УДК 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
ГРНТИ 68.03 Сельскохозяйственная биология
Цель работы – оценить распространенность и развитие бурой ржавчины ржи во времени, определить ее вредоносность на современных сортах и выделить источники устойчивости для дальнейшей селекции. Основные учеты и исследования посевов и возбудителя (Puccinia recondita f. sp. secalis) проводили в период 2001-2017 гг. на центральной экспериментальной базе ФИЦ КазНЦ РАН (Лаишевский район Республики Татарстан). В качестве материала для исследований использовали 70 коллекционных сортообразцов озимой ржи, а также районированные и проходившие государственные сортоиспытания сорта. Анализ многолетней динамики бурой ржавчины в Республике Татарстан показал нарастание распространенности и степени развития болезни в последнее десятилетие по сравнению с предыдущим. Из 17 лет в течение пяти (29,4% лет) заболевание принимало характер эпифитотии, имея распространенность ≥20%. За исследуемый период развитию болезни свойственно чередование возрастания и убывания развития патогена. В результате поражения бурой ржавчиной большей степени снижалась кустистость растений (до 38%), масса зерна с колоса (до 32%) и с растения (до 42%). Необходим постоянный контроль фитосанитарной обстановки и ограничение вредоносности бурой ржавчины путем создания устойчивых сортов. В результате проведенных исследований подобран генофонд из 11 российских и зарубежных сортов озимой ржи, обладающих высокой и средней устойчивостью к листовой ржавчине, которые представляют практический интерес для селекции.
озимая рожь, патоген, бурая ржавчина, распространенность, степень развития, вредоносность, устойчивость, источник
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. Кадырова Ф. З., Пономарева М.Л., Пономарев С.Н. Проявление признаков продуктивности и экологической устойчивости у новых сортов озимой ржи и гречихи. // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. №4, 2000. С. 6-8.
3. Пономарева М.Л., Пономарев С.Н., Якупова Г.Г., Маннапова Г.С. Потери урожая озимой ржи от комплекса грибных болезней // Владимирский земледелец. 2011. № 2. С. 22-26.
4. Пономарева М.Л., Пономарев С.Н. Селекционная ценность источников устойчивости озимой ржи к группе грибных болезей // Вестник защиты растений. №1. 2000. С. 59-64.
5. Солодухина О.В., Кобылянский В.Д. Принципы стратегии селекции сортов озимой ржи на долговременную устойчивость к грибным болезням // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2011. Т. 168. С. 79-89.
6. Кобылянский В.Д. Солодухина О.В. Вредоносность патогенов ржавчины и мучнистой росы на озимой ржи и стратегия селекции болезнеустойчивых сортов // Идентифицированный генофонд растений и селекция. СПб.: ВНИИР, 2005. С. 572-591.
7. Мiedaner 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, pp 23-35.
8. Крупнов В.А. Стратегия генетической защиты пшеницы от листовой ржавчины в Поволжье // Вестник РАСХН. 1997. № 6. С. 12-15.
9. Болезни зерновых колосовых культур (рекомендации по проведению фитосанитарного мониторинга): научное издание под ред. С.С.Санина - М., ФГНУ «Росинформагротех», 2010. 140 с.
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. Николаев С.В., Зубаирова У.С., Сколотнева Е.С., Орлова Е.А., Афонников Д.А. Системный подход к моделированию развития листостебельных грибных инфекций пшеницы. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2019;23(1):100-109. DOIhttps://doi.org/10.18699/VJ19.468A.
