Полевая устойчивость образцов овса и ячменя к грибным листовым болезням Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 633.11:632.938 DOI 10.24411/2078-1318-2018-14076

Аспирант А.В. СИДОРОВ (ФГБНУ ФИЦ ВИГРР, [email protected]) Доктор с.-х. наук В.Г. ЗАХАРОВ (ФГБНУ Ульяновский НИИСХ, [email protected]) Доктор биол. наук Л.Г. ТЫРЫШКИН (ФГБОУ ВО СПбГАУ, [email protected])

ПОЛЕВАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ОБРАЗЦОВ ОВСА И ЯЧМЕНЯ К ГРИБНЫМ ЛИСТОВЫМ БОЛЕЗНЯМ

Одним из важнейших факторов, снижающих показатели урожайности и качество семян образцов овса посевного (Avena sativa L.) и культурного ячменя (Hordeum vulgare L), является поражение листьев грибными болезнями. Так, у ячменя потери урожая от поражения карликовой ржавчиной (возбудитель Puccinia hordei Otth.) могут превышать 30%, темно-бурой листовой пятнистостью (Bipolaris sorokiniana Shoem.) - достигать 100% в результате отмирания всех листьев. Потери урожая овса от поражения корончатой ржавчиной (возбудитель Puccinia coronata Cda) составляют в среднем 10-20%, а в годы эпифитотийного раннего развития при очень благоприятных условиях возможна полная потеря урожая.

Наиболее экономически выгодным и экологически безопасным методом борьбы с вредоносными заболеваниями является возделывание устойчивых сортов. Для их селекции необходим постоянный поиск доноров устойчивости, т.е. образцов, защищенных ранее не использованными генами устойчивости, способных легко передавать признак при гибридизации. В последние годы в нашей стране из Мировой коллекции ВИР выделено относительно большое количество образцов ячменя, устойчивых к темно-бурой листовой пятнистости [1-3] и карликовой ржавчине [1, 4, 5], а также образцов овса, устойчивых к корончатой ржавчине [6, 7]. Однако наши исследования показали, что все выделенные в данных работах источники резистентности восприимчивы к соответствующим болезням в стадии проростков. Вследствие этого мы считаем, что изучение ячменя и овса по полевой устойчивости к вышеназванным болезням - крайне актуальная задача.

Цель исследования. Цель настоящей работы - изучить полевую устойчивость ранее идентифицированных в коллекции ВИР источников резистентности, перспективных линий овса селекции Ульяновского НИИСХ, а также сортов ярового ячменя и ярового овса, допущенных к использованию в регионах Российской Федерации, к вредоносным листовым болезням.

Материалы, методы и объекты исследования. Материалом исследования служили 67 сортов ярового ячменя и 81 сорт ярового овса, допущенных к использованию в регионах Российской Федерации. Образцы были отобраны из Мировой коллекции Всероссийского Института Генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова. Поскольку целью работы является характеристика зерновых культур по признаку полевой устойчивости к болезням, считаем необходимым привести полный список всех изученных сортов. Сорта овса, оцененные по резистентности к корончатой ржавчине: Аватар, Айвори, Аллюр, Аргамак, Аргумент, Атлет, Борец, Боррус, Буг, Буланый, Виленский, Владыка, Всадник, Вятский, Гаврош, Галакси, Голец, Гунтер, Гэсэр, Дерби, Дэнс, Егорыч, Залп, Иртыш 21, Иртыш 22, Казыр, Каньон, Квс Контендер, Кентер, Комес, Конкур, Креол, Кречет, Лев, Макс, Медведь, Мустанг, Мэргэн, Новосибирский 5, Озон, Отрада, Памяти Балавина, Памяти Богачкова, Пегас, Першерон, Помор, Премьер, Привет, Прогресс, Роопе, Рысак, Стайер, Санг, Сапсан, Сибирский Голозёрный, Сиг, Симфония, Скакун, Скорпион, Стиплер, Стригунок, Тайдон, Талисман, Тарский 2, Тигровый, Тифон, Тогурчанин, Тубинский, Тулунский 19, Тюменский Голозёрный, Универсал 1, Уралец, Уран, Факир, Фауст, Фома, Фукс, Эклипс, Эффектив, Юбиляр, Яков. Сорта ячменя, изученные по устойчивости к карликовой ржавчине и темно-бурой листовой пятнистости: Абава, Абалак, Алей, Батик, Батька, Белогорский, Богатырь,

Бреннус, Бровар, Буян, Велес, Владимир, Волгоградский 08, Волгоградский 12, Ворсинский, Грейс, Деспина, ДжейБи Флейва, Дмитриевский 5, Ейфель, Жана, Зазерский 85, Зевс, Зенит, Золотник, Изумруд, Калькюль, Кангу, Кати, Квенч, Красноярский 91, Краснояружский 6, Криничный, Ленинградский, Леон, Медикум 157, Миар, Михайловский, Московский 3, Московский 86, Ниагара, Новик, Нур, Овертюг, Одиссей, Оленек, Олимпик, Омский 99, Осколец, Памяти Родиной, Памяти Чепелева, Пионер, Салаир, Саншайн, Саша, Сербинетта, Солист, Сонет, Суздалец, Таусень, ТСХА 4, Цеппелин, Цивиль, Черио, Чилл, Щедрый, Эксплоер, Эльф, Яромир.

В эксперименты по оценке устойчивости ячменя к темно-бурой листовой пятнистости также были включены описанные в литературе как устойчивые к болезни образцы кк-15138, 23822, 30084 [1], Кристалл 71, Биос 1, Зазерский 85, Kimberley, Романтик, Diamond, Lizen, Balga, Nordic, Ача, Short Straw, Chinook, Святогор, Новичок, Нур, Северянин, Ленинградский, Балтика, Айдас [2] и кк-11440, 11475, 12214, 14999, 15811, 16376, 15032, 15037, Баган, Нутанс 553 [3].

В эксперименты по оценке устойчивости ячменя к карликовой ржавчине были включены образцы кк-10469, 10471, 13233, 17436 [1], Cooper, Cork, Delibes, Михайловский [4] и Daphne, кк-1032, 4468, 10439, 10468, 1410, 13226, 13235, 13238, 13497, 14154, 15031, 15240, 15273, 18183, 18375 [5], описанные в отечественной литературе как высокоустойчивые к данному заболеванию.

Из образцов овса, описанных как высокоустойчивые к корончатой ржавчине, в работе присутствовали кк-11250, 11258, 11445, 11795, 13560, 14672 [6] и кк-11370, 13748, 14733, 14902, 14903, 14922, 14931, 14976, 14983, 14987 [7]. В данной части исследования присутствовали также линии овса селекции Ульяновского НИИСХ: H 1937 (91 H 921 x 26 H 982), У 18 (Гунтер х Галоп), Н 2168 (Скакун х Тюменский голозерный), 23 Н 2201, H 2009 (Алтайский крупнозерный х 41 H 1150), H 2416 (CDC Pacer x Яков), H 2081 (Alf x 13 H799), H 2150 (86-AB-388 x 26 H 983), УЗ (Борец ч 638/01), У21 (Рысак х Vista), H 2349 (Plutonina x Рысак), H 1943 ( 10 H 1345 x 5 H 996), Тройка, H 2016(Львовский ранний х24 H 142), H 2126 (Lutz x 24 H 1432), Б5 (Flamingslo x 832/02), H 2094 ( Ogle x 29 H 1516), H 2258 (Lotta x Борец), KCC 10-129, H 2304 ( Друг х 31 H 1901), H 2205 (28 H 1827x46 H 1929), H 2205 (28 H 1827 x 12 H 1968), H 1994 ( 4 H 1018 x 98 H 921), H 2104 ( Ogle x 38 H 1640), H 2273 (Lotta x 2 H 1720), H 2174 (Скакун х Бег).

Семена исследуемых образцов зерновых культур высевали на поле Пушкинских лабораторий ВИР в 2018г. по 1 ряду на полосе шириной 1 метр. В качестве инокулюма карликовой ржавчины использовали сборную популяцию P. hordei (смесь сборов с листьев нескольких восприимчивых сортов ячменя в Северо-Западном регионе России в 2017 г); при изучении резистентности овса к корончатой ржавчине в качестве инокулюма использовали сборную популяцию P. coronata (смесь сборов с листьев нескольких восприимчивых сортов овса в Северо-Западном регионе России и среднем Поволжье в 2017 г.). Популяции возбудителей ржавчин размножали в лабораторных условиях на отрезках листьев восприимчивых сортов ячменя и овса, соответственно. Инокулюмом возбудителя темно-бурой листовой пятнистости был высокоагрессивный штамм Т B. sorokiniana, конидии которого нарабатывали на искусственной питательной среде ЧЛМ.

Растения опытных образцов в стадии начала колошения (ячмень) и выметывания метелок (овес) (конец июня) опрыскивали с помощью ручного опрыскивателя суспензиями спор возбудителей болезней (концентрация уредоспор возбудителей ржавчин - 25 тыс. спор /мл суспензии, концентрация конидий возбудителя темно-бурой листовой пятнистости - 20 тыс. спор /мл суспензии). Учет развития болезней проводили через месяц после заражения.

Результаты исследования. Устойчивость ячменя к болезням. Все изученные сорта ячменя были высоковосприимчивы к темно-бурой листовой пятнистости - поражено более 90% листовой поверхности. Также высокую восприимчивость проявили все образцы ячменя, использованные в данной работе, ранее описанные как резистентные к болезни. Ранее в нашей работе была показана восприимчивость данного ассортимента сортов и образцов ячменя к пятнистости при заражении растений в стадии 1-2 листьев [8]. Полученные

результаты подтверждают ранее сделанный нами вывод о крайне узком генетическом разнообразии культурного ячменя по высокоэффективной резистентности к темно-бурой листовой пятнистости [9]. Очевидно, что выделение довольно большого количества источников устойчивости являлось результатом методических ошибок проведения экспериментов. С нашей точки зрения, необходима разработка принципиально новых методов для борьбы с данной болезнью.

Среди изученного набора сортов ячменя, допущенных к использованию на территории РФ, не выделено ни одного с отсутствием симптомов карликовой ржавчины: подавляющее их количество было поражено на 80-100% листовой поверхности. Слабо пораженными в 2018 г. были сорта Яромир, Калькюль, Буян, Абалак, Цеппелин (все 30% пораженной поверхности флаг-листьев). Ценность данных сортов для селекции на устойчивость к болезни должна быть подтверждена оценкой их пораженности, по крайней мере, в течение еще 2-х лет изучения на эпифитотийном уровне развития карликовой ржавчины. Все образцы ячменя, описанные в литературе как высоко резистентные к ржавчине, присутствовавшие в данном исследовании, были сильно восприимчивы к заболеванию. Ранее восприимчивость к ржавчине была показана для ювенильных растений всех изученных форм ячменя. Данный факт может объясняться как резким изменением структуры популяций патогена по признаку вирулентности, так и ошибками проведения оценки их устойчивости. В любом случае эти образцы не представляют интереса для селекции на полевую резистентность к карликовой ржавчине. Отсутствие (либо крайне низкая частота) форм, высокоустойчивых к данному заболеванию, опять же указывает на необходимость расширения методических подходов для сдерживания развития карликовой ржавчины.

Устойчивость овса к корончатой ржавчине. Все образцы овса, описанные в современной отечественной литературе как устойчивые к болезни, были высоковосприимчивы к заболеванию (поражено более 80% листовой поверхности). Из 26 образцов овса селекции Ульяновского НИИСХ отсутствие поражения корончатой ржавчиной отмечено в 2018 г. на линиях H 2094 (Ogle x 29 H 1516) и H 2273 (Lotta x 2 H 1720), причем на последней устойчивость проявлялась в виде огромных некрозов, в результате чего большая часть поверхности листьев погибла, что ставит под сомнение ценность данной формы для селекции на резистентность; остальные линии были поражены на 100%. Из 81 сорта, допущенного к возделыванию на территории Российской Федерации, не выделено ни одного с отсутствием симптомов корончатой ржавчины; большинство были поражены на 80100%. Слабым развитием заболевания (до 20% пораженной листовой поверхности) в 2018 г. характеризовались 4 сорта овса: Факир, Стиплер, Всадник, Стайер. Для включения данных сортов в программы селекции на полевую устойчивость к корончатой ржавчине в СевероЗападном регионе России необходима проверка их слабой пораженности болезнью в течение 3-х лет. Поскольку данные сорта были восприимчивы к заболеванию в стадии проростков [8], очевидно, их слабая пораженность может объясняться только присутствием генов возрастной устойчивости.

Выводы. На основании полученных экспериментальных данных можно сделать следующие выводы:

1. Изученные 67 сортов ярового ячменя, допущенные к использованию в регионах Российской Федерации, и присутствующие в работе образцы, описанные в литературе как резистентные, высоковосприимчивы к темно-бурой листовой пятнистости в полевых условиях.

2. Все образцы ячменя, описанные в литературе как высокоустойчивые к карликовой ржавчине, восприимчивы к болезни в полевых условиях. Из сортов ячменя слабую пораженность болезнью (30% пораженной поверхности флаг-листьев) в 2018 г. проявили Яромир, Калькюль, Буян, Абалак, Цеппелин.

3. Все образцы овса, описанные в отечественной литературе как высокоустойчивые к корончатой ржавчине, восприимчивы к болезни в полевых условиях. Высокоустойчивыми к болезни были 2 линии селекции Ульяновского НИИСХ H 2094 ( Ogle x 29 H 1516) и H 2273

(Lotta x 2 H 1720). Среди изученного набора сортов овса не выделено ни одного, не поражаемого корончатой ржавчиной. 4 сорта - Факир, Стиплер, Всадник, Стайер - в 2018 г. были слабо поражены болезнью (до 20% поражения флаг-листьев).

Работа выполнена в рамках государственного задания согласно тематическому плану ВИР по теме № 0662-2018-0019 «Скрининг генофонда основных сельскохозяйственных культур по устойчивости к болезням и вредителям с использованием современных лабораторных методов, изучение эффективности источников устойчивости к вредным организмам», номер государственной регистрации УГИСУ НИОКР: ВИР АААА-А16-116040710361-8

Литература

1. Абдуллаев Р.А., Баташева Б.А., Радченко Е.Е. и др. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 845. Ячмень: устойчивость образцов ячменя из Дагестана к вредным организмам и абиотическим стрессорам. - СПб.: ВИР, 2017. - 39 с.

2. Иванова Н.В., Радюкевич Т.Н., Анисимова А.В. ГНУ «Ленинградский НИИСХ «Белогорка» Россельхозакадемии. [электронный ресурс]. myshared.ru/slide/474270 (дата обращения: 27.09.2018).

3. Орлов С.Ю. Устойчивость ячменя к шведской мухе (Oscinella frit L.) в условиях СевероЗападного региона России: дис ... канд. биол. наук. - СПб.: ВИР, 2014. - 179 с.

4. Баташева Б.А. Перспективы повышения продуктивности ячменя в Дагестане на основе изучения генофонда: дис. ... докт. биол. наук. - СПб: ВИР, 2012. - 310 с.

5. Мисриева Б.У. Устойчивость ячменя (Hordeum vulgare L.) к карликовой ржавчине (Puccinia hordei Otth. ) в условиях Северного Кавказа: дис ... канд. с.-х. наук. - СПб.: ВИР, 2000. - 107 с.

6. Магарамов Б.Г. Изменчивость и селекционная ценность культурных видов овса в условиях южно-плоскостной зоны Дагестана: дис ... канд. с.-х. наук. - СПб.: ВИР, 2003. - 122 с.

7. Смирнова Л.О. Генетическое разнообразие овса по фотопериодической чувствительности и скороспелости: дис. канд. биол. наук. - СПб.: ВИР, 2011. - 239 с.

8. Тырышкин Л.Г. Ювенильная устойчивость сортов зерновых культур к болезням // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2018. - №1 (50). - C. 37-41.

9. 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.

Literatura

1. Abdullaev R.A., Batasheva B.A., Radchenko E.E. i dr. Katalog mirovoi kollektcii VIR. Vypusk 845. Iachmen: ustoichivost obraztcov iachmenia iz Dagestana k vrednym organizmam i abioticheskim stressoram. - SPb.: VIR, 2017. - 39 s.

2. Ivanova N.V., Radiukevich T.N., Anisimova A.V. GNU «Leningradskii NIISKH «Belogorka» Rosselhozakademii [ehlektronnyj resurs]. myshared.ru/slide/474270 (data obrashcheniya: 27.09.2018).

3. Orlov S.Iu. Ustoichivost iachmenia k shvedskoi mukhe (Oscinella frit L.) v usloviiakh Severo-Zapadnogo regiona Rossii: dis ... kand. biol. nauk. - SPb.: VIR, 2014. - 179 s.

4. Batasheva B.A. Perspektivy povysheniia produktivnosti iachmenia v Dagestane na osnove izucheniia genofonda: dis. ... dokt. biol. nauk. - SPb: VIR, 2012. - 310 s.

5. Misrieva B.U. Ustoichivost iachmenia (Hordeum vulgare L.) k karlikovoi rzhavchine (Puccinia hordei Otth. ) v usloviiakh Severnogo Kavkaza: dis ... kand. s.-kh. nauk. - SPb.: VIR, 2000. - 107 s.

6. Magaramov B.G. Izmenchivost i selektcionnaia cennost kulturnykh vidov ovsa v usloviiakh iuzhno-ploskostnoi zony Dagestana: dis ... kand. s.-kh. nauk. - SPb.: VIR, 2003. - 122 s.

7. Smirnova L.O. Geneticheskoe raznoobrazie ovsa po fotoperiodicheskoi chuvstvitelnosti i skorospelosti: dis. kand. biol. nauk. - SPb.: VIR, 2011. - 239 s.

8. Tyryshkin L.G. Iuvenilnaia ustoichivost sortov zernovykh kultur k bolezniam // Izvestiia Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2018. - V.1 (50). - S. 37-41.

9. Tyryshkin L.G. Geneticheskoe raznoobrazie pshenitcy i iachmenia po effektivnoi ustoichivosti k bolezniam i vozmozhnosti ego rasshireniia: dis. dokt. biol. nauk. - SPb.: VIR, 2007. - 251 s.