Влияние элементов минерального питания на агрессивность возбудителя листовой ржавчины пшеницы Puccinia triticina Erikss

устойчивостью к шведской мухе и обыкновенной черемуховой тле, 3 - с комплексной устойчивостью к шведской мухе и грибным патогенам. Комплексной устойчивостью к обыкновенной черемуховой тле и грибным патогенам обладают 5 образцов ячменя, а 3 образца - к шведской мухе, обыкновенной черемуховой тле и грибным патогенам.

2. Показано возрастание доли неустойчивых к шведской мухе сортов ячменя, включенных в Государственный реестр селекционных достижений в 2010 г. по сравнению с 2000 г.

3. Анализ поврежденности шведской мухой 475 образцов ячменя показал, что устойчивые формы следует искать в Центральной Азии и странах Закавказья; в России интерес представляют Северокавказский, Восточно- и Западно-Сибирский, а также Нижне-Волжский регионы.

Л и т е р а т у р а

1. Илларионов А.И., Алехин В.Т. Сравнительная устойчивость различных сортов озимой пшеницы и ярового ячменя к скрытностеблевым фитофагам в условиях лесостепи Воронежской области // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. - 2013. - №2 (37). - С. 48-49.

2. Байдык В.Г. Вредоносность злаковых тлей // Совершенствование методов защиты сельскохозяйственных культур от вредителей и болезней: Сб.науч.тр. - Т.282. - Харьков, 1982. - С. 2532.

3. Плитыко П.М. Мониторинг вредителей, болезней и сорняков в современных технологиях возделывания зерновых культур в системе защиты растений: Автореф. дис... доктора биол. наук. - М, 1997. -42 с.

4. Семенова А.Г. Устойчивость ячменя к овсяной шведской мухе // Фитосанитарное оздоровление экосистем: Мат.11-го Всерос. съезда по защите растений. - СПб., 2005. - Т. 1. - С. 557-559.

5. Семенова А.Г.,. Терентьева И.А. Устойчивость районированных в Российской Федерации сортов ярового ячменя к шведской мухе // Труды по прикл. бот.,ген. и сел. - СПб., 2006.- Т. 162. - С. 13-16.

6. Заговора А.В., Кгаевская О.С. , Кравченко А.Б. Шведская муха // Энтомологическая оценка селекционного материала зерновых и зернобобовых культур: Метод. указания. - Харьков, 1980. - С.34-38.

7. Радченко Е.Е. Изучение устойчивости зерновых культур к тлям // Метод. указания. - СПб., 1991. - С. 4-5.

8. Гешеле Э.Э. Методическое руководство по фитопатологической оценке зерновых культур. - Одесса: ВСГИ, 1971. - 180 с.

9. Анисимова А.В. Характеристика генетического разнообразия по устойчивости ячменя к возбудителям пятнистостей листьев и создание исходного материала для селекции: Автореф. дис... канд. биол. наук. -СПб, 2006. - 19 с.

УДК 633.11:632.938 Доктор биол. наук Л.Г. ТЫРЫШКИН

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ НА АГРЕССИВНОСТЬ ВОЗБУДИТЕЛЯ ЛИСТОВОЙ РЖАВЧИНЫ ПШЕНИЦЫ PUCCINIA TRITICINA ERIKSS

Пшеница, листовая ржавчина, элементы минерального питания, агрессивность

В нашей предыдущей работе [1] было выявлено влияние элементов минерального питания (азот, фосфор, калий) на степень поражения листовой ржавчиной (возбудитель Puccinia triticina Erikss.) проростков почти-изогенных линий пшеницы сорта Тэтчер с Lr (leaf rust) генами резистентности к данной болезни при инокуляции сборной популяцией патогена. При заражении монопустульными изолятами гриба проростков линий, выращенных при поливе водой и растворами различных удобрений, выявлены различия в типах реакции растений одной линии на заражение одним и тем же клоном патогена, что могло быть связано с различной экспрессией Lr гена у растений, растущих на различных фонах, либо с изменением специфической вирулентности P. triticina [2]. Изучение вирулентности клонов, размноженных на растениях восприимчивого сорта, выращиваемых при разных фонах минерального питания, на линиях сорта Тэтчер, поливаемых водой, показало, что, скорее всего, верна вторая гипотеза [2]. В то же время в полевом эксперименте было показано, что трехкратная обработка взрослых растений 3-х линий раствором аммиачной селитры привела к значимому снижению развития на них листовой ржавчины [3]. Данные этих двух

экспериментов в какой-то степени противоречат друг другу: первая обработка химикатом приводит к элиминации генотипов патогена, авирулентных к растениям, обработанным селитрой, а поразившие их вирулентные клоны за счет автоинфекции должны размножиться, что в конечном итоге должно привести к сильному поражению растений, чего, однако, в эксперименте не наблюдали [3]. Одним (и наиболее теоретически вероятным) из объяснений является влияние химиката не только на вирулентность, но и на агрессивность гриба.

Цель настоящей работы - экспериментальная проверка влияния элементов минерального питания на агрессивность популяции возбудителя листовой ржавчины пшеницы.

В первом эксперименте растения почти-изогенных линий с генами Ьг23 и Ьг34 и реккурентного сорта Тэтчер выращивали на светоустановке (22°С, постоянное освещение - 2500 люкс) в кюветах на ватных валиках при поливе водой и раствором азотнокислого кальция (3,8 г/л) и однозамещенного фосфата натрия (0,66 г/л) (вариант №Р3). Проростки в стадии одного листа помещали горизонтально в кювету и опрыскивали водной суспензией уредоспор сборной популяции Р. МНета (смесь сборов из Северо-Западного региона, Поволжья и южного Дагестана, 2013г.). Через 12 суток собирали пустулы возбудителя болезни с листьев каждого варианта опыта для каждой линии и готовили водные суспензии уредоспор; концентрацию спор определяли путем их подсчета под микроскопом в капле суспензии конкретного объема и уравнивали для каждого варианта линии. Полученными суспензиями инокулировали растения той же линии, выращенной на аналогичных фонах полива растений. Через 12 суток подсчитывали количество пустул на срединной части листьев длиной 5 см. Статистическую обработку данных проводили с помощью двухфакторного дисперсионного анализа [4]. Результаты эксперимента представлены в табл.1.

Т а б л и ц а 1. Количество пустул возбудителя листовой ржавчины на проростках линий сорта Тэтчер, изогенных по Ьг генам устойчивости, при их выращивании на различных фонах минерального удобрения

Линия с Lr геном Фон выращивания Заражение ржавчиной с растений, поливаемых НСР01

водой ШР3

34 вода 13,7 8,2 3,2

ШР3 4,5 3,3

23 вода 11 4,9 2,0

ШР3 3,5 0,9

Тэтчер вода 13,5 9,3 2,2

ШР3 13,5 4,7

При заражении ржавчиной, размноженной на поливаемых водой растениях, для 2-х линий выявлено существенное снижение количества пустул на проростках, поливаемых раствором нитрата кальция и фосфорнокислого натрия, по сравнению с проростками, поливаемыми водой, что подтверждает ранее сделанный вывод о влиянии данных элементов минерального питания на степень поражения проростков ржавчиной [1, 2]; для рекуррентного сорта такие отличия отсутствовали (табл. 1), что косвенно указывает на изменение вирулентности части изолятов возбудителя под действием химикатов как причины этого влияния [2]. При инокуляции растений одного и того же генотипа, выращенных на одном и том же фоне минерального питания, субпопуляцией возбудителя ржавчины, размноженной на проростках того же генотипа при поливе водой и раствором №Р3, для всех образцов выявлено снижение количества пустул во втором варианте опыта. Очевидно, что в данном случае различия не могут объясняться изменением вирулентности части клонов Р. "Мюта, а, наиболее вероятно, связаны со снижением агрессивности популяции гриба после ее размножения на растениях, поливаемых раствором элементов минерального питания. Таким образом, впервые показано влияние полива растений растворами удобрений на агрессивность размножаемого на них возбудителя листовой ржавчины.

Для подтверждения данного вывода проростки пяти почти-изогенных линий с генами Ьг 13, Ьг16, Ьг20, Ьг34 и Ьг37 выращивали в 2-х кюветах на вате, поливаемой водой, и в третьей кювете на вате, поливаемой раствором аммиачной селитры (1,29 г/л) (вариант N3). Семидневные проростки в одной из поливаемых водой кювете опрыскивали раствором аммиачной селитры той же

концентрации (вариант опрыскивание N3). Через сутки все проростки помещали горизонтально и заражали суспензией уредоспор сборной популяции Р. М^ета (смесь сборов из Поволжья и южного Дагестана, 2014г.). Через 6 суток проростки варианта «опрыскивание N3» вновь опрыскивали раствором аммиачной селитры. После этого через 6 суток собирали пустулы с каждого варианта, готовили суспензии уредоспор и для 3-х вариантов каждой линии концентрацию спор уравнивали. Полученными суспензиями опрыскивали проростки соответствующей линии, выращенные в тех же вариантах опыта (вода, N3, либо опрыскивание N3). Через 12 суток подсчитывали количество пустул на срединной части листьев длиной 5 см. Статистическую обработку данных проводили с помощью двухфакторного дисперсионного анализа [4]. Результаты эксперимента представлены в табл.2.

Т а б л и ц а 2. Количество пустул листовой ржавчины на проростках линий сорта Тэтчер, изогенных по Lr генам устойчивости, при разных вариантах обработки растений и размножения возбудителя

Линия с Lr геном Выращивание растений, вариант Ржавчина , собранная с растений, вариант НСР 01

вода N3 Опрыскивание N3

13 вода 5,0 2,2 1,8 1,6

N3 — 1,0

Опрыскивание N3 — — 1,2

16 вода 7,0 3,7 2,2 3,2

N3 — 3,5 —

Опрыскивание N3 — — 2,2

34 вода 11,4 4,6 2,8 2,0

N3 — 2,5 —

Опрыскивание N3 - — 1,1

20 вода 4,0 1,6 0,5 0,9

N3 — 0,6 —

Опрыскивание N3 — — 0

37 вода 5,5 2,4 1,7 2,4

N3 — 3,2 —

Опрыскивание N3 — — 1,0

* - не изучали

Для всех изучаемых линий при выращивании проростков на воде выявлено статистически значимое (Р>0,99) меньшее количество пустул листовой ржавчины после заражения патогеном, размноженным на той же линии, поливаемой раствором селитры, по сравнению с инокулюмом, репродуцируемым на растениях, поливаемых водой (табл. 2). Для 4-х линий эта закономерность прослеживается и при заражении растений, выращиваемых при поливе селитрой, хотя различия достоверны согласно результатам дисперсионного анализа только для линий с генами Ьг34 и Ьг20. Единственным возможным объяснением полученных данных является снижение агрессивности популяции Р. (гКгегпа под действием азотного удобрения. Этот вывод подтверждается и результатами заражения линий популяцией, размножаемой на растениях, опрысканных раствором селитры за сутки до появления первых пустул патогена: для всех линий количество пустул было значимо ниже в данном варианте по сравнению с заражением ржавчиной, размноженной на необработанных растениях.

В третьем эксперименте растения восприимчивого к листовой ржавчине сорта Ленинградка выращивали на ватных валиках при поливе водой, растворами аммиачной селитры (1,29 г/л) либо хлористого калия (0,48 г/л). Интактные проростки в стадии одного листа заражали сборной популяцией возбудителя листовой ржавчины; образовавшиеся пустулы собирали и использовали для получения суспензий уредоспор. Концентрации спор в каждой суспензии уравнивали путем добавления соответствующего количества воды и данными суспензиями заразили отрезки листьев длиной 3 см сорта Ленинградка, помещенными в кюветы на смоченную водой вату. Количество

пустул на отрезке листа подсчитывали через семь суток после инокуляции. Среднее количество пустул на отрезок листа было: 3,7 после заражения ржавчиной, собранной с растений, поливаемых водой; 2,6 - инокулюмом, собранным с проростков, поливаемых раствором селитры и 6,6 -ржавчиной, собранной с растений, поливаемых раствором хлористого калия (НСР о5 = 0,7). Таким образом, азотное удобрение снижает агрессивность возбудителя листовой ржавчины пшеницы и при его размножении на универсально восприимчивом сорте. Кроме того, в данном опыте впервые показано повышение агрессивности P. triticina под действием калийного удобрения. Последний факт позволяет предполагать возможность использования данного химиката для повышения эффективности наработки инокулюма возбудителя ржавчины в лабораторных условиях.

Для проверки данного предположения проростки сорта Ленинградка выращивали при поливе водой и раствором KCl (0,16 г/л). Отрезки листьев 10-дневных проростков раскладывали на вату, смоченную водой, либо раствором хлористого калия и заражали популяцией P. triticina. Через 7 суток подсчитывали число пустул на отрезке листа, а также определяли среднее количество уредоспор в одной пустуле путем подсчета под микроскопом числа спор в капле объемом 5 мкл суспензии, в которую переносили 40 пустул патогена. На помещенных на воду отрезках листьев проростков, поливаемых водой, среднее число пустул было 21,2; на помещенных на смоченную раствором хлористого калия вату отрезках листьев данный показатель равнялся 43,1 (НСРoi =6,2). Среднее количество спор в пустуле в первом варианте эксперимента составило 2187, во втором варианте -1375 (НСРoi=207). Инокулюм с отрезков листьев использовали для приготовления суспензий уредоспор патогена, концентрацию спор в 2-х суспензиях уравнивали и данными суспензиями инокулировали отрезки листьев восприимчивого сорта в воде. Среднее количество пустул на отрезок листа составило 13,8 и 9,1 при заражении инокулюмом, собранным с отрезков листьев в воде и таковым, собранным с листьев, помещенных на раствор KCL, соответственно (НСР oi=1,1). Таким образом, использование раствора хлористого калия при выращивании проростков и размещении отрезков листьев на вате позволило повысить эффективность наработки инокулюма P. triticina при 2-х циклах размножения в 4,9 раза.

Результаты данной работы впервые в мире показывают возможность снижения агрессивности возбудителя листовой ржавчины пшеницы под действием азотных удобрений, ее повышения под действием калийного удобрения, а также указывают на одно из возможных напрвлений практического использования данного явления.

Л и т е р а т у р а

1. Тырышкин Л.Г., Мирская Г.В., Сидоров А.В. Влияние элементов минерального питания на экспрессию Lr генов устойчивости мягкой пшеницы к листовой ржавчине // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. -2013. - № 32. - С. 36-39.

2. Тырышкин Л.Г. Изменение вирулентности возбудителя листовой ржавчины пшеницы под действием элементов минерального питания // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2014. - № 35. - С. 85-89.

3. Тырышкин Л.Г. Изменение пораженности почти-изогенных по Lr генам линий мягкой пшеницы листовой ржавчиной под действием внекорневой подкормки азотным удобрением // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2014. - № 37. - С. 44-48.

4. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Колос, 1979. - 416с.