалось снижение посевных качеств семян. При 50 % поражении отмечалось уменьшение масличности семянок на 3,7 % и увеличение кислотного числа масла более чем в 2 раза в сравнении с контролем. Резкое снижение значений признаков семян и ухудшение качества масла в них происходило при 75-100 % поражении поверхности корзинки и проникновении мицелия гриба внутрь семянки. Кислотное число масла увеличивалось в 10 и более раз по сравнению с контролем. Тем не менее, показатели структуры урожая нельзя использовать в качестве дополнительных косвенных признаков определения устойчивости к сухой гнили. Они не могут обеспечить достоверную оценку устойчивости потому что, их величина в значительной степени зависит от условий выращивания. Кроме того, очень сложно подобрать образец-стандарт для корректного сравнения.

Сильное отрицательное влияние изучаемый возбудитель оказывал на посевные качества семян. В зависимости от интенсивности поражения энергия прорастания снижалась на 641 %, всхожесть семян – на 6-37 %.

В процессе изучения установлена четкая корреляционная зависимость лабораторной всхожести от распространенности болезни на семенах: чем больше семян с корзинки поражено сухой гнилью, тем ниже их лабораторная всхожесть (r = – 0,916) (рис. 2). Однако изменение посевных качеств семян происходит не только под влиянием возбудителей болезней, но и по другим причинам. Поэтому достоверно оценить и отобрать растения подсолнечника, устойчивые к возбудителю сухой гнили, используя в качестве косвенного количественного показателя снижение лабораторной всхожести, не представляется возможным.

Другим признаком, тесно связанным с интенсивностью поражения корзинки сухой гнилью, является кислотное число масла, которое представляет собой количественный показатель содержания свободных жирных кислот в масле. Одной из причин увеличения свободных жирных кислот в масле является разрушение липидного комплекса семян под действием органических кислот, выделяемых токсинообразующими грибами. Убедительные доказательства наличия токсинов при развитии заболевания дали исследования, проведенные многими иностранными и отечественными учёными в разное время. В результате этих экспериментов установлено, что между восприимчивостью к поражению и чувствительно- стью растений к токсинам существует корреляция, которая сохраняется в каждом поколении. Устойчивость против инфекции определяет устойчивость против токсических выделений [2, 7, 8, 10].

У семян, прилегающих к очагу поражения, кислотное число масла семян превышало 5,5 мг КОН, энергия прорастания и лабораторная всхожесть колебались от 7 % до 16 % и от 10 % до 30 % соответственно. У семян, визуально

Таблица 1 – Влияние поражения корзинок подсолнечника сухой гнилью на хозяйственно ценные признаки и посевные качества семян

Краснодар, ВНИИМК, сорт СПК, 2006-2008 гг.

Пораженная площадь корзинки, %	Масса семян в 1 корзинке, г	Масса 1000 семянок, г	Маслич-личность абс. сухих семянок, г	Кислотное число масла, мг КОН	Посевные качества, %
					энергия прорастания	лабораторная всхожесть
0	195,8±23,2	158,0±9,6	43,0±2,2	0,8±0,2	82,0±3,1	89,0±2,4
1-25	176,0±14,3	141,2±3,8	41,1±0,6	1,2±0,1	76,0±3,3	83,0±4,1
26-50	140,4±12,3	126,6±9,4	39,3±0,9	1,9±0,5	67,0±5,0	74,0±5,5
51-75	120,8±11,1	110,9±8,2	37,1±1,8	2,7±0,6	59,0±5,6	66,0±7,8
76-100	95,5±21,3	91,2±17,2	31,1±5,0	10,2±5,4	41,0±4,2	52,0±8,7

здоровых, кислотное число масла не превышало 0,5-1,2 мг КОН, энергия прорастания достигала 76-87 %, лабораторная всхожесть – 83-92 %. В среднем по корзинке кислотное число было около 2 мг КОН, энергия прорастания – 65 %, лабораторная всхожесть – 72 %.

Исследования показали, что величина кислотного числа масла в значительной степени зависит от интенсивности поражения семян. Эти показатели тесно связаны между собой.

На основании полученных данных по изучению изменения отдельных хозяйственно ценных посевных качеств семян и кислотного числа масла

Рисунок 2 – Зависимость лабораторной всхожести семян сорта СПК от поражения грибами рода Rhizopus Ehrenb. (2006-2008 гг.)

Возможность использования показателя кислотного числа масла в качестве косвенного количественного признака устойчивости была проверена на корзинках с площадью поражения 50 % (рис. 3).

По результатам изучения у семян, взятых из зоны поражения, кислотное число масла превышало 25 мг КОН, а энергия прорастания и лабораторная всхожесть семян были равны нулю.

в семенах в зависимости от степени поражения корзинки сухой гнилью разработали 5-балльную иммунологическую шкалу для использования в процессе оценки и отбора устойчивых к патогену форм подсолнечника (табл. 2).

К устойчивым относили растения, площадь поражения корзинки которых не превышала 25 %, кислотного числа масла семян увеличивалось до 1,5 раз по сравнению со здоровыми семенами; к среднеустойчивым – с площадью поражения до 50 %, увеличением кислотного числа масла семян в 2-2,5 раза; к восприимчивым и сильно восприимчивым – с пораженной площадью корзинки 75-100 %, увеличением кислотного числа масла семян более чем в 3 раза по сравнению со здоровыми семенами.

Возможность оценки селекционного материала и выделения биотипов, устойчивых к сухой гнили, по разработанной нами иммунологической шкале проверили на сорте СПК. Для этого в посеве сорта отобрали 60 растений, которые согласно разработанной иммунологической шкале, по площади поражения корзинок, разбили на три группы: устойчивые,

Семена визуально здоровые

Семена из зоны, прилегающей к очагу поражения

Семена из очага поражения грибами рода Rhizopus Ehrenb

Очаг поражения

Лабораторная всхожесть - 0%, энергия прорастания -0%, К.Ч. >25мг КОН

Зона без поражения Лабораторная всхожесть - 83-92%, энергия прорастания - 76-87%, К. 4.0,5-1,2 мг КОН

Зона примыкающая к очагу поражения

Лабораторная всхожесть -10-30%, энергия прорастания - 7-16%, К.Ч. 2,5-5,5 мт КОН

Рисунок 3 – Семена подсолнечника, в разной степени пораженные возбудителем сухой гнили корзинки

Таблица 2 – Шкала для оценки селекционного материала подсолнечника на устойчивость к сухой гнили

Краснодар, ВНИИМК, 2006-2008 гг.

Устойчивость, балл	Поражение поверхности корзинки, %	Кислотное число масла, мг КОН	Степень устойчивости (восприимчивости)
4	0	0,8±0,2	R – устойчивый
3	1-25	1,2±0,1
2	25-50	1,9±0,5	MR– среднеустойчивый
1	51-75	2,7±0,6	S – восприимчивый
0	75-100	10,2±5,4	VS– сильно восприимчивый

среднеустойчивые, восприимчивые. Затем в лабораторных условиях у полученных семян определили масличность и кислотное число масла. Полученные данные биохимического анализа согласуются с иммунологической характеристикой отобранных растений (табл. 3).

Проведение оценки исходного материала для селекции подсолнечника по шкале на основе интенсивности поражения площади корзинки и вели- чины кислотного числа, позволило нам выделить семьи, которые в питомнике предварительного сортоиспытания превосходили контроль по устойчивости к сухой гнили и не уступали по комплексу хозяйственно ценных признаков (табл. 4).

Таблица 3 – Иммунологическая характеристика образцов подсолнечника

Краснодар, ВНИИМК, сорт СПК, 2008 г.

Площадь пораженной поверхности корзинки, %	Иммуно-логическая характеристика	Кислотное число масла, г КОН			Масличность абс. сухих семянок, %
		min	max	среднее	min	max	среднее
до 25 %	R	0,6	0,9	0,7	40,6	46,3	43,0
до 50 %	MR	1,5	2,3	1,6	33,7	48,7	39,8
до 100 %	S	6,7	21,9	13,5	22,1	38,6	31,8

Таблица 4 – Оценка устойчивых к сухой гнили селекционных номеров в питомнике предварительного сортоиспытания

Краснодар, ВНИИМК, 2009 г.

Проис-хождение	Вегетационный период, дни	Масса 1000 семянок, г	Поражение сухой гнилью, %	Маслич-ность абс. сухих семянок, %	Сбор масла, т/га	Урожайность семянок, т/га
с. 785	91	96,8	8,0	45,6	1,6	3,8
с. 786	92	97.5	16,0	46,2	1,6	3,7
с. 787	91	100,3	9,3	46,5	1,7	4,0
Стандарт – СПК	91	96,7	22,7	46,5	1,6	3,7

Выводы: - оценку устойчивости растений подсолнечника к возбудителю сухой гнили обязательно проводить в условиях массового развития патогена;

• -    кислотное число масла семян может служить косвенным количественным показателем степени устойчивости;

• -    величину лабораторной всхожести нельзя использовать в качестве косвенного показателя для дифференциации селекционного материала по устойчивости к грибами рода Rhizopus Ehrenb. Этот признак зависит от многих факторов и не передается потомству;

• -    разработанная нами шкала оценки на основе интенсивности поражения площади корзинки сухой гнилью и величины кислотного числа масла, позволяет достоверно оценивать и выделять формы подсолнечника, устойчивые к этому патогену.