employee
Russian Federation
employee
Russian Federation
employee
Russian Federation
employee
Russian Federation
employee
Russian Federation
employee
Russian Federation
UDK 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
GRNTI 68.03 Сельскохозяйственная биология
The purpose of the work is to assess the prevalence and development of rye brown rust over time, to determine its harmfulness in modern varieties and to identify sources of resistance for further selection. The main counts and studies of crops and the pathogen (Puccinia recondita f. sp. secalis) were carried out in the period 2001-2017 at the central experimental field of “KazSC RAS” (Laishevsky district of the Republic of Tatarstan). As a material for research, 70 collection varieties of winter rye were used, as well as zoned and passed state varietal tests of the variety. An analysis of the long-term dynamics of brown rust in the Republic of Tatarstan showed an increase in the prevalence and degree of development of the disease in the last decade compared to the previous one. Out of 17 years, for five (29.4% of years) the disease assumed the character of epiphytotia, with a prevalence of ≥20%. During the study period, the development of the disease is characterized by an alternation of increase and decrease in the development of the pathogen. As a result of brown rust damage, bushiness of plants decreased to a greater extent (up to 38%), grain weight from an ear (up to 32%) and from a plant (up to 42%). Constant monitoring of the phytosanitary situation and limitation of the harmfulness of brown rust by creating resistant varieties are required. As a result of the research, a gene pool was selected from 11 Russian and foreign winter rye varieties that have high and medium resistance to leaf rust, which are of practical interest for selection.
winter rye, pathogen, brown rust, prevalence, degree of development, harmfulness, resistance, source
Возбудитель бурой или листовой ржавчин ржи (Puccinia dispersa Erikss. et Henning (синоним Puccinia recondita Rob.ex Desm. f. sp. secalis) − один из самых распространенных аэрогенных фитопатогенов, который регулярно появляется во всех странах и зонах возделывания культуры [1]. В Республике Татарстан бурая ржавчина регистрируется почти ежегодно, чему способствуют высокая концентрация посевов колосовых культур и благоприятные погодные условия региона, которые предрасполагают к частым и вредоносным вспышкам болезней.
Листовые заболевания при оптимальных условиях среды для развития и заражения способны в короткий промежуток времени охватить значительную площадь посевов и вызвать эпифитотии. Более или менее значительные эпифитотии бурой ржавчины, приносящие ущерб урожаю зерна озимой ржи, случаются через 3-5 лет [2]. Снижение продуктивности растений в результате поражения этим патогеном происходит за счет уменьшения кущения, массы зерна с колоса и с растения. В меньшей степени страдает озерненность колоса и масса 1000 зерен. Потери урожая каждого растения при максимальном поражении бурой ржавчиной колеблются от 42 до 56% [3].
Пластичность возбудителя бурой ржавчины ржи (P. recondita f. sp. secalis), способность давать несколько уредогенераций за вегетационный период, огромная скорость нарастания инфекции – все это обуславливает высокую вредоносность заболевания [4]. Доля инфекции в патогенном комплексе листового аппарата составляет 67%. В годы эпифитотий поражение достигает 60-80%, потери урожая составляют 20-25%. По данным Чайкина В.В. (2017), в такие годы недобор урожая на посевах короткостебельных восприимчивых форм озимой ржи от поражения бурой ржавчиной достигает 50 %, а на длинностебельных – одной трети. Отмечается, что общая вредоносность патогена в отдельные годы может превышать ущерб, причиняемый возбудителем стеблевой ржавчины вследствие его адаптивности к широкому спектру агроэкологических условий, способности распространяться на больших площадях в течение короткого времени.
Устойчивость может контролироваться как количественно, так и качественно. Эффективную и длительную устойчивость растений к листовым грибным болезням гарантирует только создание сортов, имеющих расоспецифическую и неспецифическую устойчивость. Наряду с этим, этот подход постоянно сопряжен с выявлением вредоносности болезни и с поиском новых генов устойчивости, обеспечивающих сопротивляемость к болезням.
Селекция на устойчивость к листовым инфекциям интегрирована в селекционные программы практически всех селекционных учреждений страны. Разработана методология создания сортов, длительно сохраняющих устойчивость, включающая три возможных направления: создание популяций с моногенной устойчивостью к одной или нескольким болезням, создание популяций с полигенной устойчивостью к одной или нескольким болезням и создание популяций, сочетающих различные типы устойчивости [5].
Продолжительность использования сортов в производстве ограничивается появлением новых биотипов ржавчины, исключение составляют сорта с долговременной устойчивостью. В некоторых старых популяциях ржи существуют отдельные биотипы растений, сохранившие моногенную устойчивость к листовой и стеблевой ржавчине в течение 80-130 и более лет. Долговременную эффективность проявляют гены устойчивости растений в популяциях многолетнего дикорастущего вида Secale montanum Guss. ssp. kuprijanovii (Grossh.) Tvel. (ген Lr5), а также сортов озимой ржи Abruzzi, Lovaszpatonai (ген Lr8), Авангард, Казанская 5+6, Волжанка, Новозыбковская 4 (ген Lr7). Долговременную устойчивость к бурой ржавчине (более 140 лет) обеспечивает ген Lr4, выявленный в первом селекционном сорте Сангасте. Использование в селекции «древних», эволюционно непреодоленных генов делает возможным создание сортов, длительно сохраняющих резистентность к болезням [6]. Тем не менее, долгосрочный успех использования моногенной расоспецифической устойчивости зависит от структуры и динамики популяций листовой ржавчины [7]. Чем большие площади занимает сорт, тем быстрее он отбирает на себя вирулентную компоненту популяции и быстрее теряет устойчивость [8]. Внедряемые в производство сорта должны обладать разными типами и генами устойчивости, способными снижать численность вредного организма. При этом надо исходить из того обстоятельства, что на практике на посевах озимой ржи встречается несколько возбудителей болезней, которые в комплексе могут вызвать значительные потери и при средних уровнях развития.
Цель исследования – оценить распространенность и развитие бурой ржавчины ржи во времени, определить ее вредоносность на современных сортах и выделить источники устойчивости для дальнейшей селекции.
1. Miedaner, T. Effect of leaf rust on yield components of winter rye hybrids and assessment of quantitative resistance / T. Miedaner, U. Sperling // J.Phytopathol. 1995. V.143. № 11/12. P. 725-730.
2. Kadyrova F. Z., Ponomareva M.L., Ponomarev S.N. Proyavlenie priznakov produktivnosti i ekologicheskoy ustoychivosti u novykh sortov ozimoy rzhi i grechikhi. // Doklady Rossiyskoy akademii selskokhozyaystvennykh nauk. (Manifestation of signs of productivity and environmental sustainability in new varieties of winter rye and buckwheat. // Reports of the Russian Academy of Agricultural Sciences). №4 2000. P. 6-8.
3. Ponomareva M.L., Ponomarev S.N., Yakupova G.G., Mannapova G.S. Losses of winter rye harvest from a complex of fungal diseases. [Poteri urozhaya ozimoy rzhi ot kompleksa gribnykh bolezney]. // Vladimirskiy zemledelets. - Vladimir farmer. 2011. № 2. P. 22-26.
4. Ponomareva M.L., Ponomarev S.N. The breeding value of resistance sources of winter rye to the group of fungal diseases. [Selektsionnaya tsennost istochnikov ustoychivosti ozimoy rzhi k gruppe gribnykh bolezey]. // Vestnik zashchity rasteniy. - The herald of plant protection. №1. 2000. P. 59-64.
5. Solodukhina O.V., Kobylyanskiy V.D. The principles of the strategy for breeding of winter rye varieties for long-term resistance to fungal diseases. // Trudy po prikladnoy botanike, genetike i selektsii. [Printsipy strategii selektsii sortov ozimoy rzhi na dolgovremennuyu ustoychivost k gribnym boleznyam. // Scietific articles on Applied Botany, Genetics and Selection]. 2011. Vol. 168. P. 79-89.
6. Kobylyanskiy V.D. Solodukhina O.V. Vredonosnost patogenov rzhavchiny i muchnistoy rosy na ozimoy rzhi i strategiya selektsii bolezneustoychivykh sortov. // Identifitsirovannyy genofond rasteniy i selektsiya. [The harmfulness of pathogens of rust and powdery mildew in winter rye and the strategy of selection of disease-resistant varieties. // Identified plant gene pool and selection]. - SPb.: VNIIR, 2005. P. 572-591.
7. Miedaner T. Klocke B., Flath K., Geiger H.H., Weber W.E. Diversity, spatial variation, and temporal dynamics of virulence in the German leaf rust (Puccinia recondite f. sp. secalis) population in winter rye // European Journal of Plant Pathology. 2012. V. 132, I. 1, P. 23-35.
8. Krupnov V.A. The genetic protection strategy for wheat from leaf rust in the Volga region. [Strategiya geneticheskoy zaschity pshenitsy ot listovoy rzhavchiny v Povolzhe]. // Vestnik RASKhN. - The Herald of RAAS. 1997. № 6. P. 12-15.
9. Bolezni zernovykh kolosovykh kultur (rekomendatsii po provedeniyu fitosanitarnogo monitoringa): nauchnoe izdanie pod red. S.S.Sanina. [Diseases of cereal crops (recommendations for phytosanitary monitoring): scientific publication, edited by S.S. Sanin] - M., FGNU “Rosinformagrotekh”, 2010. P. 140.
10. Mains E.B. Physiologic specialization in leaf rust of wheat (Puccinia triticina Erikss.) / E.B. Mains, H.S. Jackson // Phytopathology. 1926. V. 16. P. 89-120.
11. Nikolaev S.V., Zubairova U.S., Skolotneva E.S., Orlova E.A., Afonnikov D.A. A systematic approach to modeling the development of leafy fungal infections of wheat. [Sistemnyy podkhod k modelirovaniyu razvitiya listostebelnykh gribnykh infektsiy pshenitsy]. Vavilovskiy zhurnal genetiki i selektsii. - Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2019; 23(1): 100-109. DOIhttps://doi.org/10.18699/VJ19.468A.
