Идентификация рас возбудителя ложной мучнистой росы подсолнечника в регионах Северного Кавказа и выделение устойчивого к ним исходного материала для селекции

Актуальность темы

Подсолнечник — ведущая масличная культура в России и многих других странах мира. Серьезным препятствием для получения высоких урожаев подсолнечника зачастую становятся различные болезни. Ложная мучнистая роса, вызываемая облигатным грибным паразитом Plasmopara halstedii (Farl.) Berl. et de Toni, относится к числу наиболее вредоносных. Потери урожая при условиях, благоприятных для развития патогена, могут составлять 50−70%.

По последним данным, в мировой популяции P. halstedii насчитывают 36 патотипов (Gulya, 2007). Из них можно выделить порядка шести-семи рас доминирующих в мире. Так, во Франции доминируют расы 710 и 703, в Германии — 730 и 710. В Италии и Болгарии преобладает раса 700. В Испании, по данным 2000 года, на тот период преобладала раса 310 (50%). В Аргентине доминирует раса 770, а в США — расы 730 и 770.

В России структура популяций этого гриба на подсолнечнике долгое время оставалась практически неизученной со времён выпуска монографии Н. С. Новотельновой (1966), известной во всём мире как лучшая сводка данных по грибу. До начала 80-х годов прошлого века считалось, что на территории бывшего СССР распространена европейская раса 1 (или 100 по современной номенклатуре). Однако сорта подсолнечника, имевшие устойчивость к ней, стали поражаться в те годы в Краснодарском крае (Тихонов, Зайчук, 1984). С созданием линий-дифференциаторов подсолнечника, с помощью которых можно было идентифицировать патотипы гриба, в Краснодарском крае были обнаружены расы 310 и 330, из которых первая встречалась спорадически, а вторая — повсеместно (Антонова и др., 2000). Раса 310 была обнаружена также в Белгородской области. Кроме неё, там были выявлены расы 100, 300 и 730 (Якуткин, Ахтулова, 2002).

С началом 90-х годов XX столетия, когда в Россию начали завозить семенную продукцию подсолнечника иностранных фирм (Франции, Испании, США и других), увеличилась вероятность ввоза новых рас патогена с семенами из-за рубежа. Кроме того, с интенсификацией возделывания подсолнечника и увеличением разнообразия сортимента ускорился естественный процесс сопряжённой эволюции паразита и хозяина, способствующий формированию новых рас. Сложившаяся ситуация потребовала контроля над вирулентностью возбудителя болезни в районах возделывания подсолнечника в России.

Контроль над расовым составом популяции возбудителя болезнинеобходимое условие для успеха селекции подсолнечника на устойчивость к нему. Кроме того, отслеживание процесса расообразования и соотношения рас в популяции дает возможность размещать сорта и гибриды с учетом их устойчивости к биотипу патогена, свойственному данной местности. Это позволяет получать урожаи с минимальными потерями.

Цель и задачи исследований.

Цель работы — дифференцировать расовый состав возбудителя ложной мучнистой росы подсолнечника в регионах Северного Кавказа, определить соотношение рас в отдельных агроценозах, выделить доминирующие и охарактеризовать устойчивость к ним селекционного материала.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи: идентифицировать расы в популяциях Plasmopara halstedii на подсолнечнике в районах Северного Кавказа с применением стандартной международной методикиопределить доминирующие расы в отдельных агроценозах Северного Кавказаизучить особенности проявления заболевания у растений подсолнечника в полевых условиях при раздельном искусственном заражении их разными расами патогенасоставить морфометрические характеристики зооспорангиев Plasmopara halstedii из спороношения на верхней стороне семядольных листьев проростков подсолнечника в одинаковых условиях развитияопределить количество бесполых поколений Plasmopara halstedii, сохраняющих способность к формированию спороношения и заражению, в непрерывном процессе реинокуляций проростков подсолнечникаоценить устойчивость селекционного материала ВНИИМК и сортообразцов коллекции подсолнечника ВИР к основным расам возбудителя ложной мучнистой росы, выявленным на Северном Кавказе.

Научная новизна исследований: впервые выявлено семь рас возбудителя ложной мучнистой росы подсолнечника и показана структура его популяций в 28 агроценозах из 14 районов Краснодарского края, Ростовской области и республики Адыгеяустановлено, что доминирующее положение в большинстве районов занимает раса 330 с преобладанием на отдельных полях рас 710 и 730- указаны районы, где обнаруживаются расы 100, 300 и 310, статус которых определен как незначимый в настоящее времявыявлены районы присутствия расы 700- определены морфометрические характеристики зооспорангиев рас 330, 700, 710 и 730 из спороношения на верхней стороне семядольных листьев проростков подсолнечника в одинаковых условиях развития. Показано отличие расы 710 от остальных, выражающееся в отсутствии зооспорангиев грушевидной формы. Раса 700 существенно отличалась от рас 710 и 730 обилием крупных зооспорангиев грушевидной формы уже в первые сутки их развития.

Основные положения, выносимые на защиту диссертации: расовый состав возбудителя ложной мучнистой росы подсолнечника в регионах Северного Кавказаморфометрические характеристики зооспорангиев разных рас P. halstedii в одинаковых условиях развития на верхней стороне семядольных листьев проростков подсолнечникаособенности проявления ложной мучнистой росы подсолнечника в полевых условиях при искусственном заражении растений разными расами патогенахарактеристика исходного материала подсолнечника по устойчивости к расам 330, 710 и 730.

Практическая значимость работы.

Показано соотношение рас патогена в 28 агроценозах изученных районов и обоснована необходимость проведения раздельной селекции подсолнечника на устойчивость к трем наиболее распространенным в них расам 330, 710 и 730.

Усовершенствована методика оценки селекционного материала.

Выделен селекционный материал подсолнечника, устойчивый к расам 330, 710, 730. На его основе созданы шесть линий четвертого поколения инцухта с комплексной устойчивостью одновременно к трём расам.

Выделен 21 сортообразец подсолнечника коллекции ВИР, комплексно устойчивый к расам 330, 710 и 730, а также образцы, резистентные к отдельным расам. Предложено использовать их в селекции гибридов, устойчивых к болезни.

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 13 работ общим объемом 5,69 п.л., в том числе 3 работы в рекомендованных ВАК РФ изданиях.

Апробация работы.

Диссертационная работа выполнялась в рамках тематического плана научно-исследовательских работ Государственного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур им. B.C. Пустовойта» Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ.

ВНИИМК Россельхозакадемии) по заданию 04.07.01 «Разработать и усовершенствовать новые биохимические методы создания и идентификации генотипов масличных культур с комплексом хозяйственно-ценных признаков», номер государственной регистрации 0120.0 950 164.

Основные результаты исследований доложены на заседаниях методической комиссии ВНИИМК (Краснодар, 2006;2008 гг.) — Третьей международной конференции молодых ученых и специалистов «Актуальные вопросы селекции, технологии и переработки масличных культур» ГНУ ВНИИМК Россельхозакадемии, Краснодар, 28−30 марта 2005 г.- Второй Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов «Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах», Анапа, 2−5 октября 2005 г.- Восьмой региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» КубГАУ, Краснодар, 7−8 декабря 2006 г.- Пятнадцатом Конгрессе Европейских Микологов, Санкт-Петербург, 16−21 сентября 2007 г., втором съезде микологов России (Москва, апрель 2008 г.- Семнадцатой Международной конференции по подсолнечнику, Кордоба, Испания, 8−12 июня 2008 г.

Структура и объем диссертации

.

Диссертационная работа изложена на 145 страницах машинописного текста и состоит из введения, 3 глав, выводов, практических рекомендаций, списка литературы. Включает 24 рисунка, 17 таблиц, 6 приложений. Список использованной литературы насчитывает 294 наименования, в том числе 239 иностранных авторов.

выводы.

1. Впервые в структуре популяции возбудителя ложной мучнистой росы подсолнечника в 28 агроценозах 14-ти районов Краснодарского края, Ростовской области и республики Адыгея, выявлено 7 рас патогена: 100, 300,310,330, 700,710, 730.

2. Повсеместное распространение во всех изученных районах имела раса 330. Она доминировала в 20 из 28 обследованных полей, составив от 40 до 100% выборки изолятов.

3. В Краснодарском крае спорадически встречались расы: 100 (краснодарские поля ВНИИМК, Каневской район), 300 (поля ВНИИМК, Лабинский и Кореновский районы), 310 (поля ВНИИМК, Ленинградский и Выселковский районы). Их особенность — скудное спороношение в условиях искусственного заражения проростков подсолнечника.

4. Раса 700 обнаружена в четырех районах Краснодарского края (поля ВНИИМК, Выселковский, Лабинский и Крыловской районы). В настоящее время ее статус неясен: расширит ли она свой ареал или будет встречаться лишь спорадически и в дальнейшем.

5. Раса 710 найдена в семи обследованных районах Краснодарского края (Выселковском, Лабинском, Каневском, Курганинском, Успенском, и Крыловском и на полях ВНИИМК), а также в Шовгеновском районе республики Адыгея и в Миллеровском Ростовской области.

6. Раса 730 выявлена в пяти районах Краснодарского края (Выселковском, Лабинском, Каневском и Крыловском и на полях ВНИИМК), в Шовгеновском районе республики Адыгея и Миллеровском Ростовской области.

7. В Шовгеновском районе республики Адыгея доминирующее положение занимала раса 710. В Выселковском районе Краснодарского края на отдельных полях преобладали расы 710 и 730.

8. Селекцию подсолнечника на устойчивость к болезни необходимо проводить, используя для искусственного заражения наиболее распространенные и вирулентные в регионе расы 330, 710 и 730.

9. Раса 330 имела наибольший диапазон варьирования индекса отношения длины к ширине зооспорангиев в одинаковых условиях развития на верхней стороне семядольных листьев проростков подсолнечника. Ее доверительный интервал включал в себя пределы варьирования индексов рас 700, 710 и 730.

10. Доверительный интервал индекса отношения длины к ширине зооспорангиев у расы 700 не перекрывался с таковыми у рас 710 и 730, что свидетельствовало о существенных различиях между ними по размерам зооспорангиев.

11. Зооспорангии изученных рас на семядольных листьях проростков подсолнечника имели разнообразную форму: округлую, овальную, лимоновидную, яйцевидную, ланцетовидную и грушевидную. Раса 710 отличалась от других отсутствием зооспорангиев грушевидной формы.

12. В процессе 10−12 непрерывных последовательных реинокуляций гриб не утрачивал способности к заражению. При этом наблюдались различия между отдельными изолятами по количеству зараженных проростков, проявивших спороношение.

13. Анализ признаков проявления заболевания после искусственной инокуляции семян подсолнечника перед посевом отдельно каждым патотипом показал, что раса 330 отличалась от других большим количеством погибших и растений, не превысивших 30 см в высоту и с корзинкой около 3−5 см в диаметрерасы 730 и 700 — большим количеством растений высотой 50−100 см, долго вегетирующих и проходящих все фазы развития, но с недоразвитыми и щуплыми семенами в корзинках. Для расы 710 было характерно большое количество растений со скрытой инфекцией.

14. Установлено, что из образцов подсолнечника коллекции ВИР 21 комплексно устойчив к трем расам патогена (330, 710 и 730), 11 иммунны только к 330, 19 — одновременно к 330 и 730, три — лишь к 710.

15. Выделен селекционный материал, устойчивый к расам 330, 710 и 730. На его основе созданы шесть линий четвертого поколения инцухта с комплексной устойчивостью одновременно к трём расам.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

— проводить отбор на устойчивость селекционного материала к наиболее распространенным в регионе расам возбудителя ложной мучнистой росы подсолнечника 330, 710 и 730;

— использовать выделенный селекционный материал с устойчивостью к расам 330, 710 и 730 для создания родительских линий гибридов подсолнечника;

— в качестве ресурсов устойчивости использовать выделенные сортообразцы коллекции ВИР, имеющие резистентность одновременно к расам 330, 710 и 730: ВИР 160, ВИР 247, ВИР 381, ВИР 387, ВИР 206, ВИР 581, ВИР 632, ВИР 463Л, НА 232 х H. gigantheus, линии НА-89 и Rha-278, а также с номерами по каталогу 2771, 2306, 2644, 3009, 3362, 3246, 3532;

— возделывать гибриды подсолнечника, устойчивые к наиболее распространенным в обследованном регионе расам 330, 710 и 730.