Россия
Целью исследований являлось выделение устойчивых к ржавченным заболеваниям коллекции ВИР для их дальнейшего использования в селекционной работе Омского аграрного научного центра (АНЦ). Определялась задача оценки интрогрессивных форм озимой мягкой пшеницы по некоторым хозяйственно ценным признакам (устойчивость к болезням, зимостойкость, вегетационный период, продуктивность). Объектом исследований в 2019–2020 гг. были коллекционные образцы озимой мягкой пшеницы, полученные с привлечением Aegilops tauschii, Triticum monococcum, Tritium timopheevii, Secale cerealе. В наших условиях интрогрессивные формы характеризовались ранним колошением в сравнении со стандартным сортом Омская 4 (разница 1–5 суток). По зимостойкости выделились образцы KS96WGRC39 и KS96WGRC36 с близкими к стандарту значениями (55–58 %). У номеров KS91WGRC11, KS92WGRC16, KS96WGRC34 и KS92WGRC19 зимостойкость составила 50 %, что было в пределах НСР. По продуктивности коллекционные образцы в своем большинстве уступили стандарту, но отмечены недостоверные снижения для номеров KS96WGRC34 и KS96WGRC39. Оценка на устойчивость к бурой и стеблевой ржавчине проводилась в лабораторных и полевых условиях. Наиболее устойчивыми к этим болезням были образцы KS91WGRC11, KS96WGRC36 и KS96WGRC39. Также выделяются формы KS96WGRC34 и KS92WGRC16 с неплохими показателями полевой устойчивости. Все вышеперечисленные коллекционные номера рекомендуются для включения в гибридизацию при селекции озимой пшеницы в регионе. Важно отметить, что изученный материал озимой пшеницы содержал в отличие от яровой пшеницы другие эффективные гены устойчивости к бурой ржавчине. Закрепление таких генов в новом селекционном материале не допустит единообразия в общей защите пшеницы от этой болезни в регионе.
озимая пшеница, образец, устойчивость, бурая ржавчина, стеблевая ржавчина.
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. Койшыбаев М. Болезни пшеницы. Анкара, 2018. 365 с.
2. Россеева Л.П., Белан И.А., Мешкова Л.В. и др. Селекция на устойчивость к стеблевой ржавчине яровой мягкой пшеницы в Западной Сибири // Вестник Алтайского ГАУ. 2017. № 7. С. 5–12.
3. Леонова И.Н., Орловская О.А., Родер М.С. и др. Молекулярно-генетическое разнооб-разие интрогрессивных линий мягкой пшеницы (T. aestivum / T. timopheevii) // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2014. Т. 18, № 4-1. C. 681–690.
4. Воронов С.И., Лапочкина И.Ф., Марченкова Л.А. и др. Пребридинговые исследования пшеницы мягкой по повышению устойчивости к биотическим и абиотическим стрессам в Нечерноземной зоне РФ // Бюллетень ГНБС. 2019. Вып. 132. С. 102–108. DOI:https://doi.org/10.25684/NBG.BOOLT.132.2019.13.
5. Международная база данных GRIS (Genetic Resources Information System). URL: http:// wheatpedigree.net (дата обращения: 05.04.2021).
6. Градчанинова О.Д., Филатенко А.А, Руден-ко М.И. Изучение мировой коллекции пшеницы: метод. указания. Л.: ВИР, 1984. 26 с.
7. Михайлова Л.А., Квитко К.В. Микология и фитопатология: в 4 т. М.: Колос, 1970. Т. 3. 273 с.; Т. 4. 269 с.
8. Изучение генетических ресурсов зерновых культур по устойчивости к вредным организмам: метод. пособие / под ред. Е.Е. Радченко. М., 2008. 418 с.
9. Кашуба Ю.Н., Ковтуненко А.Н., Трипутин В.М. и др. Результаты изучения исходного материала озимой мягкой пшеницы для селекции в южной лесостепи Западной Сибири // Состояние и перспективы науч¬ного обеспечения АПК Сибири: сб. науч. ст. / СибНИИСХ. Омск, 2018. С. 224–227.
10. Пожерукова В.Е., Шаманин В.П., Гладких М.С. и др. Оценка коллекции сортов сети КАСИБ в условиях южной лесостепи Западной Сибири // Вестник Омского ГАУ. 2019. № 1. С. 30–37.
11. Баранова О.А., Коваленко Н.М., Хакимова А.Г. и др. Идентификация Sr генов в образцах пшеницы из новых поступлений коллекции ВИР, устойчивых к стеблевой ржавчине // Современные проблемы иммунитета растений к вредным организмам: тез. докл. IV междунар. науч. конф. / ВНИИЗР. Пушкин, 2016. С. 18.
