Russian Federation
Russian Federation
GRNTI 68.01 Общие вопросы сельского хозяйства
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.
winter rye, variety, selection stages, brown and stem rust, climatic factors, immunological characteristic, correlation analysis
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. Kedrova L.I. Ozimaya rozh v Severo-Vostochnom regione Rossii. [Winter rye in the North-Eastern region of Russia]. Kirov: NIISKh Severo-Vostoka, 2000. P. 158.
2. Shchekleina L.M., Kobylyanskiy V.D., Kedrova L.I., Sheshegova T.K. Vredonosnost steblevoy i buroy rzhavchiny na Severo-Vostoke Nechernozemya Rossii. // Zdorove - pitanie - biologicheskie resursy: materialy Mezhdunar. nauchn.-prakt. konf. (Harmfulness of stem and brown rust in the North-East of the non-black Earth Region of Russia. // Health - nutrition - biological resources: proceedings of International scientific and practical conference). Kirov: NIISKh Severo-Vostoka, 2002. Vol. 1. P. 355-362.
3. Kobylyanskiy V.D., Korolova L.A. Metodicheskie ukazaniya po selektsii ozimoy rzhi na ustoychivost k gribnym boleznyam. [Guidelines for the selection of winter rye for resistance to fungal diseases. Academy of Agricultural Sciences]. VASKhNIL: VIR, 1977. P. 26.
4. Metodika gosudarstvennogo sortoispytaniya selskokhozyaystvennykh kultur. [Methods of state variety testing of agricultural crops]. M.: Kolos, 1985. Issue 2. Ch. 2. P. 230.
5. Geshele E.E. Osnovy fitopatologicheskoy otsenki v selektsii rasteniy. [Basics of phytopathological assessment in plant breeding]. M.: Kolos, 1978. P. 206.
6. Chirkov Yu.I. Agrometeorologiya: ucheb. pererab. i dop. [Agrometeorology: studies. Revised and added]. L.: Gidrometeoizdat, 1986. P. 296.
7. Goncharova E.A. Strategy of diagnosis and prediction of the stability of agricultural plants to weather and climate anomalies. [Strategiya diagnostiki i prognoza ustoychivosti selskokhozyaystvennykh rasteniy k pogodno-klimaticheskim anomaliyam]. // Selskokhozyaystvennaya biologiya. - Agricultural Biology. 2011. Vol. 1. P. 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. P. 305-332.
10. Kekalo A.Yu., Nemchenko V.V., Zargaryan N.YU., Tsypysheva M.YU. // Zaschita zernovykh kultur ot bolezney. [Protection of grain crops from diseases]. Kurtamysh: OOO “Kurtamyshskaya tipografiya”, 2017. P. 172.
11. Sanin S.S., Sokolov E.A., Cherkashin V.N. Bolezni zernovykh kolosovykh kultur: rekomendatsii po provedeniyu fitosanitarnogo monitoringa. [Diseases of cereal crops: recommendations for phytosanitary monitoring]. M.: FGNU “Rosinformagrotekh”, 2010. P. 140.
12. Solodukhina O.V. Vyyavlenie genov rasospetsificheskoy ustoychivosti k buroy rzhavchine sredi sortov rzhi. // Trudy po prikladnoy botanike, genetike i selektsii. [Identification of genes of rasospecific resistance to brown rust among rye varieties. // Proceedings on applied botany, genetics and selection). L., 1993. Vol. 147. P. 8-13.
13. Kobylyanskiy V.D., Solodukhina O.V. The use of donors of valuable traits of plants in the selection of new varieties of winter rye. [Ispolzovanie donorov tsennykh priznakov rasteniy v selektsii novykh sortov ozimoy rzhi]. // Dostizhenie nauki i tekhniki APK. - Achievement of science and technology of agriculture. 2015. Vol.29. № 7. P. 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.
