Россия
Россия
ГРНТИ 68.01 Общие вопросы сельского хозяйства
Статья посвящена анализу результатов селекции озимой ржи в ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока за более чем полувековой период исследований. Проанализирована динамика степени поражения бурой и стеблевой ржавчиной и иммунный статус у 9 сортов, созданных в институте в разные периоды (Вятка 2, районирован в 1950 г.; Дымка, 1993 г.; Кировская 89, 1993 г.; Фаленская 4, 1999 г.; Снежана, 2004 г.; Рушник, 2008 г.; Флора, 2010 г.; Графиня, 2015 г; Кипрез – находится на государственном испытании с 2017 г.), и при разном состоянии климатических факторов. Изучение генофонда проходило в 2010-2018 гг. в питомнике конкурсного испытания при естественной инфекционной нагрузке патогенов. Степень поражения индикаторных (восприимчивых) сортов бурой ржавчиной составляла в среднем 41,4%, стеблевой – 71,3%, что по жесткости соответствует среднему и сильному инфекционному фону. Выявлено достоверное (при Р ≥095) снижение степени поражения растений стеблевой ржавчиной при увеличении количества осадков в период «цветение - молочно-восковая спелость» (r = -0,68). При этом более тесная зависимость (r = - 0,74) у сортов III этапа селекции, чем у сортов I и II этапа – r = -0,62 и 0,66, соответственно. Влияние температуры на патогенез обоих видов ржавчины несущественно, хотя и имеет отрицательное значение. В растительно-микробных взаимоотношениях Secale cereale - Puccinia dispersa действие средовых факторов в основном незначимо, за исключением влияния температуры на развитие бурой ржавчины у сортов II этапа селекции (r = -0,51). Среди изучаемого генофонда лишь сорт Снежана характеризуется как устойчивый к бурой ржавчине при степени поражения от 4,0 до 20,0%, а Вятка 2 – среднеустойчивый к стеблевой ржавчине (20,0-35,0%). Данный признак у сорта Снежана может быть детерминирован наличием в его геноме комплексного донора устойчивости Россул (Lr4 и Sr1) из коллекции ВИР, а у сорта Вятка 2 – рецессивно-полигенным типом короткостебельности и интенсивным ростом в критически важные периоды патогенеза P. graminis. Близко к ним по иммунному статусу находится сорт Кировская 89, созданный с участием донора Россиянка (RPd – не идентифицированный ген устойчивости к бурой ржавчине). На сегодняшний день в ряду последовательных этапов селекции отсутствует значимый прогресс по повышению ржавчинноустойчивости сортов озимой ржи. Однако учитывая нарастание ржавчинной инфекции необходимо расширять иммунологические исследования и усиливать селекционную работу в этом направлении.
озимая рожь, сорт, этапы селекции, бурая и стеблевая ржавчина, климатические факторы, иммунологическая характеристика, корреляционный анализ
Виды ржавчины (бурая - Puccinia dispersa Eriks. et Henning и стеблевая - Puccinia graminis Pers. f. sp. secalis Erikss.et Henn.) озимой ржи, наряду со снежной плесенью, являются наиболее экономически значимыми патогенными комплексами в Северо-Восточном регионе НЗ РФ. В Кировской области в период с 1990 по 2000 гг. распространение бурой ржавчины было на уровне 50-100%, а эпифитотийными по обеим формам ржавчины были 1990 г., 2005 г. и 2012 г. При этом в 1990 г. область потеряла половину валового сбора зерна озимой ржи из-за сильнейшего развития ржавчины. Зерно было крайне мелкое и щуплое, например, масса 1000 зёрен у сорта Вятка 2 составила всего 11-12 грамм [1]. В целом частота проявления бурой ржавчины на производственных посевах ржи в Кировской области составляет 5-7 раз за 10 лет при средней вредоносности 10-15%; стеблевой ржавчины – 3-4 раза за 10 лет и вредоносности 20-50%.
Следует отметить, что при сильном развитии бурой ржавчины снижение массы 1000 зерен может достигать 32,3%, продуктивности растений – 55,6%; состояние этих признаков на фоне стеблевой ржавчины снижается на 22,1% и 35,5%, соответственно. Ухудшаются также посевные свойства семян (энергия прорастания, всхожесть), содержание белка и показатель «число падения» [2].
В связи с усилением частоты проявления и повторяемости эпифитотий ржавчинной инфекции в современных условиях сельскохозяйственного производства целью наших исследований был иммунологический анализ ржаных фитоценозов в ряду последовательной селекции озимой ржи и сезонной динамики климатических факторов.
Условия, материалы и методы исследований. Исследования выполнены в 2010-2018 гг. в лаборатории иммунитета и защиты растений ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока. Материалом исследований являлись девять сортов озимой ржи (Вятка 2, Дымка, Кировская 89, Фалёнская 4, Снежана, Рушник, Флора, Графиня и Кипрез) селекции ФАНЦ Северо-Востока, созданные за 68 летний период.
Сорта с учетом используемых в работе методов селекции, исходного материала и года внесения их в Государственный реестр селекционных достижений были сгруппированы в 3 этапа селекции и сортосмены. В первом использованы сорта: Вятка 2 (районирован в 1950 г.), Дымка и Кировская 89 (1993 г.); второй этап селекции представляют сорта Фалёнская 4 (1999 г.), Снежана (2004 г.) и Рушник (2008 г.); третий – Флора (2010 г.), Графиня (2015 г.) и Кипрез, проходящий с 2017 г. государственное сортоиспытание. Изучение их проходило в период с 2010 по 2018 гг. в питомнике конкурсного испытания; площадь делянок – 15 м2, повторность – 6 кратная.
Исследования проводили в соответствии с «Методическими указаниями по селекции озимой ржи на устойчивость к грибным болезням» [3] и «Методикой государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур» [4].
Развитие видов ржавчины учитывали в период их максимального проявления, которое по международной шкале Цадокса (Zadoks J.C.) у бурой ржавчины, как правило, было в межфазный период: 51 (колошение) - 69 (начало цветения), у стеблевой – 69 - 79 (молочно-восковая спелость). Учёты проводили по 2-му и 3-му листу и междоузлию у 10 растений каждого сорта ржи в 2-х повторениях. Степень поражения листовой и стеблевой поверхности определяли по общеизвестным шкалам Т.Д. Страхова и Л.Ф. Русакова. Иммунологическую характеристику сортов озимой ржи давали на основании степени поражения листовой поверхности и междоузлий: отсутствие симптомов болезни – иммунитет, до 10% – высокоустойчивый, до 20% – устойчивый, до 50% – среднеустойчивый, до 80% – восприимчивый, более 80% – высоковосприимчивый [5].
Анализ агрометеорологических условий за период 2010-2018 гг. выполнен по данным Кировского областного центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Для количественной оценки изменения климатических условий и их влияния на развитие бурой и стеблевой ржавчины использовали основные факторы, способствующие интенсивному нарастанию инфекции, – среднесуточную температуру воздуха и количество осадков с 20 мая по 20 июня для бурой ржавчины и с 21 июня по 20 июля – для стеблевой. Использовали также комплексный показатель температурно-влажностного режима – гидротермический коэффициент (ГТК). Характеристику условий увлажнения и температурного фона по состоянию ГТК оценивали по шкале Г.Т.Смолянинова [6], согласно которой величина ГТК > 2,0 соответствует условиям избыточного увлажнения, при ГТК, равной 1,5 – нормальное (достаточное) увлажнение, при ГТК < 1,5 – сухие условия.
Полученный в опытах экспериментальный материал обрабатывали методами вариационного и корреляционного анализа (Доспехов, 1985) с использованием пакета компьютерных программ AGROS (версия 2.07, 1998).
1. Кедрова Л.И. Озимая рожь в Северо-Восточном регионе России. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2000. 158 с.
2. Щеклеина Л.М., Кобылянский В.Д., Кедрова Л.И., Шешегова Т.К. Вредоносность стеблевой и бурой ржавчины на Северо-Востоке Нечерноземья России. // Здоровье - питание - биологические ресурсы: материалы Междунар. научн.-практ. конф. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2002. Т. 1. С. 355-362.
3. Кобылянский В.Д., Королёва Л.А. Методические указания по селекции озимой ржи на устойчивость к грибным болезням. ВАСХНИЛ: ВИР, 1977. 26 с.
4. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М.: Колос, 1985. Вып. 2. Ч. 2. 230 с.
5. Гешеле Э.Э. Основы фитопатологической оценки в селекции растений. М.: Колос, 1978. 206 с.
6. Чирков Ю.И. Агрометеорология: учеб. перераб. и доп. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 296 с.
7. Гончарова Э.А. Стратегия диагностики и прогноза устойчивости сельскохозяйственных растений к погодно-климатическим аномалиям // Сельскохозяйственная биология. 2011. Т. 1. С. 24-31.
8. Mains E.B., Jackson N.S. Physiologic specialization in leaf rust of wheat, Puccinia triticina Erikss // Phytopathology. 1926. №. 16. P. 89-120.
9. Geiger H.H. Aufgaben und Entwick Lungstendenzen der Roggenfor schung und Roggenzuchtung. Berlin. 1982. Bd.198. S.305-332.
10. Кекало А.Ю., Немченко В.В., Заргарян Н.Ю., Цыпышева М.Ю. // Защита зерновых культур от болезней. Куртамыш: ООО «Куртамышская типография», 2017. 172 с.
11. Санин С.С., Соколов Е.А., Черкашин В.Н. Болезни зерновых колосовых культур: рекомендации по проведению фитосанитарного мониторинга. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2010. 140 с.
12. Солодухина О.В. Выявление генов расоспецифической устойчивости к бурой ржавчине среди сортов ржи // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. Л., 1993. Т. 147. С. 8-13.
13. Кобылянский В.Д., Солодухина О.В. Использование доноров ценных признаков растений в селекции новых сортов озимой ржи // Достижение науки и техники АПК. 2015. Т.29. № 7. С. 7-12.
14. Solodukhina O.V., Kobylyansky V.D. Problems of winter rye breeding for resistance to brown and stem rust // In: Proceedings of the EUCARPIA Rye Meeting. Radzikow, 2002. P.217-225.
