Научный журнал

Успехи современного естествознания

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Свиркова С.В. 1 Старцев А.А. 1 Заушинцена А.В. 1 Стецов Г.Я. 2

---

1 ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет»

2 Алтайский институт повышения квалификации агропромышленного комплекса

На юге Западной Сибири установлена вредоносность на овсе корончатой ржавчины (Puccinia coronata Corda.). Потери урожая от данного возбудителя по оценке специалистов могут составлять не менее 10–20 %, а в годы эпифитотии – до 50–100 %. В результате поражения этим заболеванием у растений происходит нарушение ассимиляции, понижение ферментативной активности, усиление транспирации, преждевременное усыхание листового аппарата, при этом снижается зимо- и засухоустойчивость, изменяются репродуктивные органы. Семена, собранные с поражённых растений, худшего качества: становятся щуплыми и во время обмолота растений отходят вместе с мякиной. Одновременно ухудшаются кормовые качества соломы. Пораженная ржавчиной соломина буреет, становится сухой, хрупкой и полегает. Выявлены годы эпифитотий (1983, 1988, 1996, 2001, 2011) и описаны симптомы заболевания. Проведена фитопатологическая оценка устойчивости сортов овса из генофонда ВИР им. Н.И. Вавилова к Puccinia coronata Corda. Отмечена достаточно высокая жесткость естественного инфекционного фона в 2011 г. по сравнению с 2010 и 2012 годами изучения Оценка поражения коллекции овса корончатой ржавчиной показала высокий размах варьирования по восприимчивости сортов к данному возбудителю (0–84,7 %) при сильном варьировании интенсивности поражения второго от метелки (предфлагового) листа (0–93,2 %) и метелки (0-78 %). Группа устойчивых образцов (количество восприимчивых растений в популяции до 10 %) составила 19,6 % от числа изученных. При этом по типу реакции они были отнесены к устойчивым (R), или к восприимчивым (S) генотипам. Доля слабовосприимчивых (2 группа) сортов составила 37 % с типами реакции R-S. Cредневосприимчивые (3 группа) сорта (39 %) были интенсивно поражены возбудителем от 41,2 до 63,4 % и отнесены к S-сортам. Группа сильновосприимчивых сортов была малочисленной и составила 3,9 % от числа изученных. Стандартные сорта были неперспективными по отношению к корончатой ржавчине. Входя в слабо- (Фобос, Мегион) и средневосприимчивую (Ровесник) группы, по типу реакции они отнесены к восприимчивым (S) генотипам с очень высокой интенсивностью поражения листьев – до 72–77 %, метелки – 9–15 %. В полевых условиях только два генетических источника, – Palini из Греции и Brawn из США, – являлись высокоиммунными к возбудителю Puccinia coronata Corda. Резистентным типом реакции обладали сорта: Toodyay (Австралия), Vista (США). Перспективны для селекции толерантные сорта овса: Azur (Чешская Республика), Belle, Burt, Navarro (США).

Статья в формате PDF

0 KB

растение

болезнь

иммунитет

толерантность

возбудитель

заражение

генетический источник

корончатая ржавчина

эпифитотии

симптомы заболевания

уредоспоры

телейтоспоры

1. Васюкевич С.В. Эффективное использование коллекционных образцов овса в условиях Западной Сибири / С.В. Васюкевич, Н.Г. Смищук, Т.И. Гордиевских // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. – СПб.: ВИР., 2009. – Т. 165.– С. 191–194.

2. Гультяева Е.И. Ржавчинные болезни зерновых культур / Е.И. Гультяева, О.В. Солодухина // Изучение генетических ресурсов зерновых культур по устойчивости к вредным организмам: методическое пособие. – М., 2008. – С. 5–31.

3. Дмитриев А.П. Ржавчина овса / А.П. Дмитриев. – СПб.: ВИЗР, 2000 – 112 с.

4. Дьяков Ю.Т. Общая фитопатология с основами иммунитета / Ю.Т. Дьяков, И.Т. Семенкова, Г.Д. Успенская. – М.: Колос, 1976. – С. 238.

5. Жуйкова О.А. Изучение генетических ресурсов на устойчивость к корончатой ржавчине в Северо-Восточном селекцентре / О.А. Жуйкова, Г.А. Баталова, Т.К. Шешегова // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. – СПб.: ВИР. – 2009. – Т. 165. – С. 197–207.

6. Комарова Г.Н. Изучение исходного материала овса в таежной зоне Западной Сибири / Г.Н. Комарова, А.В. Сорокина // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. – СПб.: ВИР, 2013а. – Т. 171. – С. 218–223.

7. Комарова Г.Н. Результаты изучения исходного материала овса для селекции в таежной зоне Западной Сибири / Г.Н. Комарова, А.В. Сорокина // Генофонд и селекция растений в 2 т.: Полевые культуры: доклады и сообщения I Международной научно-практической конференции (пос. Краснообск, 9–13 апреля 2013 г.) / Новосибирск, 2013б. – Т. 171. – С. 274–282.

8. Лоскутов И.Г. Генетическая коллекция овса / И.Г. Лоскутов // Идентифицированный генофонд растений. – СПб.: ВИР., 2005. – С. 773-782.

9. Лоскутов И.Г. Итоги и перспективы исследований мировой коллекции овса, ржи и ячменя / И.Г. Лоскутов, В.Д. Кобылянский, О.Н. Ковалева // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. – СПб.: ВИР, 2007. – Т. 164. – С. 80–100.

10. Лоскутов И.Г. Овёс (Avena L.) Распространение, систематика, эволюция и селекционная ценность / И.Г. Лоскутов // СПб.: ВИР., 2007. – С.199–217.

11. Лоскутов И.Г. Методические указания по изучению и сохранению мировой коллекции ячменя и овса / И.Г. Лоскутов, О.Н. Ковалева, Е.В. Блинова – СПб.: ВИР., 2012. – С. 7–12, 17–22.

12. Лоскутов И.Г. Генетические ресурсы овса для перспективных направлений селекции / И.Г. Лоскутов, Е.В. Блинова // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. – СПб.: ВИР., 2013. – Т. 171. – C. 42–46.

13. Родионова Н.А. Культурная флора. / Н.А. Родионова, В.Н. Солдатов, В.Е. Мережко [и др.] // Овес. – М.: 1994. – Т. 2, Ч. 3.– С. 44–56.

14. Свиркова С.В. Болезни овса в Западной Сибири / С.В. Свиркова // Современные тенденции в сельском хозяйстве: II Международная научная Интернет – конференция: материалы конф. (Казань, 10-11 октября 2013 г.): в 2 т. / Сервис виртуальных конференций Pax Grid; сост. Синяев Д.Н. – Казань: ИП Синяев Д.Н., 2013. – Т. 1. – С. 65–70.

15. Солдатов В.Н. Устойчивость сортов овса коллекции ВИР к основным болезням в Западной Сибири / В.Н. Солдатов, Г.Л. Петров // Научно-технический бюллетень.– СПб.: ВИР. – Вып. 201. 1990. – С. 52–62.

16. Сурин Н.А. Адаптивный потенциал сортов зерновых культур сибирской селекции и пути его совершенствования (пшеница, ячмень, овёс). – Новосибирск, 2011. – С. 180–211, 483–495, 535–553, 606–632.

17. Фомина М.Н. Генетические источники для реализации основных направлений селекции овса в Северном Зауралье / М. Н. Фомина // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. – СПб.: ВИР, 2013. – Т. 174. – С. 143–148.

18. Шешегова Т.К. Источники устойчивости овса и ячменя к болезням и их использование в селекции в НИИСХ Северо-Востока / Т.К. Шешегова, Т.П. Градобоева, Г.А. Баталова, И.Н. Щенникова // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. – СПб.: ВИР, 2013. – Т. 171.– С. 64–69.

19. Abstracts of oral and poster presentation. 10-th international oat conference: N.I. Vavilov Institute of Plant Genetic Resources (VIR). – SPb: OOO «P-КОПИ». – 2016. – 204 р.

20. Fleischmann G. Bucthorn increases losses from crown rust of oats. /G. Fleischmann, F.J. Zillinsky // Canada agricultur. – 1967. – V. 12, – № 4. – P. 22–23.

21. Marshall H.G. Genetic and Inheritance in oat // Oat Science and Technology. Ed. by / H.G. Marshall, G.E. Shaner // Agronomy. – 1992. – № 33. – P. 509–571.

22. Sebesta J. Fyciologicke rasy Puccinia coronata Corda var. avenae Fraser et Led v Ceskoslovensku. v letech 1967 a 1968 / J.Sebesta // Ochrana rostlin. – 1973. – V. 9. – № 2. – P. 89–94.

Научный интерес и практический спрос со стороны пищевой промышленности на овес наблюдается в настоящее время в мировом масштабе [19]. Однако болезни этой ценной продовольственной и зернофуражной культуры являются лимитирующим фактором в получении стабильного урожая и высокого качества зерна. Одной из болезней с воздушно-капельной (аэрогенной) инфекцией на овсе является корончатая ржавчина (Puccinia coronata Corda.). В Западной Сибири она считается очень вредоносным заболеванием. Несмотря на значительный прогресс в изучении природы устойчивости растений к болезни, изменчивости популяций патогена, достижений практической селекции на устойчивость, исследования по иммунитету, по-прежнему, являются одним из перспективных и альтернативным направлением защиты растений от болезней [1, 2, 4, 8, 9, 12, 14, 16]. В этой связи роль мировой коллекции ВИР им. Н.И. Вавилова (ВИР им. Н.И. Вавилова – Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова») как исходного материала для выведения иммунных к болезням сортов очень высока. А поиск новых генетических источников индивидуального и комплексного иммунитета с продолжительной ориентацией в селекции на повышение продуктивности и улучшение качества зерна остаётся приоритетным направлением.

Цель исследования: Оценка реакции сортов овса из мирового генофонда ВИР им. Н.И. Вавилова к возбудителям ржавчинных грибов на юге Западной Сибири.

Материалы и методы исследования

Материалом для исследования являлись 60 образцов овса из мировой коллекции ВИР им. Н.И. Вавилова. Основная часть изучаемых сортов отечественной (32 %) и американской (33 %) селекции, 10 % – австралийской селекции. Немного сортов представлено из Финляндии, Франции, Японии, а также Канады, Греции, Чешской Республики, Германии, Швеции и Новой Зеландии. Образцы представлены видами: Avena sativa L., A. вyzantinа C. Koch, а также смешанными популяциями Avena sativa L. + A. вyzantinа C. Koch.

Изучение исходного материала проводили в коллекционном питомнике на естественном фоне развития Puccinia coronata Cordа. в 2010–2012 гг. Площадь делянок 1 м2, повторность двухкратная. Стандартами являлись сорта Фобос, Мегион и Ровесник. В иммунологических исследованиях для оценки сортов овса использовали следующие показатели: интенсивность поражения (степень поражения корончатой ржавчиной) по шкале Петерсона ( %) пораженность образца (степень распространения болезни) ( %) и тип реакции по шкале Мэрфи (балл/резистентность-восприимчивость). Учет проводили в фазу молочно-восковой спелости. Оценку поражения корончатой ржавчиной определяли у 10 растений в двух повторениях. Анализировали второй от метелки (предфлаговый) лист и метелку. Распределение сортов по группам устойчивости производили по данным средней степени поражения сорта [2]. Изучение продуктивности сортов осуществляли согласно «Методическим указаниям по изучению и сохранению мировой коллекции ячменя и овса» [11].

Результаты исследования и их обсуждение

Корончатая ржавчина овса как вид была выделена Я. Эриксоном и Е. Хеннингомом на основе специализации поражения растений-хозяев [13]. Она поражает главным образом овес, а иногда и озимую рожь. Потери урожая от данного возбудителя по оценке специалистов могут составлять не менее 10–20 %, а в годы эпифитотии – до 50–100 % [3, 22]. В Канаде и США, где исследования по ржавчинным грибам проводятся с конца 19 века, ежегодные потери от ржавчины овса составляли от 2 до 4,5 млн долларов [3, 20].

В результате поражения этим заболеванием у растений происходит нарушение ассимиляции, понижение ферментативной активности, усиление транспирации, преждевременное усыхание листового аппарата, при этом снижается зимо- и засухоустойчивость, изменяются репродуктивные органы [13]. Семена, собранные с пораженных растений, худшего качества: становятся щуплыми и во время обмолота растений отходят вместе с мякиной. Одновременно ухудшаются кормовые качества соломы. Пораженная ржавчиной соломина буреет, становится сухой, хрупкой и полегает [2, 3, 13].

Овес восприимчив к корончатой ржавчине в течение всего периода вегетации: от фазы первого листа до момента полной спелости [13]. Болезнь диагностируется во второй половине вегетации овса. Симптомы проявляются на листьях, стеблях и метелках овса в стадии уредоспор в виде беспорядочно расположенных небольших пустул ржаво-красной или оранжевой окраски после выметывания и к началу налива зерна (рисунок).

Такие летние споры – уредоспоры – округлые или продолговатые, покрытые шипами, основание которых окружено валиком. Они развиваются под эпидермисом листа. Разорвав эпидермис, уредоспоры распыляются, разносятся ветром и, попадая в капельки воды на листья, заражают растения овса. В течение вегетационного периода уредоспоры образуют несколько поколений [3. 4, 16]. К моменту созревания овса вокруг оранжевых подушечек уредоспор образуются черные пустулы зимних спор – телейтоспоры. Верхняя клетка телейтоспор имеет ряд выростов, напоминающих корону. Их основание окружено валиком. Отсюда происходит название болезни – корончатая ржавчина. Перезимовав, телейтоспоры прорастают и образуют базидиоспоры, которые располагаются на промежуточных растениях-хозяев (крушина слабительная, барбарис обыкновенный, повсеместно распространённые дикорастущие злаки), на которых гриб способен выживать. На этих растениях гриб формирует весенние споры – эцидиоспоры. Из эцидиоспор развиваются уредоспоры и цикл продолжается. Известно, что большая часть образующихся спор – 90 % остается в пределах поля, и только оставшаяся незначительная их часть может быть унесена на более дальние расстояния [3].

Пораженные корончатой ржавчиной (Puccinia coronata Corda.) растения овса

Данный вид приспособлен к быстрому развитию. Каждая пустула может продуцировать споры в течение месяца, и их общее число достигает десятков тысяч. Кроме того, у корончатой ржавчины, видимо, отсутствует система самоограничения численности, известная у других ржавчинных грибов. Так, у P. coronata Cordа. число пустул растет при увеличении концентрации спор вплоть до 1250 на 1 см2 и тенденция к стабилизации не выявлена [13]. Все это свидетельствует о высокой агрессивности возбудителя корончатой ржавчины, несмотря на относительно короткий период развития. Он может очень быстро повысить свою численность и причинить серьезный ущерб урожаю.

Интенсивность заражения овса эцидиоспорами и развития на растениях уредостадии корончатой ржавчины определяется благоприятными метеорологическими условиями. К таким относят повышенную (70–80 %) относительную влажность воздуха с температурой не ниже 14–15 °С, а также чередование ясных дней с дождливыми [13]. Засушливыми сложились условия в летние периоды 2010 и 2012 гг. Дефицит осадков составил 50–59 и 22–78 % соответственно. Поэтому развитие болезни имело пассивный характер. Метеорологические условия в 2011 году были провокационными для развития ржавчинных грибов. В период «цветение – молочная спелость» наблюдались повышенная влажность и обильные росы. Резкое чередование избыточно увлажненных декадных периодов (третья декада июня, первая декада июля, первая и вторая декады августа) с засушливыми или близкими к нормальным условиям увлажнения декадами (первая и вторая декады июня, вторая и третья декады июля) спровоцировало сильное проявление на растениях овса симптомов корончатой ржавчины. Температура была в пределах 16–19 °С. Такие условия способствовали проведению оценки сортов овса по устойчивости к возбудителю Puccinia coronata Corda.

Анализируя данные Филиала ФГБУ «Россельхозцентр» по Кемеровской области за прошедшие 30 лет, эпифитотии корончатой ржавчины (Puccinia coronata Corda) отмечены в Кемеровской области в 1983, 1988, 1996, 2001, 2011 годах.

Практически все используемые в производстве сорта овса, за исключением тех, которые созданы в последние годы, поражаются возбудителем. При этом, по оценке Н.А. Сурина [16], многие из них поражаются в сильной степени. Поэтому создание устойчивых сортов овса – одна из стратегических задач селекции культуры. Для ее решения необходимо найти высокоустойчивый исходный материал из коллекции ВИР им. Н.И. Вавилова. Многочисленные исследования, проведенные в нашей стране, указывают, что источников устойчивости к корончатой ржавчине меньше, чем к пыльной и твердой головне. Многие сорта поражаются на 75–100 % [9, 15, 16]. Среди культурных видов овса большей устойчивостью к возбудителю данной болезни обладают формы Avena byzantinа C. Koch. Среди форм Avena sativa L. такая устойчивость встречается реже [2, 10].

Таблица 1

Размах варьирования устойчивости овса к Puccinia coronata Corda (Кемеровская обл., 2010–2012 гг.)

Устойчивость к данному возбудителю контролируется 96 доминантными генами – Pc. Гены устойчивости к корончатой ржавчине идентифицированы у различных видов овса: диплоидного A. strigosa, тетраплоидных A. abyssinica, A. barbata, A. magna, гексаплоидных A. sativa, A. byzantina и A. sterilis. Всего у культурных гексаплоидных видов выделено более 30 аллелей генов устойчивости, у дикорастущих гексаплоидных – более 30, у тетраплоидов – 3 и у диплоидов – 12 [8]. Установлено, что эффективный ген Pc-5 локализован в 7-й хромосоме [8, 10, 21].

Фитопатологическая оценка устойчивости коллекционных сортов овса из генофонда ВИР им. Н.И. Вавилова к корончатой ржавчине позволила выделить российским ученым новые генетические источники иммунитета к заболеванию, вызываемому данным возбудителем:

– Pluton (Чили) и IL-85-1538 (к-14732), H-833 (к-14733), Sturgy, Ensiler, Horicon из США [1];

– AC Assiniboia (Канада), Vista (США) [18];

– S. Romao (Португалия), PI 508099 (США), L-15 (Колумбия), Nugene, Possum, Volta, Kangaroo, Mitika (Австралия) [12];

– Монар (Томская область); N 68322 (Швеция); Polodia, Lupus, Lutz (Германия); Cravache (Франция); Calvin (Швейцария); Grizly (Канада), Borowiak (Польша), Bettong (Австрия) [17];

– Portuguesa (Бразилия), Criolla saltena (Аргентина) [6, 7].

Отмечена достаточно высокая жесткость естественного инфекционного фона по ржавчинным грибам в Кемеровской области в 2011 году по сравнению с 2010 и 2012 годами изучения (табл. 1). Оценка поражения коллекции овса корончатой ржавчиной показала высокий размах варьирования по восприимчивости сортов к данному возбудителю (0–84,7 %) при сильном варьировании интенсивности поражения второго от метелки (предфлагового) листа (0–93,2 %) и метелки (0–78 %). Группа устойчивых образцов (количество восприимчивых растений в популяции до 10 %) составила 19,6 % от числа изученных. При этом по типу реакции они были отнесены как к устойчивым (R), так и к восприимчивым (S) растениям. Доля слабовосприимчивых (2 группа) сортов составила 37 % с типами реакции R-S. Все средне восприимчивые (3 группа) сорта (39 %) были интенсивно поражены возбудителем от 41,2 до 63,4 % и отнесены к S-сортам. Группа сильно восприимчивых сортов была малочисленной и составила 3,9 % от числа изученных. Стандартные сорта были неперспективными по отношению к корончатой ржавчине. Входя в слабо- (Фобос, Мегион) и средневосприимчивую (Ровесник) группы по типу реакции, они отнесены к восприимчивым (S) генотипам с очень высокой интенсивностью поражения листьев – до 72–77 %, метелки – 9–15 %.

В полевых условиях только два генетических источника – Palini из Греции и Brawn из США – являлись высокоиммунными к возбудителю Puccinia coronata Corda. В популяции данных сортов присутствует вид Avena byzantinа C. Koch., обладающий, по мнению И.Г. Лоскутова [10], устойчивыми к возбудителю формами. Резистентным типом реакции (1, 2 балла, поражённость до 10 %) обладали сорта Toodyay (Австралия) и Vista (США), относящиеся по восприимчивости к группе устойчивых и слабовосприимчивых сортов соответственно. Они также могут быть предложены для селекции в качестве генетических источников устойчивости к корончатой ржавчине. Такие сорта, как Seizure, Burt, Navarro (США); Wandering, 69 Q 04 (Австралия), хотя и отнесены к устойчивым и Bellе – к слабовосприимчивым с количеством восприимчивых растений в популяции не более 13 %, имели значительное поражение листьев (12,75 – 69,30 %) и метелки (1,5–37,5 %) (табл. 2).

Библиографическая ссылка