Оценка коллекции яровой мягкой пшеницы и линий с генами SR на устойчивость к стеблевой ржавчине в условиях южной лесостепи западной Сибири (стр. 1 )

На правах рукописи

Левшунов

Максим Александрович

ОЦЕНКА КОЛЛЕКЦИИ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ И ЛИНИЙ С ГЕНАМИ SR НА УСТОЙЧИВОСТЬ К СТЕБЛЕВОЙ РЖАВЧИНЕ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

06.01.05 – селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Тюмень - 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет им. »

Научный руководитель:	доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Официальные оппоненты:	доктор сельскохозяйственных наук, профессор Тюменского ГАСУ
	кандидат с.-х. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории селекции яровой мягкой пшеницы Сибирского НИИСХ
Ведущая организация:	Челябинский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Защита состоится 5 июня 2012 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 220.064.02 при Тюменской государственной сельскохозяйственной академии.

Адрес академии: .

Тел./факс: (3452) ; Е-mail: *****@***ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменской государственной сельскохозяйственной академии.

Автореферат разослан «3» мая 2012 г.

Ученый секретарь Литвиненко

диссертационного совета Наталья Владимировна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Западная Сибирь является одним из ведущих регионов страны по производству высококачественного зерна пшеницы. Однако здесь отмечаются значительные колебания урожайности зерна по годам, и одной из основных причин этого являются эпифитотии болезней с воздушно-капельной инфекцией. В последние годы, наряду с традиционными болезнями (бурая ржавчина, септориоз, пыльная головня и др.), возросла угроза эпифитотий стеблевой ржавчины, потери урожая зерна от которой могут достигать до 50% и выше (Койшибаев, 2002, Шаманин и др., 2010).

В 1999 году в Уганде было впервые отмечено поражение стеблевой ржавчиной генотипов с геном Sr31, которые до того времени были устойчивыми. Данный единичный случай оповестил мир о появлении новой агрессивной расы стеблевой ржавчины, получившей имя Ug99. В настоящее время данная раса обнаружена в странах Ближнего Востока и продолжает миграцию в направлении среднеазиатских стран (Singh, 2008). Существует вероятность заноса данной расы через Казахстан на территорию Западной Сибири. Поиск источников устойчивости в качестве исходного материала для селекции яровой мягкой пшеницы на устойчивость к стеблевой ржавчине в условиях региона является актуальной проблемой, что и определило цель и задачи исследований. Исследования проводились в рамках международной программы Казахстанско-Сибирской сети улучшения пшеницы (КАСИБ), по проекту «Международного центра улучшения кукурузы и пшеницы» (СИММИТ) и в соответствии с программой НИР ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. (№ государственной регистрации 01.2.).

Цель исследований - создание коллекции источников устойчивости к стеблевой ржавчине и выявление эффективных генов Sr для селекции яровой мягкой пшеницы в условиях Западной Сибири.

Задачи исследований:

· Оценить коллекцию и селекционные линии яровой мягкой пшеницы на устойчивость к стеблевой ржавчине и выделить устойчивые образцы.

· Выявить наиболее эффективные по устойчивости к стеблевой ржавчине гены Sr.

· Провести мониторинг рас стеблевой ржавчины в Омской области.

· Оценить селекционные линии, устойчивые к стеблевой ржавчине, по хозяйственно-ценным признакам.

· Определить коэффициенты корреляции между степенью поражения стеблевой ржавчиной и количеством белка, клейковины.

· Рекомендовать селекционной практике выделенные источники устойчивости к стеблевой ржавчине и эффективные гены Sr.

Научная новизна работы. Впервые получены результаты оценки коллекции яровой мягкой пшеницы по устойчивости к стеблевой ржавчине в условиях Западной Сибири и параллельно к вирулентной расе Ug 99 в Кении (Африка), выявлены источники и устойчивые перспективные селекционные линии, установлены эффективные по устойчивости к западносибирской популяции рас стеблевой ржавчины гены Sr. Установлена отрицательная сопряженность между степенью поражения стеблевой ржавчиной и содержанием белка, клейковины в зерне.

Практическая значимость и реализация результатов исследований.

Сформированная коллекция источников устойчивости к стеблевой ржавчине и выделенные линии с комплексом хозяйственно–ценных признаков переданы участникам международной программы КАСИБ (селекционные учреждении Западной Сибири, Южного Урала, Поволжья и Казахстана) для использования в селекционном процессе. Рекомендованы эффективные гены Sr.

Положения выносимые на защиту:

- Выявленные эффективные гены Sr устойчивости мягкой пшеницы к местной популяции рас стеблевой ржавчины P. graminis f.sp. tritici в зоне южной лесостепи Западной Сибири.

- Сформированная коллекция источников устойчивости к стеблевой ржавчине яровой мягкой пшеницы и селекционные линии с комплексом хозяйственно-ценных признаков.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на международных конференциях (Омск, 2009; Челябинск, 2010; Новосибирск, 2011), на Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Минсельхоза России (ОмГАУ, Новосибирский ГАУ, Орел ГАУ, 2010), на Всероссийском конкурсе У. М.Н. И.К. (Омск, 2011) и опубликованы в 13 - ти работах, в том числе три работы опубликованы в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Личный вклад соискателя. Планирование, разработка методики исследований, проведение полевых и лабораторных экспериментов, анализ, статистическая обработка, обобщение результатов исследований и написание диссертации, проведены при непосредственном личном участии диссертанта.

Объём и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 123 страницах печатного текста, содержит введение, 5 глав, выводы, предложения для селекционной практики; включает 22 таблицы, 6 рисунков, 10 приложений. Библиографический список включает 135 источников, в т. ч. 35 – на иностранных языках.

Содержание работы

1 Обзор литературы

В главе дан обзор и анализ литературных данных, посвященных проблеме устойчивости яровой мягкой пшеницы к стеблевой ржавчине, и описана роль исходного материала для селекции на устойчивость.

2 Условия, материал и методика проведения исследований

Экспериментальная часть работы проводилась в течение гг. на опытном поле ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. , расположенном в южной лесостепи Омской области. Почвы опытного участка – лугово-чернозёмные, среднегумусовые, выщелоченные, с характерным глубинным осолонцеванием. Гранулометрический состав почв среднесуглинистый и легкосуглинистый с выраженной фракцией мелкого песка (Агроклиматические ресурсы Омской области., 1971). Годы исследований имели существенные различия по температурному режиму, выпадению осадков и их распределению, что позволило оценить экспериментальный материал в характерных для региона погодных условиях.

Объектом исследования служили:

В гг. питомник линий с различными генами Sr (всего 115), которые были получены в рамках программы сотрудничества с СИММИТ.

В 2009 г. на устойчивость к стеблевой ржавчине оценили западносибирскую коллекцию, сформированную из сортов и линий яровой мягкой пшеницы, предоставленных отделом растительных ресурсов СибНИИРС СО Россельхозакадемии – 164 образца. Параллельно сотрудниками СИММИТ данная коллекция, селекционные линии ОмГАУ и питомника КАСИБ оценивались на устойчивость к вирулентной расе Ug 99 в национальном институте фитопатологии в Кении (Африка).

В гг. изучаемый коллекционный питомник состоял только из сортов и линий, выделенных по устойчивости к вирулентной расе Ug 99.

Выделенные по устойчивости к стеблевой ржавчине селекционные линии высевали в 4-х кратной повторности.

В качестве стандартов использованы сорта, рекомендованные Госкомиссией по сортоиспытанию в Омской области для каждой группы спелости: среднеранний – Памяти Азиева; среднеспелый – Омская 29; среднепоздний – Омская 35.

Посев проводили сеялкой ССФК – 7. Норма высева – 500 всхожих зерен на 1 м2. Глубина заделки семян 5-6 см. Площадь делянки 2 м2. Образцы высевали рендомизироваными блоками.

Линии с генами Sr и сформированную по устойчивости к вирулентной расе Ug 99 коллекцию высевали вручную, каждую линию по 2 рядка длиной 1 м, через 10 номеров размещали стандарт устойчивости к стеблевой ржавчине – сорт Омская 37 и восприимчивости – Чернява 13.

Фенологические наблюдения проводили по методике государственного сортоиспытания с.-х. культур (М., 1985).

Содержание белка и клейковины в зерне определяли на ИНФРАЛЮМе.

Степень поражения растений стеблевой ржавчиной оценивали по шкале (Peterson R.F. et. al, 1948). Тип поражения оценивается по международной методике, имеющей буквенную систему обозначения: R-устойчивый, TR- высоко устойчивый, MR- умеренно устойчивый, MS – умеренно восприимчивый, M – перекрывание (MR и MS), MSS – умеренно восприимчивый, близок к восприимчивому, S – восприимчивый.

Дифференциация патотипов P. graminis f.sp. tritici была проведена в Научно-исследовательском институте проблем биологической безопасности (Республика Казахстан) по методике, разработанной A. P. Roelfs и J. W.Martens (1988), дополненой Сбор спор стеблевой ржавчины проведен на опытном поле ОмГАУ.

Оценка устойчивости / восприимчивости образцов к патотипам расы Ug99 на стадии проростков проведена сотрудниками СИММИТ: к типу R относили реакции 0, 1, 2, к типу S – реакция восприимчивости в 3 и 4 балла.

Статистическую обработку результатов исследования проводили по методике (1985) на персональном компьютере с использованием пакета прикладных программ "Agros 2.09" и программы Microsoft Excel.

3 Мониторинг стеблевой ржавчины в условиях южной лесостепи Западной Сибири

Оценка устойчивости к стеблевой ржавчине линий с генами Sr в условиях южной лесостепи Западной Сибири. На основании оценки устойчивости и степени поражения набора линий с идентифицированными генами, определены наиболее эффективные по устойчивости гены Sr к популяции P. graminis f. sp. tritici распространенной в Западной Сибири.

В табл. 1 представлены иммунные к стеблевой ржавчине P. graminis f. sp. tritici линии с генами: Sr9e, Sr24, Sr25, Sr26, Sr27, Sr31, Sr33, Sr35, Sr36, Sr38, SRDP-2 с группой (пирамидой) генов Sr7a+Sr12+Sr6 и линии с неустановленной генетической природой устойчивости Norm, Debeira, Bacanora, Hidhab, Cham 10.

Таблица 1 – Иммунные к стеблевой ржавчине P. graminis f. sp. tritici линии яровой мягкой пшеницы с генами Sr, опытное поле ОмГАУ

№	Линия	Ген	Поражение стеблевой ржавчиной, %, тип поражения
2009 г.	2010 г.	2011 г.
	Омская 37 (ст.устойчивости)	-	10MR	0R	5MR
	Чернява 13 (ст. восприимчивости)	-	80S	40MS	80MSS
1	LcSr24Ag	Sr24	0R	0R	0R
2	Sr 24 (Agent)/9*LMPG	Sr24	0R	0R	0R
3	Super Seri	Sr25	0R	0R	0R
4	Sr 26/9*LMPG	Sr26	0R	0R	0R
6	Coroong	Sr27	0R	0R	0R

Продолжение таблицы 1