Вредоносность спорыньи на новых сортах озимой ржи в Кировской области

УДК 632.482.19:633.14

DOI: 10.30914/2411-9687-2018-4-2-83-89

ВРЕДОНОСНОСТЬ СПОРЫНЬИ НА НОВЫХ СОРТАХ ОЗИМОЙ РЖИ

В КИРОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Л. М. Щеклеина, Т. К. Шешегова

Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого, г. Киров

SPURRED RYE HARMFULNESS ON NEW WINTER RYE VARIETIES IN THE KIROV REGION

L. M. Shchekleina, T. K. Sheshegova

Federal Agricultural Scientific Center of North-East, Kirov

В статье приведены результаты исследований за 2015-2017 гг. на опытном поле ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока по изучению вредоносности спорыньи. Цель исследований заключалась в выявлении характера и уровня вредоносности спорыньи и анализе сортоспецифичности болезни по признакам продуктивности растений. Материалом исследований являлись 26 разных по восприимчивости сортов озимой ржи, изучение которых проводили при искусственной инокуляции цветков суспензией конидий патогена. При формировании склероций оценивали их поражение. После уборки анализировали весовое соотношение зерна и склероций в зерновой массе, а также озерненность колоса, крупность и массу зерна с колоса в зависимости от степени его поражения. Выявлено, что в условиях естественных или искусственных эпифитотий у изученных тест-сортов очень низкая частота устойчивых генотипов. Лишь у 6 сортов (Триумф, Графит, Перепел, Чулпан 7, Марусенька и Славия) в популяции присутствовали непораженные растения с частотой 4,2-12,0 %. Однако обнаружена значительная дифференциация сортов по засоренности зерна склероциями, которая варьировала в пределах от 7,1 % (Перепел) до 47,7 % (Солнечная). Поэтому на данном этапе развития этого направления селекции следует отбирать сорта и отдельные биотипы с наименьшим количеством скле-роций. В условиях искусственной инокуляции наиболее урожайными были сорта Рада, Славия, Татьяна, Триумф и Грация, при состоянии признака от 323 до 423 г/м2, что достоверно (при Р > 095) выше стандарта Фаленская 4. Уровень вредоносности спорыньи в большей степени зависит от количества и крупности склероций в колосе, чем от распространения ее в посеве. Установлено достоверное (при Р > 095) влияние засоренности зерновой массы склероциями на урожайность (г = -0,65) и продуктивность растений (г = -0,65). При этом существенное снижение элементов продуктивности колоса (число зерен, их вес и масса 1000 зерен) отмечается уже при формировании в нем одного-двух склероций.

Ключевые слова: озимая рожь, спорынья, сорта, вредоносность, поражение посевов, засорение зерна склероциями.

The article presents the results of studies on the study of the harmfulness of spurred rye for 2015-2017 on the experimental field of the Zonal Scientific Research Institute of Agriculture of the Northeast. The aim of the research was to identify the nature and severity of spurred rye and to analyze the varietal specificity of the disease on the basis of plant productivity. Twenty-six winter rye varieties different on susceptibility were used as material for study, the study of which was carried out with artificial inoculation of flowers with a suspension of pathogen conidia. Defeat of sclerotium was estimated at its formation. After harvesting the weight ratio of grain and sclerotium in grain mass, the number of grain per spike, size and mass of grain per spike depend on degree of its defeat were estimated. It is established that under conditions of artificial and natural epiphytotia the studied test-varieties had very low frequency of resistant genotypes. Only six varieties (Triumph, Grafit, Perepel, Chulpan 7, Marusenka, and Slavia) have un-defeated plants within their populations with frequency of 4,2-12,0 %. However, significant varietal differentiation is discovered on grain pollution with sclerotium that varied within 7,1 % (Perepel) up to 47,7 % (Solnechnaya). So at the given stage of development of this breeding direction it should be selected varieties and single biotypes with the lowest amount of sclerotium. Varieties Rada, Slavia, Tatiana, Triumph, and Graciya were the most productive under conditions of artificial inoculation; the limits of trait were 323 up to 423 g/m2 that is significantly (P > 0,95) higher then the standard variety Falenskaya 4. The spurred rye damage level depends to a greater extent on the number and size of sclerotia in the spike than from its spread in the crop. It is established significant (P > 0,95) the effect of weediness of the grain mass by sclerotia on yield (r = -0,65) and on plant productivity (r = -0,65). Thus, significant decrease in elements of ear productivity (grain number, their weight, and 1000 grain mass) is pointed at forming of only one-two sclerotium in it.

Keywords: winter rye, spurred rye, varieties, inoculation, defeat, crop failure, clogging of grain with sclerotia.

Спорынья (Claviceps purpurea (Fr.) Tul.) уже давно перестала быть причиной заболеваний людей, но потери урожая, особенно, озимой ржи в некоторых районах еще значительны. Данные о вредоносности этой болезни часто бывают занижены, постольку о них судят по проценту колосьев со скле-роциями. Однако при уборке, сушке и подработке зерна часть склероций осыпается и попадает в почву или сохраняется в семенном материале, фуражном или продовольственном зерне в виде биологической примеси. Обилие литературы по данному вопросу носит общий характер и не дает полной ясности об уровне ущерба от спорыньи, который определяется сочетанием многих факторов: состоянием погоды в весенне-летний период, устойчивостью сорта (культуры), технологией возделывания и общей культурой земледелия. В целом снижение урожая обусловлено уменьшением продуктивности колоса, т. к. часть зерна растения теряется за счет замещения его склероциями.

Многочисленные исследования показывают разный уровень ущерба от спорыньи. Например, в ранних исследованиях В. С. Синицкого

их весовое содержание в урожае превышает допустимые нормативы для продовольственного и фуражного использования зерна. Несмотря на очевидную биологическую опасность, практически не изучены селекционные вопросы этой проблемы, так как в научно-исследовательских учреждениях Российской Федерации отсутствуют целенаправленные программы создания устойчивых к спорынье сортов озимой ржи.

Цель исследований: выявить характер и уровень вредоносности спорыньи и влияние болезни на продуктивность новых сортов озимой ржи.

Исследования выполнены в 2015-2017 гг. в лаборатории иммунитета и защиты растений ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока. Материалом исследований являлись 26 разных по восприимчивости сортов озимой ржи, изучение которых проводили при искусственной инокуляции цветков суспензией конидий (Spacelia segetum Levi.), выделенных с поверхности свежих склероций. В каждом сорте заражали по 10-15 растений в 3 -кратной повторности. После уборки анализировали соотношение зерна и склероций в зерновой массе, а также озерненность колоса, крупность и массу зерна с колоса в зависимости от степени его поражения.

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили методом дисперсионного и корреляционного анализа по Б. А. Доспехову (1985) с использованием пакета программ AGROS, версия 2.07.

Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что при искусственной инокуляции цветков все изучаемые тест-сорта поражались спорыньей в пределах от 88,0 до 100 %, что отражено в таблице 1. Лишь у 6 сортов в популяции присутствовали непораженные растения. Это сорта Триумф, Графит, Перепел, Чулпан 7, Марусенька и Славия, среди которых выделяется Триумф с наименьшим для опыта распространением болезни в посеве - 88,0 %. Это предполагает возможный успех селекционного улучшения данного сорта путем отбора в популяции непораженных растений в условиях жесткого инфекционного фона.

Учитывая, что характеристику генотипа по устойчивости к спорынье дают, в том числе, и по наличию склероций в зерне, мы провели оценку засоренности зерновой массы склероциями. Состояние признака изменялось от 7,1 % (Перепел) до 47,7 % (Солнечная). Тем не менее даже наименьшие значения свидетельствуют о высокой

восприимчивости изучаемого материала. Заболевание существенно влияло на крупность зерна, продуктивность растений и сортов. Так, сорта озимой ржи Марусенька, Солнечная и Популяция БС отличались наименьшей урожайностью (77; 96 и 99 г/м2) и продуктивностью растений (6,4; 7,4 и 9,1 г), а наиболее урожайным был сорт Рада (423 г/м2 и 24,9 г).

Значительная вариабельность урожайности обусловлена различным состоянием элементов продуктивности растений в связи с патогенезом спорыньи. Так, количество сформировавшихся склероций в инокулированных растениях изменялось в очень

широкой амплитуде - от 318 штук (Перепел) до 1088 (Янтарная), а их масса - от 16,2 г (Былина) до 78,2 г (Памяти Кунакбаева). Кроме того, следует учитывать, что инфекционную нагрузку определяет не только количество склероций, но и их размер, так как крупные склероции образуют больше стром с плодовыми телами. В наших исследованиях масса одного склероция изменялась от 0,04 до 0,12 г. Наиболее крупными (0,08-0,12 г) они были на сортах Графит, Солнечная, Памяти Кунакбаева, Памяти Бамбышева, Безенчукская 87 и Саратовская 7. Длина склероций изменялась от 1,7 до 3,7 см; ширина от 0,2 до 06 см.

Таблица 1 / Table 1

Проявление спорыньи и влияние болезни на продуктивность сортов озимой ржи

Сорт / Variety Происхождение / Origin Поражение, % / Defeat, % Количество склероции, шт. / Number of scleroti-um, psc. Масса / Mass Засоренность зерновой массы склеро-циями, % / Dockage of grain mass with sclerotium, %

всех склероций, г / all the Sclerotium, g одного склеро-ция, г / one sclero-tia, g зерна с 1 м2, г / grain per 1 2 1 m , g зерна с одного растения, г / grain per one plant, g 1000 зерен, г / 1000 grain, g

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Фалёнская 4 - ст. / Falenskaya 4 - st. ФАНЦ Северо- Востока 100 969 61,4 0,06 301,0 13,7 35,7 20,4

Kirovskaya 89 100 744 28,2 0,04 151,0* 11,6 30,4* 18,7

С-30/07 / С-30/07 100 434 19,5 0,04 154,0* 10,3 31,0* 12,6

Рада / Rada 100 554 37,8 0,07 423,0* 24,9* 32,4 8,9

Триумф / Triumph 88,0* 726 37,7 0,05 399,0* 14,8 33,9 9,4

Грация / Graciya 100 968 47,1 0,05 334,0* 14,5 34,1 14,1

Графит / Grafit 90,0 320 25,0 0,08 315,0 15,8 36,3 7,9

Перепел / Perepel 92,3 318 22,9 0,07 321,0 12,3 31,2 7,1

Фалёнская универсальная / Falenskaya Universal'naya 100 376 20,2 0,05 217,0* 14,4 31,9 9,3

Московская 12 / Moskovskaya 12 Московский НИИСХ 100 503 34,7 0,07 180,0* 12,0 30,9* 19,2

Татьяна / Tatiana 100 1006 57,9 0,06 333,0* 13,8 34,8 17,4

Чулпан 7/ Chulpan 7 Башкирский НИИСХ 95,8 715 50,1 0,07 325,0 13,5 41,4* 15,4

Памяти Кунакбаева/ Pamiati Kunakbaeva 100 875 78,4 0,09 306,0 11,3 41,2* 25,6

Популяция БС / Populacia BS 100 521 22,9 0,04 99,0* 9,1 33,2 23,1

Окончание табл. 1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Антарес / Antares Самар- 100 427 31,3 0,07 119,0* 9,1 34,6 26,4

Безенчукская 87 / Bezenchukskaya 87 ский НИИСХ 100 543 61,0 0,11 177,0* 8,4 40,2* 34,5

Памяти Бамбышева / Pamiati 100 643 63,5 0,10 196,0* 10,3 42,2* 32,3

Bambysheva

Саратовская 7 / Saratovskaya 7 Саратовский НИИСХ 100 437 53,8 0,12 191,0* 11,2 42,5* 28,2

Марусенька / Marusen'ka 91,7 397 25,6 0,06 77,0* 6,4* 41,8* 33,2

Солнечная / Solnechnaya 100 555 45,9 0,08 96,0* 7,4* 40,1* 47,7

Таловская 41 / Talovkaya 41 Воронежский НИИСХ 100 510 37,7 0,07 170,0* 10,0 38,4 22,2

Алиса / Alisa Ураль- 100 486 32,9 0,07 321,0 18,8* 34,5 10,3

Янтарная / Yantarnaya ский НИИСХ 100 1088 66,7 0,06 246,0 16,5 34,1 27,1

Волхова / Volkhova Ленин- 100 553 29,6 0,05 106,0* 8,1 36,1 27,9

Былина / Bylina градский НИИСХ 100 375 16,2 0,04 126,0* 15,7 34,8 12,8

Славия / Slavia 94,1 501 32,2 0,06 400,0* 23,5* 33,5 8,1

* Достоверно к стандарту Фалёнская 4 при Р > 095 / significantly to standard Falenskaya 4 at Р > 0,95.

В результате совокупное действие инфекционных признаков соответствующим образом влияло на элементы продуктивности и урожайность сортов в целом.

В ходе корреляционного анализа установлено достоверное (при Р > 095) влияние засоренности зерновой массы склероциями на урожайность (г = -0,65) и продуктивность растений (г = -0,65).

Обращает на себя внимание положительная зависимость между засоренностью и массой 1000 зерен. Вероятно, обеспложивание колоса ведет к формированию более крупного зерна в фертильных цветках. Между распространением болезни в посеве (поражение), продуктивностью растений и урожайностью зависимость слабая (г = -0,13 и г = -0,36).

На проявление спорыньи в значительной степени влияет густота продуктивного стеблестоя на единице площади, обусловленная в условиях Кировской области регенерационной способностью после поражения снежной плесенью. В наших исследованиях коэффициент корреляции между регенерацией растений и распространением спо-

рыньи в посеве составил г = -0,62, в зерновой массе - г = -0,58, что отражено в таблице 2.

В свою очередь, распространение спорыньи тесно связано с засоренностью зерновой массы и количеством и весом склероций (г = 0,73; г = 0,47; г = 0,47), а процентное содержание склероций в зерне определяет количество их в колосе и вес (г = 0,69; г = 0,56).

Более детальный анализ ущерба от спорыньи в зависимости от количества склероций в колосе проведен на примере сорта озимой ржи Безенчук-ская 87. Установлено существенное (при Р > 095) снижение элементов продуктивности колоса уже при формировании в нем одного-двух склероций, что представлено на рисунке. В здоровых колосьях озимой ржи завязалось в среднем 68 зерен, вес зерна с колоса составил 3 г, а масса 1000 зерен - 43,5 г. Наличие даже одного склероция в колосе уменьшало массу 1000 зерен до 42,7 г и его вес - до 2,9 г. Увеличение склероций в цветках и колосках влечет за собой уменьшение продуктивности растений на 3,3-56,7 %, по сравнению с непораженными колосьями. При наличии

в колосе одного склероция этот показатель снижался на 3,3 %, двух - на 13,3 %, четырех - на 30,0 %, шести - на 40,0 %, семи - на 50,0 %, одиннадцати - на 56,7 %. Достоверное снижение массы 1000 зерен отмечали только при формировании

четырех и более склероций в колосе. Состояние признака у растений с одним склероцием в колосе снижалось на 1,8 %, с двумя - на 3,7 %, четырех - на 7,6 %, шести - на 9,0 %, семи - на 11,5 %, одиннадцати - на 25,1 %.

Таблица 2 / Table 2

Взаимосвязь спорыньи с элементами продуктивности растении / Correlation of spurred rye with elements of plant productivity

Признак / Trait Коэффициенты корреляции / Correlation coefficients

поражение посевов спорыньей / defeat of sowings with ergot поражение посевов спорыньей / defeat of sowings with ergot поражение посевов спорыньей / defeat of sowings with ergot поражение посевов спорыньей / defeat of sowings with ergot поражение посевов спорыньей / defeat of sowings with ergot поражение посевов спорыньей / defeat of sowings with ergot урожайность / yield

Регенерация растений после поражения снежной плесенью / Plant regeneration after defeat with snow mold -0,62* -0,58* - - - - -

Поражение посевов спорыньей / Sowings defeat with ergot - 0,73** 0,47 0,47 -0,19 -0,13 -0,36

Засоренность зерновой массы склероциями / Dockage of grain mass with sclerotium - - 0,69* 0,56* 0,44 -0,65 -0,65*

Влияние зараженности колоса склероциями на элементы структуры урожая озимой ржи сорта Безенчукская 87 / Influence of ear injuriousness with sclerotium on elements of yield structure in Bezenchukskaya 87 winter rye

Выводы. Таким образом, у изученных сортов озимой ржи очень низкая частота встречаемости непоражаемых спорыньей генотипов. Однако присутствует значительная дифференциация сортов по другому признаку: засоренности зерна скле-роциями, поэтому в селекционной практике, особенно в условиях естественных или искусственных эпифитотий, следует отбирать наименее поражаемые сорта и отдельные биотипы. Уровень вредоносности спорыньи на посевах

ржи зависит в большей степени от количества и крупности склероций в колосе, на образование которых растение тратит большое количество питательных веществ. Это приводит к увеличению засоренности склероциями зерновой массы, а при недостаточной очистке его и семенного материала. Биометрические показатели склероций спорыньи текущего года можно использовать в прогнозе фитосанитарной ситуации по спорынье и будущего урожая ржи.

Литература

1. Буга С. Ф., Немкович А. И. Спорынья озимой ржи // НТИ и рынок. 1997. № 7. С. 22-23.

2. Гитман Л. С. Внимание спорынье // Зашита растений. 1967. № 7. С. 43.

3. Кадыров А. М., Кадырова М. В. О возможности селекции ярового ячменя на устойчивость к поражению спорыньей (C.PURPUREA) // Современные принципы и методы селекции ячменя: сборник трудов международной научно-практич. конф. Краснодар, 2007. С. 118-123.

4. Назарова Л. Н., Соколова Е. А. Прогрессирующие грибы, паразитирующие на зерне // Агро XXI. 2000. № 4. С. 2-3.

5. Синицкий В. С. О первичном и вторичном заражении ржи и культуре ее на спорынью // Ботанический журнал. 1962. Т. 47. № 10. С. 1482-1487.

6. Щеклеина Л. М., Шешегова Т. К. Проблема спорыньи злаков (Clavicepspurpurea (Fr.) Tul.): история и современность (обзор) // Теоретическая и прикладная экология. 2013. № 1. С. 5-12. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=19100654

7. Dabkevicius Z., Semaskiene R. Occurrence and harmfulness of ergot (Clavicepspurpurea (Fr.) Tul.) in cereal crops of Lithuania // Biologie. 2001. Nr. 3. S. 8-10.

8. Jank B. Mutterkorn - ein Problem in Durumwelzen im Jahre 1985 // Gusunde Pflanzen. 1986. S. 38. S. 219-221.

References

1. Buga S. F., Nemkovich A. I. Sporyn'ya ozimoi rzhi [Spurred rye of winter rye]. NTI i rynok = National technology initiative and market, 1997, no. 7, pp. 22-23. (In Russ.).

2. Gitman L. S. Vnimanie sporyn'e [Attention to spurred rye]. Zashchita rastenij = Plant protection, 1967, no 7, p. 43. (In Russ.).

3. Kadyrov A. M., Kadyrova M. V. O vozmozhnosti selektsii yarovogo yachmenya na ustoichivost' k porazheniyu sporyn'ei (C.PURPUREA) [On the possibility of spring barley breeding for resistance against spurred rye defeat (C. purpurea)]. Sovremennye printsipy i metody selektsii yachmenya: sbornik trudov mezhdunarodnoi nauchno-praktich. konf. = Modern principles and methods of barley breeding: collection of articles of International scientific-practical conference, Krasnodar, 2007, pp. 118-123. (In Russ.).

4. Nazarova L. N., Sokolova E. A. Progressiruyushchie griby, parazitiruyushchie na zerne [Progressed fungi that are parasitic on grain]. AgroXXI, 2000, no 4, pp. 2-3. (In Russ.).

5. Sinitsky V. S. O pervichnom i vtorichnom zarazhenii rzhi i kul'ture ee na sporyn'yu [About primary and secondary contamination of rye grain and its culture for spurred rye]. Botanichesky zhurnal = Botanical journal, 1962, vol. 47, no 10, pp. 1482-1487. (In Russ.).

6. Shchekleina L. M., Sheshegova T. K. Problema sporyn'i zlakov (Claviceps purpurea (Fr.) Tul.): istoriya i sovremennost' (ob-zor) [Problem of spurred rye of cereals (Clavicepspurpurea (Fr.) Tul.): history and the present (review)]. Teoreticheskaya ipriklad-naya ekologiya = Theoretical and applied ecology, 2013, no. 1, pp. 5-12. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=19100654 (In Russ.).

7. Dabkevicius Z., Semaskiene R. Occurrence and harmfulness of ergot (Clavicepspurpurea (Fr.) Tul.) in cereal crops of Lithuania. Biologie, 2001, no. 3, pp. 8-10.

8. Jank B. Mutterkorn - ein Problem in Durumwelzen im Jahre 1985. Gusunde Pflanzen, 1986, p. 38, pp. 219-221.

Статья поступила в редакцию 6.03.2018 г.

Submitted 6.03.2018.

Для цитирования: Щеклеина Л. М., Шешегова Т. К. Вредоносность спорыньи на новых сортах озимой ржи в Кировской области // Вестник Марийского государственного университета. Серия «Сельскохозяйственные науки. Экономические науки». 2018. Т. 4. № 2. С. 83-89. DOI: 10.30914/2411-9687-2018-4-2-83-89

Citation for an article: Shchekleina L. M., Sheshegova T. K. Spurred rye harmfulness on new winter rye varieties in the Kirov region. Vestnik of the Mari State University. Chapter "Agriculture. Economics ". 2018. vol. 4, no. 2, pp. 83-89. DOI: 10.30914/2411-9687-2018-4-2-83-89

Щеклеина Люция Муллаахметовна,

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник лаборатории иммунитета и защиты растений, ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока, г. Киров, pachem. andrey@mail т

Шешегова Татьяна Кузьмовна, доктор биологических наук, зав. лабораторией иммунитета и защиты растений, ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока; профессор кафедры биологии растений, селекции и семеноводства, микробиологии, Вятская ГСХА, г. Киров, g.batalova@mail.ru

Lucia M. Shchekleina, Ph. D. (Agriculture), senior researcher in laboratory of immunity and plant protection, Federal Agricultural Research Center of North-East, Kirov, pachem. andrey@mail. ru

Tatiana K. Sheshegova, Dr. Sci. (Biology), head of laboratory of immunity and plant protection, Federal Agricultural Research Center of North-East, Kirov, Russian Federation; professor in cathedra of plant biology, breeding and seed rising, microbiology, Vyatka State Agricultural Academy, Kirov, g. batalova@mail. ru