Создание линий яровой мягкой пшеницы с групповой устойчивостью к темно-бурой листовой пятнистости и листовой ржавчине

повреждении листьев морковной листоблошкой в 1 балл наибольшее содержание аскорбиновой кислоты отмечено в листьях у сорта Витаминная 6 и составило 3,6%.

В результате проведённых исследований установлено влияние морковной листоблошки на рост, развитие и антиоксидантные свойства моркови. Отобраны сорта и гибриды моркови с наименьшей степенью вредоностности морковной листоблошки - Красный великан, Витаминная 6 и Каротель F1. Содержание каротина и аскорбиновой кислоты в их листьях и корнеплодах находилось на одинаковом уровне. Также удалось выделить сорта моркови с высокой степенью антиоксидантной активности - Лосиноостровская 13, Витаминная 6, Парижский рынок, Нантская 4, Шантане 2461.

Л и т е р а т у р а

1. Сергеева О.В. Изучение штаммов актиномицетов рода Streptomyces на морковную листоблошку // Известия Санкт - Петербургского государственного аграрного университета. - 2009. - № 15. - С. 60 - 63.

2. Шапиро Я.С., Идрисова П.Г., Поленникова К.Ю., Лобанова В.В., Родина В.А. Исследование антиоксидантной активности некоторых культурных и дикорастущих растений в послеуборочный период // Вестник студенческого научного общества СПбГАУ. - 2014. - С. 29 - 30.

3. Сергеева О.В. Биологические основы вредоносности морковной листоблошки (Trioza apicalis Forst) /Сергеева О.В. // Известия Санкт - Петербургского государственного аграрного университета. - 2008. - № 8. - С. 43 - 46.

4. Хасанов В.В., Рыжова Г.Л., Мальцева Е.В. Методы исследования антиоксидантов // Химия растительного сырья. - 2004. - № 3. - Томск. - С. 63 - 75.

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

СОЗДАНИЕ ЛИНИЙ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ С ГРУППОВОЙ УСТОЙЧИВОСТЬЮ К ТЕМНО-БУРОЙ ЛИСТОВОЙ ПЯТНИСТОСТИ

И ЛИСТОВОЙ РЖАВЧИНЕ

Пшеница, темно-бурая листовая пятнистость, листовая ржавчина, групповая устойчивость, селекция

Листовая ржавчина (возбудитель РиссМа МИста Бпк^.), темно-бурая листовая пятнистость (Б1ро1а^ яогоктапа Shoem.) - вредоносные болезни во многих регионах возделывания яровой мягкой пшеницы. Наиболее рациональным методом борьбы с данными заболеваниями является возделывание устойчивых сортов, для создания которых требуются доноры высокого уровня резистентности. Имеются многочисленные научные сообщения о выделении форм пшеницы, высокоустойчивых к этим заболеваниям, однако, в нашей работе было показано, что все образцы из Мировой коллекции ВНИИ растениеводства им. Н.И Вавилова, характеризующиеся ювенильной резистентностью к листовой ржавчине, защищены только 4-мя уже широко использующимися в селекции генами Ьг 9, 19, 24, 41; причем 3 первых уже потеряли свою эффективность в ряде регионов Российской Федерации. Образцы, высокоустойчивые к темно-бурой листовой пятнистости, идентифицированы не были [1]. В результате индукции сомаклональной изменчивости были получены линии образца 181-5, резистентные к пятнистости, и линии сорта Spica, устойчивые к листовой ржавчине [1]. Цель настоящей работы - создать линии пшеницы, обладающие групповой устойчивостью к двум заболеваниям.

Материалом исследования были сомаклональные линии Л1, Л2 (сомаклоны сорта

Spica) и Л3, Л4 (сомаклоны образца 181-5), ранее выделенные как предположительно устойчивые к темно-бурой листовой пятнистости либо к листовой ржавчине. Скрещивания их между собой проводили в 2010 г. по стандартной методике. Контроль гибридной природы растений F1 проводили визуально в полевых условиях. Потомство каждого материнского растения высевали отдельно семьями.

При оценке ювенильной устойчивости к темно-бурой листовой пятнистости растения выращивали в кюветах на вате и проростки опрыскивали водной суспензией конидий штамма T B. sorokiniana (конц. 50 тыс. конидий/мл) ); кюветы с растениями заворачивали в полиэтилен. Через 5-7 дней в момент гибели растений восприимчивой линии оценивали развитие болезни по 7-балльной шкале, где 0 - отсутствие симптомов поражения, 1, 2, 3, 4 -поражено 10, 20, 30, 40% листовой поверхности, 5 - поражено более 50% листовой поверхности, 6 - гибель листа; растения, пораженные на баллы 0-2, относили к высокоустойчивым, на балл 5-6 - к высоковосприимчивым [2]. При изучении устойчивости взрослых растений на флаг-листья помещали фильтровальную бумагу, смоченную в конидиальной суспензии патогена, обертывали полиэтиленом, который закрепляли скрепками. Через 5 суток балл поражения учитывали по шкале, аналогичной для поражения проростков.

Ювенильную устойчивость к листовой ржавчине оценивали при заражении проростков растений водной суспензией уредоспор сборной популяции P. triticina (смесь сборов из Среднего Поволжья, Северного Кавказа и Северо-Западного региона России, концентрация 40 х 10 спор/мл). Через 10 суток после инокуляции учитывали типы реакции на заражение по модифицированной шкале Е. Майнса, Х. Джексона: 0 - отсутствие симптомов поражения; 0; - некрозы без образования пустул; 1 - очень мелкие пустулы, окруженные некрозом; 2 - крупные пустулы, окруженные некрозом либо хлорозом; 3 -крупные пустулы без некроза и хлороза [3]; растения с типами реакции 0-2 относили к устойчивым, с типом реакции 3 - к восприимчивым. Устойчивость взрослых растений оценивали в полевых условиях на естественном инфекционном фоне ржавчины (поле Пушкинских лабораторий ВИР) по показателю «процент пораженной поверхности флаг-листа».

Соответствие между наблюдаемыми и ожидаемыми (теоретическими) расщеплениями по устойчивости в гибридных комбинациях от скрещивания образцов пшеницы оценивали по критерию х [4] с использованием оригинальных программ, созданных в Microsoft Excel 2010.

Из 4-х линий сомаклонов в лабораторных условиях в стадии проростков к листовой ржавчине была устойчива только линия Л1 (тип реакции 0-0;). Остальные линии были восприимчивы к болезни (тип реакции 3). В полевых условиях высоким уровнем резистентности характеризовались линии Л1 и Л2 (развитие болезни не выше 5%). К темно-бурой листовой пятнистости как в ювенильной стадии, так и в стадии флаг-листа были высокоустойчивы линии Л3и Л4 (балл поражения 1-2), а линии Л1 и Л2 - восприимчивы (балл поражения 6).

В поколении F2 от скрещивания линий Л2 и Л3 как в отдельных семьях, так и по комбинации в целом данные по расщеплению не противоречили теоретически ожидаемому при контроле устойчивости взрослых растений к ржавчине 2-мя независимыми рецессивными генами. Аналогично и в семьях комбинации Л4 х Л1, и по всей комбинации фактическое расщепление могло быть интерпретировано как соответствующее теоретическому при наличии у линии Л1 двух независимых рецессивных генов устойчивости (табл. 1).

Наследование ювенильной устойчивости к листовой ржавчине изучали только для линии Л1, так как линия Л2 в этой стадии восприимчива к болезни. В F3 от скрещивания Л4 х Л1 наблюдали соотношение 4 : 37 : 22 для устойчивых, расщепляющихся по устойчивости и восприимчивых семей. Данное расщепление соответствует теоретически ожидаемому 1: 8 : 7

2

(X =2,08, Р =0,25) при контроле устойчивости 2-мя комплементарными генами.

Т а б л и ц а 1. Расщепление по устойчивости взрослых растений к листовой ржавчине в F2 от скрещивания линий мягкой пшеницы

Семья Расщепление R : S* Х2 Р

фактическое теоретическое

Комбинация Л2 х Л3

1 16 : 25 7 : 9 0,37 0,50 - 0,75

2 20 : 23 7 : 9 0,13 0,50 - 0,75

3 19 : 24 7 : 9 0,003 0,75 - 0,95

Е по комбинации 55 : 72 7 : 9 0,01 0,75 - 0,95

Комбинация Л4 х Л1

1 21 : 29 7 : 9 0,06 0,75 - 0,95

2 22 : 26 7 : 9 0,09 0,75 - 0,95

3 20: 17 7 : 9 1,60 0,10 - 0,25

Е по комбинации 63 :72 7 : 9 0,47 0,50 - 0,75

*- Я - устойчивые, S - восприимчивые растения.

Как в стадии проростков, так и взрослых растений в от скрещиваний Л2 х Л3 и Л4 х Л1 растения были устойчивы к темно-бурой листовой пятнистости, что указывает на доминантный характер наследования резистентности к болезни у линий Л3 и Л4. В данных комбинаций скрещивания при заражении растений методом микрокамер наблюдали расщепление, как в каждой изученной для каждой комбинации семьи, так и в целом по выборке, не противоречащее теоретически ожидаемому при контроле резистентности 3-мя доминантными комплементарными генами (табл. 2).

Т а б л и ц а 2. Расщепление по возрастной устойчивости к темно-бурой листовой пятнистости

в Е2 от скрещивания линий мягкой пшеницы

Семья Расщепление Я : 8 х2 Р

фактическое теоретическое

Комбинация Л2 х Л3

1 20 : 21 27 : 37 0,73 0,50 - 0,75

2 19 : 24 27 : 37 0,64 0,50 - 0,75

3 17 : 26 27 : 37 0,67 0,50 - 0,75

Е по комбинации 56 : 71 27 : 37 0,19 0,50 - 0,75

Комбинация Л4 х Л1

1 24 : 26 27 : 37 0,19 0,50 - 0,75

2 19 : 29 27 : 37 0,13 0,50 - 0,75

3 18: 19 27 : 37 0,63 0,50 - 0,75

Е по комбинации 61 :74 27 : 37 0,50 0,50 - 0,75

Данная гипотеза подтверждается анализом проростковой устойчивости к темно-бурой листовой пятнистости семей Б3 этих комбинаций скрещиваний. В Б3 от скрещиваний Л4 х Л1 и Л2 х Л3 наблюдали соотношение 2 : 31: 34 и 0 : 39 : 52 для устойчивых, расщепляющихся по устойчивости и восприимчивых семей, соответственно. В обоих случаях фактические данные по расщеплению не противоречат теоретически ожидаемому при контроле резистентности 3-мя комплементарными генами (для комбинации Л2 х Л3 х =1,54, Р=0,50 -0,75; для комбинации Л4 х Л1 х2 =1,98, Р=0,25 - 0,50).

Таким образом, устойчивость взрослых растений линии Л2 к листовой ржавчине контролируется 2-мя рецессивными независимыми генами, а устойчивость линии Л1

детерминирована 2-мя независимыми рецессивными генами в стадии флаг-листа, а в стадии проростков эти гены взаимодействуют по принципу комплементарности; эффективная ювенильная и возрастная устойчивость к темно-бурой листовой пятнистости линий сомаклонов Л3 и Л4 контролируется 3-мя комплементарными доминантными генами. Сложный генетический контроль признаков указывает на невозможность выделения устойчивых к двум болезням гомозиготных растений в поколении F2: частота гомозигот по 5-ти генам составляет 1/1024, т.е. только одно растение из более чем 1000 является устойчивым к 2-м болезням и в дальнейшем при самоопылении будет давать только устойчивое потомство. Аналогично, в третьем поколении гибридов также крайне маловероятно выделить семьи, одновременно устойчивые к 2-м болезням. Так, в нашей работе из 158 семей F3 двух комбинаций скрещиваний только две были устойчивы к темно-бурой листовой пятнистости, но обе оказались восприимчивы к листовой ржавчине в стадии проростков.

Вследствие этого в поколении F3 отбирали семьи, расщепление по устойчивости к темно-бурой листовой пятнистости в которых было близко к соотношению 3 устойчивых : 1 восприимчивое растение (предположительно гомозиготы по 2-м генам и гетерозиготы по одному гену) и содержащие хотя бы одно растение, устойчивое к листовой ржавчине. В поколении F4 выделили 33 линии комбинации Л4 хЛ1 и 12 - комбинации Л3 х Л2, в которых отсутствовало расщепление по устойчивости к темно-бурой листовой пятнистости при анализе 30-35 растений, что, учитывая генетическую природу резистентности, указывает на гомозиготность растений данных линий по всем генам, контролирующим данный признак.

Растения этих линий были высажены в лабораторных условиях в почву и оценивали их устойчивость к листовой ржавчине в стадии флаг-листа при заражении сборной популяцией возбудителя болезни методом микрокамер. Высокий уровень резистентности отмечен для 18 растений; принимая во внимание рецессивный характер наследования признака, можно было предполагать гомозиготное их состояние по аллелям устойчивости к ржавчине.

Десять из этих линий были выращены в полевых условиях в 2015 г.: все они проявили высокий уровень резистентности к листовой ржавчине на фоне эпифитотийного развития болезни и к темно-бурой листовой пятнистости при заражении методом микрокамер. Предварительные данные, полученные в 2015 г., указывают на то, что три из этих линий статистически значимо превосходят стандарты (сорта Ленинградская 6 и Ленинградская 97) по показателям массы 1000 зерен (более чем на 30%) и массы семян с делянки (более чем на 70%).

Таким образом, в потомстве от скрещивания сомаклональных линий яровой пшеницы выделены линии с высоким уровнем групповой устойчивости к 2-м вредоносным грибным болезням, гомозиготные по генам, контролирующим данный признак. Данные линии представляют несомненный интерес для селекции, поскольку они обладают высоким уровнем резистентности к листовой ржавчине и темно-бурой листовой пятнистости; у части из них устойчивость проявляется на всех стадиях онтогенеза; они защищены генами, ранее никогда не использовавшимися в селекции на изучаемые признаки; устойчивость к каждой болезни контролируется несколькими генами, что с определенной долей осторожности позволяет предсказать длительность их резистентности.

Одним из подходов использования созданных линий в селекции может быть апробированный в данной работе отбор в гибридных популяциях F2, F3 и F4, устойчивых к темно-бурой листовой пятнистости растений и линий, и затем выделение среди гомозиготных линий растений, устойчивых к листовой ржавчине. Данный подход в настоящее время используется для получения линий с групповой устойчивостью на основе селекционно ценного материала яровой мягкой пшеницы селекции Ульяновского НИИСХ.

Л и т е р а т у р а

1. Тырышкин Л.Г. Генетическое разнообразие пшеницы и ячменя по эффективной устойчивости к болезням и возможности его расширения: Дис... докт. биол. наук. -СПб.: ВИР, 2007. - 251 с.

2. Тырышкин Л.Г. Темно-бурая листовая пятнистость. Устойчивость генетических ресурсов зерновых культур к вредным организмам: Метод. пособие. - М.: РАСХН 2008. - С. 112-120.

3. Mains E.B., Jackson H.S. Physiological specialization in leaf rust of wheat, Puccinia triticina Erikss // Phytopathology. - 1926. - V. 16. - № 1. - P. 89-120.

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

УДК 631.58

Доктор с.-х. наук Л.В. ЯКОВЛЕВА

ПАРАМЕТРЫ ПЛОДОРОДИЯ И УРОЖАЙНОСТЬ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ

СИСТЕМАХ УДОБРЕНИЙ

Почва, удобрения, известкование, параметры плодородия, урожайность, севообороты

Научнообоснованное применение органических и минеральных удобрений и известкование кислых почв позволило в 70-80-х гг. прошлого века значительно повысить плодородие пахотных почв Северо-Запада РФ. При резком сокращении масштабов известкования, обеднения почв основаниями, рост кислотности достиг катастрофического уровня. Площадь кислых почв по расчетам И.А. Шильникова и Н.И. Акановой [1] составляет 54 - 56 млн. га. В настоящее время в результате несоблюдения севооборотов, мизерных объемов известкования и использования органических и минеральных удобрений наблюдается прогрессирующее снижение плодородия пахотных почв региона.

Целью наших исследований было в длительных стационарных полевых опытах определить закономерности влияния извести и удобрений на продуктивность фитоценоза и свойства почвы в конкретных почвенно-климатических условиях. Эти знания позволят выявить закономерности влияния основных параметров плодородия на урожайность сельскохозяйственных культур и разработать агроэкологические основы поддержания плодородия дерново-подзолистых почв Северо-Запада РФ.

В длительных стационарных опытах Ленинградского НИИСХ «Белогорка», размещенных на дерново-подзолистых почвах легкого гранулометрического состава, подстилаемых моренным суглинком, изучали влияние различных систем удобрения на свойства почвы и урожайность сельскохозяйственных культур в кормовом и полевом севооборотах.

Опыты заложены: в полевом севообороте - в 1981 году; в кормовом севообороте - в 1967 и 1968 годах и продолжаются по настоящее время. Схемы опытов позволяют изучать действие извести, органических и минеральных удобрений как отдельно, так и при различных их сочетаниях (табл. 1,4).

Агрохимические показатели исходных почв следующие. Кормовой севооборот: рНКС - 5,0-5,3; содержание гумуса - 2,34-2,48%, Нг - 3,2-3,8 мг-экв/100г почвы; S- 4,7-5,9 мг-экв/100 г почвы; V - 59,5-60,8%; Р2О5 - 15-20 мг/100 г почвы; К2О - 10-15 мг/100 г. Полевой севооборот: рНКС - 4,46; содержание гумуса -2,25%; Нг-4,30 мг-экв/100г почвы; S - 2,2 мг-экв/100 г; V - 33,8%; Р2О5 - 20 мг/100 г почвы; К2О - 12,5 мг/100 г.