Vestnik of Kazan State Agrarian UniversityVestnik of Kazan State Agrarian UniversityВестник Казанского государственного аграрного университета2073-04621910610.12737/article_5a1d93be094416.35124738Сельскохозяйственные наукиСельскохозяйственные наукиPERSPECTIVE INTROGRESSIVE LINES OF SOFT SPRING WHEAT WITH AGROPYRON ELONGATUM GENES SUSTAINABLE TO SEPTORIOUS IN WESTERN SIBERIAПЕРСПЕКТИВНЫЕ ИНТРОГРЕССИВНЫЕ ЛИНИИ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ С ГЕНАМИ AGROPYRON ELONGATUM УСТОЙЧИВЫЕ К СЕПТОРИОЗУ В ЗАПАДНОЙ СИБИРИПлотниковаЛюдмила ЯковлевнаPlotnikovaLyudmila Yakovlevna
БережковаГалина АлександровнаBerezhkovaGalina Aleksandrovnagalya_2495@mail.ruОмский государственный аграрный университет им. А.Г. СтолыпинаOmsk State Agrarian University A. G. Stolypin1233945https://zh-szf.ru/en/nauka/article/19106/view
В Западной Сибири была оценена устойчивость к септориозу образцов пырея удлиненного Agropyron elongatum и интрогрессивных линий яровой мягкой пшеницы с его генами, созданных в Омском государственном аграрном университете. Эксперименты проводили в полевых условиях в лесостепной зоне юга Западной Сибири (г. Омск) в 2013–2016 гг. на ежегодном естественном инфекционном фоне. В 2013 г. проявления септориоза были слабыми, в 2014–2015 – умеренными, а в 2016 г. развилась эпифитотия, приведшая к сильному поражению сортов западносибирской селекции. Образцы A. elongatum проявили иммунитет к болезни. В 2013 г. были выделены 15 перспективных линий пшеницы, проявивших высокую или среднюю устойчивость к грибу Septoria tritici, вызывающему пятнистости листьев, а также Parastagonospora nodorum, поражающему листья и колос. Линии преимущественно входили в среднеспелую или среднепозднюю группы. По результатам четырехлетних экспериментов в контрастных погодных условиях лучшие линии в среднем показали продуктивность более высокую, чем у сортов-стандартов или сравнимую с ними, преимущественно за счет повышенного числа продуктивных стеблей растения и высокой массы 1000 зерен. В период наблюдений отмечено усиление поражения сортов и линий пшеницы возбудителями септориоза, особенно S. tritici. В 2013 г. 8 линий проявили высокую устойчивость к поражению листьев, 10 линий – колоса. Во время эпифитотии 2016 г. устойчивость к S. tritici сохранили только 2 линии. Устойчивость к поражению колоса была более стабильна, в 2016 г. 6 линий были высоко, а 5 – средне устойчивы к Р. nodorum. Две линии проявили высокую устойчивость к септориозу листьев и колоса. Выделенные линии рекомендованы для использования в селекции мягкой пшеницы на устойчивость к болезни.
In Western Siberia, the resistance to septoria was tested for samples of wheatgrass of elongated Agropyron elongatum and introgressive lines of spring soft wheat with its genes, created at Omsk State Agrarian University. The experiments were conducted in the field in the forest-steppe zone of the south of Western Siberia (Omsk) in 2013-2016 on an annual natural infectious background. In 2013, the manifestations of septoriosis were weak, in 2014-2015 - moderate, and in 2016 epiphytoty was spread, which led to a severe defeat of varieties of West Siberian selection. A. elongatum samples showed immunity to the disease. In 2013, 15 promising wheat lines were identified that showed high or medium resistance to the Septoria tritici fungus, causing leaf spotting, and Parastagonospora nodorum, which affects leaves and spikes. The lines were predominantly in the middle or middle groups. According to the results of four-year experiments in contrasting weather conditions, the best lines on average showed higher productivity than, or comparable to, the standard varieties, mainly due to the increased number of productive stems of the plant and a high mass of 1000 grains. During the period of observation, there was an increase in the damage of wheat varieties and lines by the causative agents of Septoria, especially S. tritici. In 2013, 8 lines showed high resistance to leaf damage, 10 lines - ears. During the epiphytosis of 2016 year the resistance to S. tritici retained only 2 lines. The resistance to damage to the ear was more stable, in 2016, 6 lines were high, and 5 - medium resistant to P. nodorum. Two lines showed high resistance to septoriosis of leaves and ear. Dedicated lines are recommended for use in breeding soft wheat for resistance to disease.
Введение. Мягкая пшеница – доминирующая зерновая культура в России. Увеличение валовых сборов зерна пшеницы необходимо для улучшения питания населения, снижения импортозависимости и выхода на внешние зерновые рынки. Одним из путей повышения урожайности культуры является снижение ущерба от болезней. В 90-х гг. ХХ в. основной ущерб посевам пшеницы в регионах России наносили ржавчинные и головневые болезни, мучнистая роса и фузариоз колоса [1]. В последние десятилетия усилилась вредоносность септориоза. В 1980-х гг. эта болезнь локально проявлялась в областях России, но в последние годы широко распространилась и наносит большой ущерб урожаю в Центральном, Центрально-Черноземном, Южном, Северо-Кавказском, Северо-Западном и Западно-Сибирском регионах [2]. При развитии эпифитотии септориоза потери урожая достигают 30–50%, снижаются посевные свойства семян, содержание белка и клейковины, ухудшаются хлебопекарные качества, выход муки из зерна пораженных растений не превышает 60% [3, 4].Септориоз зерновых культур могут вызывать более 15-ти видов септориальных грибов. Соотношение видов патогенов меняется по годам и регионам, но наиболее вредоносными считаются Parastagonospora nodorum (Berk.) Quaedvl. (син. Septoria nodorum (Berk.), телиоморфа Leptosphaeria nodorum E. Mull.), а также Septoria tritici Desm (телиоморфа Mycosphaerella graminicola (Fuckel) J. Schröt.) [5, 6]. S. tritici вызывает пятнистости листьев, а Р. nodorum – листьев и колоса. S. tritici перезимовывает на зараженных с осени растениях пшеницы или диких злаков, а Р. nodorum – на растительных остатках в почве и на стерне. Конидии распространяются с каплями дождя и воздушными потоками, вызывая перезаражение растений. Установлено, что поражение посевов усиливается в благоприятных условиях (частые дожди и умеренные температуры), особенно в зонах бессменного выращивания пшеницы [7, 3]. Создание и широкое использование в производстве устойчивых к болезням сортов считается наиболее выгодным с экономической точки зрения и экологически обоснованным способом защиты растений. Поскольку септориоз вызывают различные виды грибов, то селекцию необходимо вести к разным патогенам, а также придавать сортам групповую устойчивость. Традиционно для защиты растений используют гены устойчивости диких сородичей [7]. В частности, гены вида Aegilops tauschii Coss. были использованы при создании высоко устойчивого к S. tritici сорта мягкой пшеницы KS94U338 [8]. Виды рода Agropyron иммунны ко многим грибным болезням и представляют собой ценные источники генов устойчивости [9]. Однако перенос генов рода Agropyron в геном мягкой пшеницы крайне затруднен в связи с филогенетической отдаленностью видов, поэтому по степени доступности для селекции виды этого рода условно отнесены к третичному генофонду [10]. Дикий вид пырей удлиненный Agropyron elongatum (Host.) Beauv. имеет многолетний образ жизни, обладает высокой резистентностью к грибным болезням, а также абиотическим факторам среды (засухе и экстремальным температурам и т.д.). Ранее в России A. elongatum был использован в качестве источника генов для селекции на зимостойкость, а также устойчивость к ржавчинным болезням и мучнистой росе [11, 12, 13]. Однако для защиты от септориоза гены A. elongatum ранее не использовали.
Санин С.С. Фитосанитарный мониторинг: современное состояние и пути совершенствования: Проблемы оптимизации фитосанитарного состояния растениеводства / С.С. Санин // Сб. тр. Всерос. съезда по защите раст. - С-Пб, 1997. - С. 166-176.Sanin S.S. Fitosanitarnyy monitoring: sovremennoe sostoyanie i puti sovershenstvovaniya: Problemy optimizatsii fitosanitarnogo sostoyaniya rastenievodstva. // Sb. tr. Vseros. sezda po zaschite rast. (Phytosanitary monitoring: current state and improvement ways: Problems of optimization of phytosanitary state of plant growing. / S.S. Sanin // Collection of scientific works of All-Russian Congress on plant protection). - S-Pb, 1997. - P. 166-176.Назарова Л.Н. и др. Эпидемиологическая ситуация по септориозу на пшенице в 2001-2009 годах / Л.Н. Назарова, Л.Г. Корнева, Т.П. Жохова, Т.М. Полякова, С.С. Санин // Защита и карантин растений, 2010 - № 10. - С. 18-20.Nazarova L.N. and others. Epidemiological situation on septoria on wheat in 2001-2009. [Epidemiologicheskaya situatsiya po septoriozu na pshenitse v 2001-2009 godakh]. / L.N. Nazarova, L.G. Korneva, T.P. Zhokhova, T.M. Polyakova, S.S. Sanin // Zaschita i karantin rasteniy. - Protection and quarantine of plants. 2010 - № 10. - P. 18-20.Санин С.С. и др. Прогноз риска развития эпифитотий септориоза листьев и колоса пшеницы / С.С. Санин, Л.Г. Корнева, Т.М. Полякова // Защита и карантин растений .- 2015. - № 3. - С. 33-36.Sanin S.S. and others. The prognosis of epiphytotic septoria development risk of leaf and spike of wheat. [Prognoz riska razvitiya epifitotiy septorioza listev i kolosa pshenitsy]. / S.S. Sanin, L.G. Korneva, T.M. Polyakova // Zaschita i karantin rasteniy. - Protection and quarantine of plants, 2015. - № 3. - P. 33-36.Туренко В.П., Горяинова В.В. Эффективность современных фунгицидов ограничении развития септориоза и мучнистой росы яровой пшеницы / В.П. Туренко, В.В. Горяинова // Растениеводство, - Казань, 2016. - С. 39-41.Turenko V.P., Goryainova V.V. Effectiveness of modern fungicides on the development of septoria and powdery mildew of spring wheat. [Effektivnost sovremennykh fungitsidov ogranichenii razvitiya septorioza i muchnistoy rosy yarovoy pshenitsy]. / V.P. Turenko, V.V. Goryainova // Rastenievodstvo. - Plant growing. 2016. - P. 39-41.Абрамова С.Л. и др. Диагностика фитопатогенных грибов Septoria tritici и Stagonospora nodorum методом FLASH-ПЦР / С.Л. Абрамова, Д.Ю. Рязанцев, Т.М. Воинова, С.К. Завриев // Биоорганическая химия. - 2008. - Т. 34. - № 1. - С. 107-113.Abramova S.L. and others. Diagnostics of phytopathogenic fungi Septoria tritici and Stagonospora nodorum by FLASH-PCR. [Diagnostika fitopatogennykh gribov Septoria tritici i Stagonospora nodorum metodom FLASH-PTsR]. / S.L. Abramova, D.Yu. Ryazantsev, T.M. Voinova, S.K. Zavriev // Bioorganicheskaya khimiya. - Bioorganic chemistry. 2008. - Vol. 34. - №1. - P. 107-113.Торопова Е.Ю. и др. Мониторинг и контроль септориоза пшеницы в Сибири / Е.Ю. Торопова, О.А. Казакова, М.П. Селюк, Е.А. Орлова // АПК России, 2016. - Т. 23. - № 5. - С. 961-968.Toropova E.Yu. and others. Monitoring and control of wheat Septoria in Siberia. [Monitoring i kontrol septorioza pshenitsy v Sibiri]. / E.Yu. Toropova, O.A. Kazakova, M.P. Selyuk, E.A. Orlova // APK Rossii. - AIC of Russia. 2016. - Vol. 23. - №5. - P. 961-968.Gilchrist L. Septoria diseases of wheat. Rome: Bread wheat / L. Gilchrist, H.J. Dubin // Improvement and production, 2002. - P. 273-277.Gilchrist L. Septoria diseases of wheat. Rome: Bread wheat / L. Gilchrist, H.J. Dubin // Improvement and production, 2002. - P. 273-277.Zhang X. et al. Inheritance of Septoria Tritici Blotch Resistance in Winter Wheat / X. Zhang, S. D. Haley, and Y. Jin // Published in Crop Sci. 41:323-326 (2001). - Р. 323-326.Zhang X. et al. Inheritance of Septoria Tritici Blotch Resistance in Winter Wheat / X. Zhang, S. D. Haley, and Y. Jin // Published in Crop Sci. 41:323-326 (2001). - P. 323-326.Lammer D. Utilization of Thynopyrum spp. in Breeding Winter Wheat for Disease resistance, Stress Tolerance, and Perennial Habit / D. Lammer, X. W. Cai, H Li. [et al.] // Increasing Wheat Production in Central Asia through Science and International cooperation: Proc. 1st Central Asian Wheat Conf. -Almaty, Kazakhstan. 10-13 June, 2003. - Almaty, 2005. - P.147-151.Lammer D. Utilization of Thynopyrum spp. in Breeding Winter Wheat for Disease resistance, Stress Tolerance, and Perennial Habit / D. Lammer, X. W. Cai, H Li. [et al.] // Increasing Wheat Production in Central Asia through Science and International cooperation: Proc. 1st Central Asian Wheat Conf. -Almaty, Kazakhstan. 10-13 June, 2003. - Almaty, 2005. - P.147-151.Friebe, В. Compensation indices of radiation-induced wheat- Agropyron elongatum translocations conferring resistance to leaf rust and stem rust. / В. Friebe, J. Jiang, D.R. Knott, B.S. Gill. // Crop Sci., 1994. - V. 34. - P. 400-404.Friebe, B. Compensation indices of radiation-induced wheat- Agropyron elongatum translocations conferring resistance to leaf rust and stem rust. / B. Friebe, J. Jiang, D.R. Knott, B.S. Gill. // Crop Sci., 1994. - V. 34. - P. 400-404.Цицин Н.В. Проблемы отдаленной гибридизации / Н.В. Цицин, В.Ф. Любимова, А.Б. Маслов, М.А. Махалин // Проблемы отдаленной гибридизации - Москва, 1979. - С. 5-20.Tsitsin N.V. Problemy otdalennoy gibridizatsii. [Problems of remote hybridization]. / N.V. Tsitsin, V.F. Lyubimova, A.B. Maslov, M.A. Makhalin - Moskva, 1979. - P. 5-20.Размахнин Е.П. Генофонд пырея сизого как источник расширения биоразнообразия пшеницы / Е.П. Размахнин // Вестник ВОГИС, 2008. - Т. 12. - № 4. -С. 701-709.Razmakhnin E.P. Genotype of grass gray as a source of expansion of wheat biodiversity. [Genofond pyreya sizogo kak istochnik rasshireniya bioraznoobraziya pshenitsy]. / E.P. Razmakhnin // Vestnik VOGIS. - The herald of VOGIS, 2008. - Vol. 12. - №4. - P. 701-709.Sibikeev S.N. Genetic Control for Resistance to Leaf Rust in Wheat-Agropyron lines: Agro 139 and Agro 58 / S.N. Sibikeev, S.A. Voronina, V.A. Krupnov // Theor. Appl. Genet, 1995. - V. 90. - P. 618-620.Sibikeev S.N. Genetic Control for Resistance to Leaf Rust in Wheat-Agropyron lines: Agro 139 and Agro 58 / S.N. Sibikeev, S.A. Voronina, V.A. Krupnov // Theor. Appl. Genet, 1995. - V. 90. - P. 618-620.Плотникова Л.Я. Изменение агрономических свойств пшенично-пырейных гибридов при создании доноров для селекции пшеницы, адаптированных к условиям лесостепной зоны Западной Сибири / Л.Я. Плотникова, С.П. Кузьмина, А.Т. Айдосова, А.И. Дегтярев // Омский научный вестник, 2014. - № 2 (134). - С. 155-159.Plotnikova L.Ya. Change in the agronomic properties of wheat-grassy hybrids when creating donors for wheat selection, adapted to the conditions of the forest-steppe zone of Western Siberia. [Izmenenie agronomicheskikh svoystv pshenichno-pyreynykh gibridov pri sozdanii donorov dlya selektsii pshenitsy, adaptirovannykh k usloviyam lesostepnoy zony Zapadnoy Sibiri]. / L.Ya. Plotnikova, S.P. Kuzmina, A.T. Aydosova, A.I. Degtyarev // Omskiy nauchnyy vestnik. - Omsk scientific herald, 2014. - №2 (134). - P. 155-159.Плотникова Л.Я. Оценка устойчивости к бурой ржавчине и экологической пластичности интрогрессивных линий мягкой пшеницы с генами Аgropyron elongatum / Л. Я. Плотникова, А.Т. Сагендыкова, С.П. Кузьмина // Аграрная Россия, 2016. - № 9. - С. 5-13.Plotnikova L.Ya. Estimation of resistance to brown rust and ecological plasticity of introgressive lines of soft wheat with Agropyron elongatum genes. [Otsenka ustoychivosti k buroy rzhavchine i ekologicheskoy plastichnosti introgressivnykh liniy myagkoy pshenitsy s genami Agropyron elongatum]. / L. Ya. Plotnikova, A.T. Sagendykova, S.P. Kuzmina // Agrarnaya Rossiya. - Agrarian Russia. 2016. - № 9. - P. 5-13.Методика по оценке устойчивости сортов полевых культур к болезням на инфекционных и провокационных фонах / В.А. Захаренко [и др.]. - М.: Россельхозакадемия, 2000. - 88 с.Metodika po otsenke ustoychivosti sortov polevykh kultur k boleznyam na infektsionnykh i provokatsionnykh fonakh. [A technique for assessing the resistance of field crops varieties to diseases on infectious and provocative backgrounds]. / V.A. Zakharenko and others. - M.: Rosselkhozakademiya, 2000. - P. 88.Макаров А.Р., Сницарь А.Е. Влагонакопление и урожай полевых культур в засушливых условиях Западной Сибири / А.Р. Макаров, А.Е. Сницарь - Омск, 2000. - 111 с.Makarov A.R., Snitsar A.E. Vlagonakoplenie i urozhay polevykh kultur v zasushlivykh usloviyakh Zapadnoy Sibiri. [Water accumulation and field crops productivity in arid conditions of Western Siberia]. / A.R. Makarov, A.E. Snitsar - Omsk, 2000. - P. 111.Salina E.F. et al. A Thinopyrum intermedium Chromosome in Bread Wheat Cultivars as a Source of Genes Conferring Resistance to Fungal Diseases / E.F. Salina, I.G. Adonina, E.D. Badaeva et al. // Euphytica, 2015. - V. 204. - P. 91.Salina E.F. et al. A Thinopyrum intermedium Chromosome in Bread Wheat Cultivars as a Source of Genes Conferring Resistance to Fungal Diseases / E.F. Salina, I.G. Adonina, E.D. Badaeva et al. // Euphytica, 2015. - V. 204. - P. 91.Wilson, R.E. Inheritance of resistance to Septoria tritici in wheat. / R.E. Wilson // In A.L. Scharen (ed.) Septoria of cereals. Proc. Workshop, Bozeman, MT. 2-4 Aug. 1983. USDA-ARS Publ. 12. U.S. Gov. Print. Office, Washington, DC, 1985. - Р. 33-35.Wilson, R.E. Inheritance of resistance to Septoria tritici in wheat. / R.E. Wilson // In A.L. Scharen (ed.) Septoria of cereals. Proc. Workshop, Bozeman, MT. 2-4 Aug. 1983. USDA-ARS Publ. 12. U.S. Gov. Print. Office, Washington, DC, 1985. - P. 33-35.Eyal, Z. The Septoria Diseases of Wheat: Concepts and methods of disease management / Z. Eyal, A.L. Scharen, J.M. Prescott, and M. van Ginkel // Mexico, D.F.: CIMMYT, 1987. - P. 54.Eyal, Z. The Septoria Diseases of Wheat: Concepts and methods of disease management / Z. Eyal, A.L. Scharen, J.M. Prescott, and M. van Ginkel // Mexico, D.F.: CIMMYT, 1987. - P. 54.Narvaez, I., and R.M. Caldwell. 1957. Inheritance of resistance to leaf blotch of wheat caused by Septoria tritici. Phytopathology 47:529-530 (Abstr.).Narvaez, I., and R.M. Caldwell. 1957. Inheritance of resistance to leaf blotch of wheat caused by Septoria tritici. Phytopathology 47:529-530 (Abstr.).Шаманин В.П. Общая селекция и сортоведение полевых культур / В.П. Шаманин, А.Ю. Трущенко. - Изд-во ФГБОУ ВПО ОмГАУ, 2007. - 420 с.Shamanin V.P. Obshchaya selektsiya i sortovedenie polevykh kultur. [General selection and variety of field crops]. / V.P. Shamanin, A.Yu. Truschenko. - Izd-vo FGBOU VPO OmGAU, 2007. - P. 420.