Russian Federation
The aim of the research was to identify disease-resistant samples of the VIR collection for their further use in the selection work of the Omsk Agricultural Research Center (ARC). The task of assessing introgressive forms of winter soft wheat by some valuable characteristics (disease resistance, winter hardiness, vegetation period, productivity) was determined. The object of research was collectible samples of winter soft wheat obtained with the involvement of Aegilops tauschii, Triticum monococcum, Tritium timopheevii, Secale cerealae in 2019–2020. Introgressive forms were characterized by early earing in comparison with the standard variety Omsk 4 (the difference is 1–5 days) in our conditions. According to winter hardiness, the samples KS96WGRC39 and KS96WGRC36 with values close to the standard (55–58 %) are distinguished. The numbers KS91WGRC11, KS92WGRC16, KS96WGRC34, and KS92WGRC19 had a winter hardiness of 50 %, which was within the NSR. In terms of productivity, the collection samples were mostly inferior to the standard, but unreliable declines were noted for the numbers KS96WGRC34 and KS96WGRC39. The assessment of resistance to brown and stem rust was carried out in laboratory and field conditions. Samples KS91WGRC11, KS96WGRC36 and KS96WGRC39 were the most resistant to both diseases. The forms KS96WGRC34 and KS92WGRC16 with good indicators of field resistance are also distinguished. All of the above collection numbers are recommended for inclusion in hybridization in the selection of winter wheat in the region. It is important to note that the studied material of winter wheat contained, in contrast to spring wheat, other effective genes for resistance to brown rust. Fixing such genes in the new breeding material will not allow uniformity in the overall protection of wheat from this disease in the region.
winter wheat, accession, resistance, brown rust, stem rust.
Введение. Для яровой мягкой пшеницы, ведущей зерновой культуры Западной Сибири и Северного Казахстана, характерны восприимчивость к аэрогенным инфекциям и вспышки листостеблевых болезней разной интенсивности [1, 2]. Поражение яровой пшеницы ржавчиной возможно и с посевов озимой пшеницы. Сорта озимой мягкой пшеницы Омская озимая, Омская 4 и Прииртышская, возделываемые в Омской области, не устойчивы к листостеблевым заболеваниям. Поэтому выведение новых сортов озимой пшеницы с набором разных генов устойчивости к болезням, в том числе отличающихся и от яровой пшеницы, станет важным элементом в общей структуре защиты растений.
Для мягкой пшеницы источниками устойчивости к болезням могут быть дикие и культурные сородичи [3, 4]. Созданные с их участием интрогрессивные формы имеются в коллекции Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР).
Цель исследований. Выделение устойчивых к ржавчинным заболеваниям образцов коллекции ВИР для их дальнейшего использования в селекционной работе Омского аграрного научного центра (АНЦ).
Задачи: оценка интрогрессивных форм озимой мягкой пшеницы по некоторым хозяйственно ценным признакам (устойчивость к болезням, зимостойкость, вегетационный период, продуктивность).
Методы и условия проведения исследований. Объектом исследований являлись коллекционные образцы озимой мягкой пшеницы, полученные с привлечением Aegilops tauschii (KS91WGRC11, KS92WGRC16, KS96WGRC39, KS96WGRC40), Triticum timopheevii (KS96WGRC36, KS96WGRC38), Triticum monococcum (KS92WGRC23, KS96WGRC34) и Secale cerealе (KS92WGRC19). Для их характеристики по наличию генов устойчивости использована база данных Genetic Resources Information System (GRIS) [5].
Полевые исследования осуществлены на базе лаборатории селекции озимых культур Омского АНЦ в 2019–2020 гг. в соответствии с методическими рекомендациями ВИР [6]. Предшественником являлся кулисный пар. Коллекционные образцы располагались на делянках площадью 3 м2. В качестве стандарта использован сорт озимой пшеницы Омская 4.
В лаборатории иммунитета Омского АНЦ изучалась восприимчивость к ржавчинным заболеваниям на стадии проростков в светокультуре по методике Л.А. Михайловой и К.В. Квитко [7].
Оценка поражения образцов болезнями проводилась по шкале ВИР [8], в которой у растительных объектов предусмотрены: устойчивость (R), умеренная устойчивость (MR), умеренная восприимчивость (MS), восприимчивость (S).
В период исследований более благоприятным (по осадкам и температуре воздуха) для проявления листостеблевых заболеваний был 2019 г. Гидротермический коэффициент (ГТК) в июне этого года составил 1,76, а в июле – 0,94. Очаговое проявление бурой ржавчины на озимой пшенице фиксировалось в третьей декаде июня, а к середине июля на восприимчивых образцах отмечалось 100 % поражение бурой ржавчиной. Стеблевая ржавчина на растениях появилась несколько позднее, что позволило провести качественную оценку исходного материала. Уборка делянок осуществлялась 16 августа.
Преобладание засухи в 2020 г. (ГТКиюня = 0,89 и ГТКиюля = 0,20) вызвало ускоренное развитие и раннее созревание коллекционных образцов, поэтому они практически не поразились болезнями в полевых условиях. Уборка коллекции проводилась 27 июля.
Результаты исследований и их обсуждение. Фаза колошения во многом определяет сроки созревания, и продолжительность периода всходы-колошение позволяет оценить в целом весь вегетационный период. В нашем наборе все интрогрессивные формы имели несколько меньшую продолжительность межфазного периода всходы-колошение, чем стандартный сорт Омская 4. Эта разница составляла в среднем 1–5 суток (табл. 1).
Таблица 1
Характеристика образцов в условиях Омской области (2019–2020 гг.)
|
Образец |
Период всходы - колошение, сутки |
Зимостойкость, % |
Продуктивность, г/м2 |
|
Омская 4, стандарт |
277 |
55 |
332 |
|
KS91WGRC11 |
273 |
50 |
194 |
|
KS92WGRC16 |
273 |
50 |
129 |
|
KS96WGRC39 |
274 |
55 |
276 |
|
KS96WGRC40 |
272 |
48 |
185 |
|
KS96WGRC36 |
273 |
58 |
192 |
|
KS96WGRC38 |
273 |
45 |
265 |
|
KS92WGRC23 |
276 |
30 |
160 |
|
KS96WGRC34 |
274 |
50 |
304 |
|
KS92WGRC19 |
272 |
50 |
205 |
|
НСР05 |
3 |
7 |
61 |
При изучении исходного материала озимой пшеницы в Западной Сибири особое внимание обращается на зимостойкость [9]. В опыте по данному показателю ближе к стандарту оказались образцы KS96WGRC36 и KS96WGRC39 (соответственно 58 и 55 %). Недостоверное снижение зимостойкости до 50 % отмечалось у номеров KS91WGRC11, KS92WGRC16, KS96WGRC34 и KS92WGRC19.
По продуктивности все коллекционные образцы уступали стандарту. Но для образцов KS96WGRC34 и KS96WGRC39 значения продуктивности были в пределах НСР.
При оценке на устойчивость к бурой ржавчине надо учитывать присутствие у возделываемых в Омской области сортов яровой пшеницы известного гена Lr9, а также генов Lr19, Lr26 и Lr34 [10]. Поэтому в процессе создания сортов озимой пшеницы предпочтительны другие эффективные гены.
В нашем опыте наибольшую устойчивость к бурой ржавчине показали образцы с участием Aegilops tauschii (табл. 2). Наличие у номеров KS91WGRC11, KS92WGRC16 и KS96WGRC39 нескольких генов (от двух до трех) позволит защитить растения от этой болезни на более длительный период. Устойчивость к бурой ржавчине у образца KS96WGRC40 обеспечивается геном Lr41, а у образца KS96WGRC36 (группа Triticum timopheevii) – геном Lr50.
Таблица 2
Устойчивость образцов к ржавчине (2019–2020 гг.)
|
Образец |
Идентифицированные гены и транслокации |
Бурая ржавчина |
Стеблевая ржавчина |
||
|
Лабора-тория |
Поле |
Лабора-тория |
Поле |
||
|
Омская 4, стандарт |
– |
S |
100S |
S |
60S |
|
KS91WGRC11 |
Lr21, Lr41, Lr42 [5]; Sr1A1R, Sr24 [11] |
R |
5MR |
R |
R |
|
KS92WGRC16 |
Lr21, Lr39, Lr43 [5]; Sr1A1R, Sr24 [11] |
R |
15MR |
S |
10MR |
|
KS96WGRC39 |
Lr18, Lr41; Sr10, SrAmi [5], Sr1A1R, Sr24 [11] |
R |
5MR |
R |
сх* |
|
KS96WGRC40 |
Lr41; 1AL.1RS [5] |
R |
5MR |
S |
30MS |
|
KS96WGRC36 |
Lr50 [5]; Sr1A1R, Sr24 [11] |
R |
5MR |
R |
сх |
|
KS96WGRC38 |
Lr41;1AL.1RS [5] |
S |
15MR |
S |
сх |
|
KS92WGRC23 |
Sr28 [11] |
S |
40S |
S |
R |
|
KS96WGRC34 |
T1AL.1RS [5] |
R |
15MR |
S |
10MR |
|
KS92WGRC19 |
T4BL.6RL, T1AL.1RS [5] |
S |
80S |
S |
15MR |
*сх – сухой лист.
Высокую устойчивость к стеблевой ржавчине имели образцы KS91WGRC11, KS96WGRC36 и KS96WGRC39. У них есть общие гены Sr1A1R, Sr24 [11], а у образца KS96WGRC39 также гены Sr10, SrAmi [5].
По комплексу признаков (зимостойкость, продуктивность, устойчивость к болезням) выделяется образец KS96WGRC39. Данные признаки с учетом полевой устойчивости к этим видам ржавчины не плохо выражены и у номера KS96WGRC34. Образцы KS91WGRC11, KS92WGRC16 и KS96WGRC36 устойчивы к болезням и относительно зимостойки. Все вышеперечисленные номера рекомендуются как источники устойчивости к бурой и стеблевой ржавчине при создании новых сортов озимой пшеницы в регионе.
Выводы
- Интрогрессивные формы озимой пшеницы в условиях Омской области характеризовались ранним колошением в сравнении со стандартным сортом Омская 4 (разница 1–5 суток).
- Оценка по ряду показателей (устойчивость к бурой и стеблевой ржавчине, зимостойкость, продуктивность) показала, что в качестве исходного материала в регионе могут быть использованы образцы KS96WGRC39, KS96WGRC34, KS91WGRC11, KS92WGRC16 и KS96WGRC36.
- Изученный нами материал озимой пшеницы содержал, в отличие от яровой пшеницы, другие эффективные гены устойчивости к бурой ржавчине. Закрепление таких генов в новом селекционном материале позволит не допустить единообразия в общей защите пшеницы от этой болезни в регионе.
1. Koyshybaev M. Bolezni pshenicy. Ankara, 2018. 365 s.
2. Rosseeva L.P., Belan I.A., Meshkova L.V. i dr. Selekciya na ustoychivost' k steblevoy rzhavchine yarovoy myagkoy pshenicy v Zapadnoy Sibiri // Vestnik Altayskogo GAU. 2017. № 7. S. 5–12.
3. Leonova I.N., Orlovskaya O.A., Roder M.S. i dr. Molekulyarno-geneticheskoe raznoob-razie introgressivnyh liniy myagkoy pshenicy (T. aestivum / T. timopheevii) // Vavilovskiy zhurnal genetiki i selekcii. 2014. T. 18, № 4-1. C. 681–690.
4. Voronov S.I., Lapochkina I.F., Marchenkova L.A. i dr. Prebridingovye issledovaniya pshenicy myagkoy po povysheniyu ustoychivosti k bioticheskim i abioticheskim stressam v Nechernozemnoy zone RF // Byulleten' GNBS. 2019. Vyp. 132. S. 102–108. DOI:https://doi.org/10.25684/NBG.BOOLT.132.2019.13.
5. Mezhdunarodnaya baza dannyh GRIS (Genetic Resources Information System). URL: http:// wheatpedigree.net (data obrascheniya: 05.04.2021).
6. Gradchaninova O.D., Filatenko A.A, Ruden-ko M.I. Izuchenie mirovoy kollekcii pshenicy: metod. ukazaniya. L.: VIR, 1984. 26 s.
7. Mihaylova L.A., Kvitko K.V. Mikologiya i fitopatologiya: v 4 t. M.: Kolos, 1970. T. 3. 273 s.; T. 4. 269 s.
8. Izuchenie geneticheskih resursov zernovyh kul'tur po ustoychivosti k vrednym organizmam: metod. posobie / pod red. E.E. Radchenko. M., 2008. 418 s.
9. Kashuba Yu.N., Kovtunenko A.N., Triputin V.M. i dr. Rezul'taty izucheniya ishodnogo materiala ozimoy myagkoy pshenicy dlya selekcii v yuzhnoy lesostepi Zapadnoy Sibiri // Sostoyanie i perspektivy nauch¬nogo obespecheniya APK Sibiri: sb. nauch. st. / SibNIISH. Omsk, 2018. S. 224–227.
10. Pozherukova V.E., Shamanin V.P., Gladkih M.S. i dr. Ocenka kollekcii sortov seti KASIB v usloviyah yuzhnoy lesostepi Zapadnoy Sibiri // Vestnik Omskogo GAU. 2019. № 1. S. 30–37.
11. Baranova O.A., Kovalenko N.M., Hakimova A.G. i dr. Identifikaciya Sr genov v obrazcah pshenicy iz novyh postupleniy kollekcii VIR, ustoychivyh k steblevoy rzhavchine // Sovremennye problemy immuniteta rasteniy k vrednym organizmam: tez. dokl. IV mezhdunar. nauch. konf. / VNIIZR. Pushkin, 2016. S. 18.
