Введение к работе
Актуальность проблемы. Разрушение природных экосистем. внедрение интенсивных технологий земледелия привели в XX веке к значительному росту вредоносности эаболеваний, вызываемых различными фитопатогенныыи микроорганизмами. Кардинально решить проблему нояно только при переходе к возделыванкп устойчивых к заболеваниям сортов.
Получение таких сортов методами традиционной селекции наталкивается на ряд препятствий главными из которых является высокая изменчивостb фитопатсгенннх микрооргачизмов. трудоемкость и продолжительносгь селекц1онных работ, отсутствие надежных методов и критериев полевей оценки сашщискнего материала. В этой связи в последние годы наблодается значительна;? рост интереса к таким кетрадиционннм подходам, как использсза-ние.клеточных и тканевых культур в селекции растений на устоР чивость к заболеваниям.
ОсноЕными препятствиями, затруднкщими пирское практическое исяользование методов клеточкой селекции, оставтея слабая изученность процессов, протекзлздх в системе патоген-хозяин на клеточном уровне, недостаток информации о механизмах. лезг^их 3 основе роста растительнмх клеток И тканей в присутстэии метаболитов патогена в культуре In vitro, отсутствие разрабстанных критериев и методов отбора устой-вых к забивания:., фста в клеточных популяциях.
В частности, больной теоретический и прачтический интерес представляет изучение системы: возбудитель обыкновенной корневой гнили зерновых - яровая пгеница. Являясь одки» из наиболее распространенных инфекционных ааболеваний пзеккцн и ячменя в зонах сккониинентальній климатом, 'обыкновенная керк^зая гкиль зерновых вызывает екегоднке потери от !5-203 до 502 урозая в основных зернопроизводящих районах мира.
Цель и задачи исследования. Цатьв настоящей работы было изучение особенностей реакции яровой ппеницы на ыетаболиты возбудителя обыкновенной корневой гнили зерновых на разных уровнях организации для последующей разработки технологии отбора устойчивых к заболезание ?опч в культуре клеток а такзе сездан-е исходного материала, перспективного с точки зрэккя дальнейшей сслекции ка устойчивость к заболеваниа для условий Сибири.
Для дсеттаенин поставленной цели необходимо было- регу~ь следующие задачи:
оценить возможность вовлечения в процесс клеточной селекции районированных в Сибири и перспективных к районированию сортов и селекционных линий яровой пшеницы, подобрать условия. обеспечивающие максимальный выход растений-регенерантов в кал-лусной культуре исследуемых генотипов;
изучить особенности взаимодействия различных генотипов яровой пшеницы с возбудителем обыкновенной корневой гнили зерновых на уровне культуры клеток;
разработать методы и критерии отбора, обеспечивание высокую эффективность селекции пшеницы на устойчивость к токсинам возбудителя в каллусной культуре;
провести селекцию различных генотипов яровой шеницы на устойчивость к тока.;;аы возбудителя обыкновенной корневой гнили зерновых в каллусной культуре и получить растения-регене-ранты;
провести лабораторную оценку растений-регенерантов и отобрать линии, перспективные для дальнейшей селекции на устойчивость к патогену.
Научная новизна. Впервые отработана и оптимизирована технология получения морфогенного каллуса для различных генотипов пшеницы, районированных и перспективных к районированию в Сибири. Показано, . чтт индивидуальный подбор розраста акспланга позволяет существенно поеысить частоту морфогенеза в каллусной культуре яровой пшеницы. Впервые проведён сравнительный анализ действия различных образцов культурального фильтрата Н.sativum на контрастные по устойчивости к заболеванип генотипы яровой пшеницы на уровне иктактных растений, изолированных зародышей и каллусных культур. В действии культурального фильтрата выявлены как фитотоксические, так и фитогормональше эффекты, обнаружена связь между полевой устойчивостью к патогену и устойчивостью к токсической компоненте культурального фильтрата в культуре in vitro. Впервые проведено детальное изучение факторов, влияющих на эффективность клеточной селекции яровой пшеницы на устойчивость к токсическим метаболитам возбудителя обыкновенной корневой гнили зерновых. Установлено, что чувствительность к токсинам определяется как генотипическими, так и моойологическими особенностями каллусной ткани, а также вре-менем инкубации на селективной среде. Разработаны метода и критерии отбора, обеспечивающие высокую эффективность селекции
гаєница на устойчивость к токсинам возбудителя з каллусной культуре. Впервые пооведєна клеточная селекция сибирских соп-тов яровой гпеницы на устойчивость к токсическим метаболитам высокопатогенного штамма Н. sativum нз региональной популяции возбудителя ("іііккобєнкой корневой гнилії зернових. Среди полученных в результате селекции растемий-регенерантсв выявлены линии, существенно превосходящее исходную форму по устойчивости К ПаТОГЄЇтУ D ЛабсОаТОСННЗ уСл'ОЗИЯЛ.
Практическая значи;'ость. Разработанная методик- moset бить использована для массоБого скринн!-..а устойчивых к заболеванию генотипоз ппеницы в культура in vitro. Созданные в результате работа новые йогам яровой гкеннцы могут служить основой для создания нсзик сортов, обладающих устойчивость» к обыкновенной керкевей гнили зерновых, что позволит существенна снизить потери урскап от данного заболевания.
Апробация работа. Результати исследования представлены на 6-м І-'евдунасоднсм конгрессе по патологии растений (Мсктреаль. 1993), на научней конференции профессорско-преподавательского состава КрасГАУ (Красноярск, 1993), на заседании ученого совета околого-бнотехнологкческого факультета КрасГАУ.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано семь пабот.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, методической части, результатов и обсуждения. Мзтсоиали диссертации изложены на 165 страницах текста, содержат 19 таблиц, 11 рисунков и 8 фотографий. Библиография содержит 202 источника отечественной ч зарубежкой литературы.