кандидат сельскохозяйственных наук;
candidate of agricultural sciences;
доктор биологических наук;
doctor of sciences in biology;
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.
The article is devoted to the analysis of the results of winter rye selection in the Research Center of the North-East for more than half a century of research. The dynamics of the degree of damage by brown and stem rust and the immune status of 9 varieties created at the institute in different periods (Vyatka 2, zoned in 1950; Dymka, 1993; Kirovskaya 89, 1993; Falenskaya 4, 1999; Snezhana, 2004; Rushnik, 2008; Flora, 2010; Grafinya, 2015; Kiprez - has been in state testing since 2017), and with different conditions of climatic factors. Taking into account the selection methods and the source material used in the work, as well as the year of inclusion of varieties in the State Register, they were divided into 3 stages of selection and variety change, 3 varieties in each. The study of the gene pool took place in 2010-2018 in the nursery of the competitive test with the natural infectious load of pathogens. The degree of damage to indicator (susceptible) varieties of brown rust averaged 41.4%, stem - 71.3%, which in terms of hardness corresponds to an average and strong infectious background. A reliable (at P ≥095) decrease in the degree of plant damage by stem rust was revealed with an increase in precipitation during the period of “bloom - milky-wax ripeness” (r = -0.68). At the same time, a closer relationship (r = - 0.74) for the varieties of the third stage of selection than for the varieties of the first and second stages is r = -0.62 and 0.66, respectively. The effect of temperature on the pathogenesis of both types of rust is insignificant, although it has a negative value. In the plant-microbial relationship Secale cereale-Puccinia dispersa, the effect of environmental factors is mostly insignificant, except for the effect of temperature on the development of brown rust in varieties of the second stage of selection (r = -0.51). Among the studied gene pool, only the Snezhana variety is characterized as resistant to leaf rust with a degree of damage ranging from 4.0 to 20.0%, and Vyatka 2 is moderately resistant to stem rust (20.0-35.0%). This trait in the Snezhana variety can be determined by the presence in its genome of the complex resistance donor Rossul (Lr4 and Sr1) from the VIR collection, and in the Vyatka 2 variety - by the recessive-polygenic type of short-stemming and intensive growth during the critical periods of the P. graminis pathogenesis. Close to them in terms of immune status is the Kirovskaya 89 variety, created with the participation of the Russian donor (RPd is an unidentified brown rust resistance gene). To date, in a series of successive stages of breeding, there is no significant progress in increasing the rust resistance of winter rye varieties. However, given the increase in rust infection, it is necessary to expand the immunological studies and strengthen the breeding work in this direction.
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).