ПОЛЕВАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ТРИТИКАЛЕ, ПШЕНИЦЫ И РЖИ К ВОЗБУДИТЕЛЮ БУРОЙ РЖАВЧИНЫ

Федеральное агентство научных организаций

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение

«Всероссийский научно-исследовательский институт кормов имени В. Р. Вильямса»

Жученковские чтения II

ПРОДОВОЛЬСТВЕННАЯ

БЕЗОПАСНОСТЬ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИИ В XXI ВЕКЕ

Сборник научных трудов Выпуск 11 (59)

Москва 2016

Federal Agency of Scientific Organizations Federal State Budget Scientific Institution ” All-Russian Scientific Research Institute of Forages named after VR Williams”

Zhuchenkov readings II

FOOD SAFETY OF RUSSIAN

AGRICULTURE

IN THE XXI CENTURY

Collection of scientific papers

Release 11 (59)

Moscow 2016

кале, пшеницы и ржи различного геномного состава и эколого­ географического происхождения.

Условия, материал и методы исследований. На территории приморской зоны Южного Дагестана, где расположена Дагестанская опытная станция, имеются благоприятные условия для развития гриб­ ных болезней и в том числе бурой ржавчины. Это: 1) теплый субтропи­ ческий климат, близость моря, искусственное орошение и повышенная влажность воздуха; 2) недалеко расположенный (4-5 км) незанятый культурами склон горы Джалган (860 м над уровнем моря), покрытый дикими злаками (эгилопс, пырей, овсяница и др.) — естественными ре­ зерватами инфекции. Кроме того, на станции ежегодно изучаются и размножаются на одном поле десятки тысяч образцов озимой и яровой пшеницы, ржи, эгилопсов и других зерновых из мировой коллекции ВИР. Отдельные из них в годы эпифитотии полностью поражаются мицелиями грибка и превращаются в сильные источники инфекции.

Прилегающая к станции территория естественного ценоза эгилоп­ сов (Джалган) и других злаков (пырей, костер) создает высокий инфек­ ционный фон для развития грибов и позволяет дать достоверную оценку устойчивости к грибным болезням [4; 5]. Многие сорта, признанные в других регионах относительно устойчивыми, в условиях Дагестана оказываются восприимчивыми [6].

В качестве исходного материала для исследования нами были привлечено более 1216 сортообразцов тритикале различного геномного состава и происхождения из мировой коллекции Всероссийского инсти­ тута растениеводства (ВИР) им. Н. И. Вавилова. Оценка устойчивости к желтей ржавчине проводилась по методике ВИР [7].

В целях сравнительного анализа проведена оценка сортообразцов мягкой и твердой пшеницы, культурной и дикорастущей ржи и других видов, которые участвовали в создании различных форм тритикале. Привлекались также известные районированные и перспективные сорта из мировой коллекции пшеницы и ржи.

Всего в полевых условиях оценены 1216 образцов тритикале раз­ ного уровня плоидности и происхождения. Большую часть среди них составляют гексаплоиды (1040), в том числе 571 озимого и полуозимого образа жизни. Из последних по происхождению значительную долю (169 образцов) занимает материал ДОС ВИР, на втором месте — трити­ кале из Украины (60 — Харьковская, Одесская, Киевская области), на третьем — Белоруссии (36).

В пределах 20-25 образцов получены из Венгрии и Польши. При­ мерно столько же происходят из Московской, Ленинградской, Воро­ нежской, Ростовской областей, Краснодарского и Ставропольского кра­ ев. От 5 до 15 сортообразцов — из Новосибирской и Омской областей,

121

Алтайского края, Молдовы, Азербайджана, Грузии, Чехословакии, Германии, Румынии, Болгарии, Франции, Канады.

Яровых оценено 470 образцов. Подавляющее большинство (367) из них происходят из Мексики (CYMMIT). Многие тритикале, получен­ ные из других стран (США, Канада, Бразилия, Чили, Эфиопия, Индия, Португалия, Италия, Греция и пр.), также в основе своей имеют мекси­ канское происхождение. Среди октоплоидов (всего 129) значительную долю занимают образцы из Московской области (160). Далее — из Швеции (16), Дагестана (10), Украины (5), Германии (5). Все тетраплоиды (47) созданы на Дагестанской опытной станции ВИР.

Подавляющее большинство амфидиплоидов имеет сложное про­ исхождение. Первичных форм, полученных от скрещивания пшеницы и ржи и не подвергшихся в дальнейшем сложной ступенчатой гибридиза­ ции и отбору, — не более 5 %.

Все первичные гексаплоиды получены на основе тетраплоидных пшениц (Т. durum, Т. persicum, Т. dicoccum, Т. turgidum, T. timopheevii и

др.) и соответственно имеют геномную формулу AABBRR. Новые вто­ ричные гексаплоиды, выщепляющиеся после скрещиваний первичных гексаплоидов с мягкой пшеницей или с октоплоидными тритикале, по­ лученными с участием последних, в своем кариотипе также сохраняют геномный состав AABBRR. Здесь, в отличие от первичных, геномы АА и ВВ несут информацию и от мягкой пшеницы.

Результаты и обсуждение. Первые пустулы спороношения на листьях тритикале в условиях Дагестанской опытной станции проявля­ ются обычно во второй половине мая. В это время у большей части сор­ тообразцов завершается фаза колошения. Максимум развития болезни совпадает с фазой налива зерна, что сказывается, как правило, на сни­ жении массы 1000 зерен.

В целом сортообразцы тритикале показывают слабую восприим­ чивость к бурой ржавчине. Среди них /3 образцов характеризуются ус­ тойчивостью (7 и выше баллов) (таблица).

Оценка устойчивости набора известных районированных сортов и отдельных образцов и видов пшеницы, на основе которых получены тритикале (Безостая 1, Мироновская 808, Полукарликовая 49, Мичуринка, Дербентская черноколосая, Т. dicoccum, T. persicum, T. timopheevii и

др.) показала, что подавляющее большинство их в годы эпифитотии по­ падает в группу высоковосприимчивых (1,3 балла). Устойчивыми среди них (7 и более баллов) оказываются только 15 % (таблица).

Еще меньшей устойчивостью характеризовались известные сорта ржи (Харьковская 55, Харьковская 60, Саратовская 4, Саратовская 7, Петкус короткостебельный, Чулпан, Малыш, Белта и др.). Оценку 7 баллов и более среди них получили только 8,2 % образцов.

122

Распределение коллекции тритикале по устойчивости к бурой ржавчине в сравнении с пшеницей и рожью

Таким образом, можно сделать вывод: несмотря на высокую вос­ приимчивость родительских форм пшеницы и ржи, амфидиплоидные гибриды между ними получаются относительно устойчивыми к бурой ржавчине.

Бурая листовая ржавчина (Puccinia recondita Rob. ex Desm.) одна из широко распространенных и часто проявляемых на растениях пше­ ницы, ржи и других злаков болезней. Установлено, что возбудитель яв­ ляется полиморфным видом, состоящим из узкоспециализированных рас, поражающих только одни сорта (вирулентные) и не поражающие другие (авирулентные). Расы гриба, паразитирующие на пшенице, объе­ диняются систематиками в подвид P. recondita sp. tritici N. naum., на ржи

— подвид sp. secales. Errik. et Henn. Установлено, что промежуточным хозяином для sp. Tritici — является василистник малый (Thalictrum mi­ nus) и равноплодник (Isopyrum). У подвида Secales эпидиальная стадия протекает большей частью на отдельных видах кривоцвета (Anchusa) [8;

9].

По-видимому, на растениях тритикале в условиях Дагестанской опытной станции паразитируют расы бурой ржавчины подвида tritici. Иммунно-химические вещества, вырабатываемые пшеничными генами, подавляет развитие клонов грибка, специализирующихся на ржи.

В свою очередь, генетическая система ржи также в определенной степени тормозит функционирование на тритикале рас, специализиро­ вавшихся на пшенице. Об этом свидетельствует резкое повышение ус­ тойчивости тритикале на тетраплоидном уровне, где количество хромо­ сом пшеницы и ржи находится в одинаковом соотношении.

Вместе с тем, мы не исключаем возможность развития со време­ нем на тритикале вирулентных рас подвида Secales при более широком распространении в регионе ржи и тритикале, особенно тетраплоидного уровня.

123

Интересно отметить, что в наших исследованиях при скрещива­ нии таких устойчивых сортов пшеницы как Magnif, Klein 33, Weichenstephan и других с сортами ржи среди устойчивых растений от­ мечались отдельные сильно пораженные, морфологически не отличаю­ щиеся от остальных биотипы. И, наоборот, у гибридов относительно восприимчивых сортов (Безостая 1, Мироновская 808 и др.) в массе по­ раженных растений можно было выявить и не затронутые инфекцией. При дальнейшем удвоении числа хромосом у амфидиплоидов также в еще более широкой амплитуде наблюдались как устойчивые, так и вос­ приимчивые. Нередко можно было наблюдать, что у очень устойчивых биотипов показатели продуктивности растений и качества зерна оказа­ лись хуже выраженными, чем у относительно восприимчивых. Такая неоднородность пшенично-ржаных гибридов и в последующем амфи­ диплоидов может быть объяснена известной гетерозиготностью ржи,

Среди озимых гексаплоидов и октоплоидов у большей части им­ мунность обусловлена участием в их происхождении многолетних ви­ дов ржи S. montanum и S. Kuprijanovii. Как известно, на базе этих видов созданы сорта ржи культурного типа и многолетнего образа жизни, ха­ рактеризующейся высокой устойчивостью к комплексу грибных болез­

в мире гексаплоидные тритикале получены в начале 30-х годов прошло­ го века А. И. Державиным с использованием вида S. montanum и его гибридов с культурной рожью, почти все образцы из Ставропольского края имеют в родословной многолетнюю рожь [10; 11].

В происхождении дагестанских тритикале — ПРАГ 48/5, 49/5, 50/1, 53/1, 57/1, 59/3, 60/2, 95, ТГИ 9/1 и Докучаевского кормового — также участвуют многолетние виды ржи или амфидиплоиды Держави­ на.

Абсолютной устойчивостью к бурой ржавчине и другим грибным болезням обладают линии ПРАГ 50, созданные на ДОС ВИР путем скрещивания вида T. timopheevii с сортом многолетней ржи Первенец.

Высокая устойчивость ряда форм тритикале может быть объясне­ на сочетанием в одном генотипе неаллельных генов пшеницы и ржи, которые не дают развиваться клонам грибов как sp. Tritic, так и sp. Secales.

Выводы. В целом генетическая коллекция тритикале характери­ зуется относительной устойчивостью к бурой ржавчине.

Большей устойчивостью выделяются образцы тритикале, получен­ ные с участием многолетних видов ржи S. montanum и S. Kuprijanovii и

пшеницы T. timopheevii.

124

По устойчивости к бурой ржавчине тритикале в целом существенно превосходит как пшеницу, так и рожь.

Литература

1.Жученко А. А. Мобилизация генетических ресурсов цветковых растений на ос­ нове их идентификации и систематизации. - М., 2012. - 584 с.

2.Вавилов Н. И. Проблемы иммунитета культурных растений // Избр. труды. Т. 4.

-М.-Л. : Наука, 1964. - 519 с.

3.Кривченко В. И. Селекция растений на устойчивость к болезням и проблема до­ норов // Генетические ресурсы и селекция растений на устойчивость к болез­ ням, вредителям и абиотическим факторам среды. Материалы IX конгресса

ЕУКАРПИА. - Л. : ВИР, 1981. -С. 85-97.

4. Устойчивость гексаплоидных тритикале к желтой ржавчине в Дагестане / К. У. Куркиев, У. К. Куркиев, Н. С. Керимов, С. К. Темирбекова // Защита и ка­ рантин растений. - 2009. - № 4. - С. 41.

5.Полевая устойчивость сортообразцов гексаплоидной тритикале к Рисаша striiformis west. в условиях южно-плоскостной зоны Дагестана / К. У. Куркиев, У. К. Куркиев, С. К. Темирбекова, М. Х. Гаджимагомедова // Фундаментальные и прикладные исследования в биоорганическом сельском хозяйстве России, СНГ и ЕС. Материалы докладов, сообщений. ВНИИФ. - 2016. - С. 167-174.

6.Пшеницы мира / Под ред. В. Ф. Дорофеева. - Л. : Колос, 1976. - 487 с.

7.Пополнение, сохранение в живом виде и изучение мировой коллекции пшениц эгилопса и тритикале. Методические указания. - СПб, 1999. - 83 с.

8.Берлянд-Кожевников В. М. Сопряженная эволюция растения-хозяина и парази­ та и селекция пшеницы на устойчивость к бурой ржавчине // Генетика и селек­ ция болезнеустойчивых сортов. - М. : Наука, 1974. - С. 17-40.

9.Михайлова Л. А. Устойчивость пшеницы к бурой ржавчине // Идентифициро­ ванный генофонд растений и селекция. - СПб, 2005. - С. 513-526.

10.Державин А. И. Выведение многолетних сортов пшеницы и других растений // Селекция и семеноводство. - № 9. - 1936. - С. 20-24.

11.Куркиев У. К. Актуальные проблемы селекции тритикале и создание нового ис­ ходного материала // Труды по прикл. бот., ген. и сел. Т. 158. - СПб. : ВИР, 2000. - С. 44-58.

FIELD RESISTANCE TRITICALE, WHEAT AND RYE

TO THE PATHOGEN BROWN RUST

Kurkiev K. U., Kurkiev U. K., Temirbekova S. K.

For a comparative analysis evaluatedfield-resistance exciter Tieliu brown rust (Puccinia recondita) have varietal triticale samples, soft, durum wheat, cultivated and wild rye and other species that have participated in the creation o f a new cereal. The work was con­ ducted in the coastal zone o f the Southern Dagestan, where there are favorable conditions for the development o ffungal diseases, including rust and brown. The whole collection of triticale is characterized by a relative resistance to leaf rust. Most allocate sustainability forms triticale obtained with perennial species and rye Secale montanum Secale Kuprijanovii and wheat Triticum timopheevii. In terms o f resistance to leafrust triticale is much greater than wheat and rye.

Keywords: triticale, wheat, rye, stability, brown rust.

125