Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 5
1.1. Распространение и вредоносность возбудителя сетчатой пятнистости ячменя 10
1.2. Изменчивость популяций возбудителя сетчатой пятнистости ячменя 12
1.3. Ареалы популяций возбудителя сетчатой пятнистости ячменя 14
1.4. Роль половой рекомбинации в изменчивости популяций P. teres 16
1.5. Источники устойчивости ячменя к P. teres 19
1.5.1. Методы выявления устойчивых образцов к P. teres 19
1.5.2. Устойчивость сортообразцов из генцентров происхождения ячменя 22
1.5.3. Устойчивость отечественных и зарубежных сортообразцов ячменя к P. teres 25
1.5.4. Селекционная ценность различных типов устойчивости 28
1.6. Генетика устойчивости ячменя к P. teres 32
1.7. Генетика взаимоотношений в системе патоген-растение-хозяин 39
Глава 2. Материалы и методы
2.1. Материалы 42
2.1.1. Сорта и образцы ячменя , 42
2.1.2. Сбор инфекционного материала и создание коллекции изолятов P. teres 45
2.2. Методы 46
2.2.1.Выделение гриба P. teres в чистую культуру 46
2.2.2.Анализ популяций P. teres по вирулентности к сортам- дифференциаторам 49
2.2.3. Оценка устойчивости сортов и образцов ячменя к возбудителю сетчатой пятнистости51
2.2.3.1. Оценка устойчивости образцов ячменя в лаборатории 52
2.2.3.2. Оценка устойчивости образцов ячменя в поле 52
2.2.4. Методы генетического анализа взаимоотношений в системе H.vulgare - P. teres 56
2.2.4.1. Гибридизация штаммов P. teres 56
2.2.4.2. Создание коллекции моноаскоспоровых изолятовР. teres 56
2.2.4.3. Метод изучения наследования признака вирулентности P. teres в аскоспоровом потомстве 57
2.2.4.4. Гибридологический анализ устойчивости ячменя к возбудителю сетчатой пятнистости 51
2.2.4.4.1. Гибридизация ячменя 57
2.2.4.4.2. Получение семян Fi,F2 58
2.2.4.5. Генетический анализ взаимоотношений в системе ячмень P. teres 59
2.3. Агрометеорологические данные 60
2.4. Статистическая обработка данных 62
Глава 3. Выявление эффективных источников устойчивости ячменя к различным популяциям P. teres 65
3.1. Сравнительный анализ структуры популяции P. teres из Северо-Западного региона России и Финляндии по признаку вирулентности 6У
3.1.1. Обсуждение 77
3.2. Отбор устойчивых образцов ячменя к возбудителю сетчатой пятнистости в лабораторных условиях 80
3.3. Оценка образцов ячменя к возбудителю сетчатой пятнистости на искусственном инфекционном фоне 91
3.3.1.Обсуждение 94
Глава 4. Генетика взаимоотношений в системе хозяин-патоген Н. vulgare - Р, teres 96
4.1. Генетический анализ вирулентности P. teres 96
4.2. Генетика взаимоотношений в системе Н. vulgare-P. teres 114
4.2.1. Обсуждение 118
Выводы 122
Список литературы 124
Приложение 152
- Изменчивость популяций возбудителя сетчатой пятнистости ячменя
- Устойчивость отечественных и зарубежных сортообразцов ячменя к P. teres
- Сбор инфекционного материала и создание коллекции изолятов P. teres
- Отбор устойчивых образцов ячменя к возбудителю сетчатой пятнистости в лабораторных условиях
Введение к работе
Ячмень - одна из древнейших культур, возделываемых человеком. Зерно ячменя широко используется человеком для кормовых, продовольственных и технических целей. Это концентрированный корм для скота и основное сырье для пивоваренной промышленности. Препараты из ячменного солода используют также в хлебопечении в качестве носителей активных амилолитических ферментов при производстве жидких дрожжей. Из зерна ячменя вырабатывают муку ячменную сортовую, которая используется в составе мучных композиций, а также крупы: ячневую и перловую (http: www. ).
В России ячмень распространен практически повсеместно. Посевные площади ячменя в нашей стране составляют в зависимости от года от 8 до 10-12 млн.га. При этом на долю ярового ячменя приходится до 90 % (http: www. ).
Важным резервом повышения урожая ячменя является борьба с болезнями, а также создание и внедрение в производство сортов, устойчивых к инфекционным заболеваниям.
Актуальность работы. В последние годы ухудшилась фитосанитарная обстановка производственных и селекционных посевов ячменя. Существенный урон производству зерна культуры наносят болезни: сетчатая, темно- бурая и полосатая пятнистости, ринхоспориоз, мучнистая роса, септориоз, головневые. Среди них, сетчатая пятнистость ячменя является наиболее распространенным и вредоносным заболеванием.
Возбудитель сетчатой пятнистости листьев Pyrenophora teres f. sp.teres Drechler. [анаморфа Drechslera teres (Sacc.) Shoem. f. teres Smedeg.] адаптирован к различным климатическим условиям, вследствие чего эта болезнь встречается ежегодно во всех регионах культивирования ячменя.
В зависимости от региона эпифитотии в России отмечаются 3-5 раз за 10 лет. Потери урожая ячменя от сетчатой пятнистости могут достигать 20-60% (Обухович, Мицкевич, 1982; Flah et al., 2002; Benbelkacem et al.,2002; Jalli,2004 и др.,).
Наиболее экономичным и экологически чистым методом борьбы с болезнью является селекционно-генетический. Стратегия успешной генетической защиты растений от болезней и, в том числе, ячменя от сетчатой пятнистости, базируется на сведениях о структуре популяций паразитов и наличии генетических коллекций доноров устойчивости. Известно, что устойчивость к возбудителю сетчатой пятнистости детерминирована как олигогенно, так и полигенно. Использование в селекционных программах олигогенов наиболее быстрый и эффективный метод селекции на устойчивость. Генетическое разнообразие устойчивости у возделываемых сортов ячменя предотвращает возникновение и развитие эпифитотии, за счет своевременных сортосмен. Несмотря на то, что изучение генетического контроля ячменя к сетчатой пятнистости за рубежом и в нашей стране проводится, уже на протяжении нескольких десятилетий, в существующей генетической коллекции доноров устойчивости лишь небольшое число генов устойчивости продолжает оставаться высокоэффективными. Отсутствие фундаментальных знаний о механизмах взаимоотношений паразита и хозяина является препятствием эффективной целенаправленной селекции устойчивых к возбудителю сетчатой пятнистости сортов ячменя.
Целью представленной работы является — выявление новых доноров устойчивости ячменя к возбудителю сетчатой пятнистости и характера генетических взаимоотношений в системе Hordeum vulgare - P. teres . В соответствии с указанной целью в задачи исследования входило:
1, Изучить структуру географических популяций P. teres по признаку вирулентности к набору сортов- дифференциаторов;
2. Изучить устойчивость образцов ячменя из мировой коллекции ВИР к различным популяциям патогена в лабораторных и полевых условиях;
3. Определить эффективность источников устойчивости ячменя к различным популяциям возбудителя сетчатой пятнистости;
Выявить штаммы P. teres с различными типами спаривания и создать коллекцию моноаскоспоровых изолятов;
Изучить характер наследования вирулентности к сортам ячменя с известными генами устойчивости;
6. Провести анализ мейотического потомства от скрещивания штаммов P. teres и гибридологический анализ устойчивости ячменя с использованием этих же штаммов.
Научная новизна.
Выявлены 4 новых источника устойчивости ячменя к возбудителю сетчатой пятнистости: к-23874 (Эфиопия), к-19979 (Эфиопия), к-15812 (Китай) и к-15811 (Китай); охарактеризована эффективность их устойчивости к различным географическим популяциям P. teres и определена генетическая детерминация устойчивости.
Впервые, в мировой практике проведены генетические исследования патосистемы И. vulgare - P. teres .
Впервые показано как доминантное, так и рецессивное наследование вирулентности у гриба P. teres к 9 сортам и образцам ячменя с известными генами устойчивости, а также наличие супрессии генов авирулентности. В разных комбинациях скрещивания штаммов P. teres определен различный характер наследования вирулентности к одному и тому же образцу ячменя.
Выявлены случаи моногенного, дигенного и тригенного наследования авирулентности.
Анализ вирулентности мейотического потомства от скрещивания штаммов гриба, использованных в гибридологическом анализе новых источников устойчивости, показал комплементарность генетических систем устойчивости ячменя и вирулентности P. teres .
Практическая значимость результатов.
В качестве доноров устойчивости к P. teres для практической селекции рекомендованы образцы ячменя: к- 23874, к-19979, к- 15812 и к-15811.
Коллекция аскоспоровых изолятов P. teres может быть использована для изучения генотипа устойчивости хозяина фитопатологическим тестом, по характеру расщепления признака вирулентности к устойчивым образцам в мейотическом потомстве гриба. Использование генетически маркированных штаммов гриба возможно также для выявления генетического разнообразия устойчивости у серии источников и доноров.
Для экологического испытания в Северо - Западном и Волго-Вятском регионах Нечерноземной зоны РФ предлагаются следующие устойчивые образцы ячменя: к-27553 (Ставропольский край.), к-30344 (Перу), к-30014 (Перу), к-30532 (Франция), к-30479 (Югославия), к-30320 (Турция), к-30313 (Эфиопия), к-30328 (Перу), к-30338 (Перу), к-30349 (Перу), к-30350 (Перу), к-30351 (Перу), к-ЗОЗЗО (Перу), к-30336 (Перу), к-30343 (Перу), к-23351 (Австралия), к-29577 (Австралия), к-17273 (Австралия), к-18542 (Австралия), к-18552 (Австралия).
Апробация работы и публикация результатов исследования. Результаты исследований представлены на:
I Всероссийском съезде по иммунитету растений к болезням и вредителям (Санкт- Петербург, 2002); международной конференции "Современные проблемы устойчивости зерновых культур к болезням'1 (Санкт- Петербург, 2002); VI международной конференции "Disease Resistance in Plant Pathology" (Чехия, Прага, 2002); научно- теоретической конференции аспирантов и молодых ученых (Санкт- Петербург, 2003); координационном совете по проблемам иммунитета растений к болезням и вредителям (Санкт- Петербург, 2003); конференции аспирантов и молодых ученых" Микология и альгология- 2004" (Москва, 2004); III съезде
ВОГиС (Москва, 2004).
Материалы исследований представлены в 8 печатных работах, 2 находится в печати
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 160 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа иллюстрирована 18 таблицами и 14 рисунками. Библиография включает 275 источника, из них
186 на иностранном языке.
Изменчивость популяций возбудителя сетчатой пятнистости ячменя
Первые сведения о гетерогенности популяций P. teres приведены в работе D.S. Роп (1949). Затем, S. Singh (1962) проверил вирулентность 10 изолятов патогена к 9 сортам ячменя и показал, что клоны из разных географических районов Индии отличаются по вирулентности. Позднее, в работах исследователей из разных стран, были обнаружены сортообразцы ячменя, у которых проявляются альтернативные реакции при заражении различными клонами патогена (Gray, 1966; Tekauz, Buchannen, 1977; Афанасенко, 1978; Bjarko, 1979 и др.). Так, например, в Австралии T.N. Khan и W.J. Boyd (1969), протестировали 17 изолятов гриба к 70 устойчивым и 5 восприимчивым сортам ячменя. В результате этих исследований было выделено 3 расы патогена, различающиеся по вирулентности. Позже, в популяции P. teres из Канады обнаружили 3 биотипа, 2 из которых вызывали типичную сетчатую пятнистость, но различались по вирулентности к сортам Betzes, Fergus, Bonanza, СІ 5791 (Tekauze, Buchannon, 1977). R. Abdelal и др. (1981) протестировал по вирулентности 94 изолята P.teres из Египта к 14 образцам ячменя. Все изоляты были разделены на 9 групп по морфологическим признакам и на 8 физиологических рас. Позднее A. Tekauz (1990) при анализе 219 изолятов из Западной Канады выделил 45 патотипов патогена. Высокая вариабельность патотипов была отмечена в Калифорнии (Steffenson, Webster,1992) и Чехии (Minariкоva,l993). Среди нескольких изолятов возбудителя сетчатой пятнистости из Алжира К. Benbelkacem и др. (2001) выявили различия по вирулентности к набору сортов ячменя. F. Gamba и A. Tekauz (2000, 2001) показали, что 30 изолятов гриба из Уругвай и 3 из Канады отличались между собой по вирулентности, благодаря чему было выделено 25 патотипов P.teres. М. Jail і и J.Robinson (2000) обнаружили существенные различия по вирулентности среди изолятов патогена из Швеции, Финляндии, Норвегии, Эстонии, Латвии и Ирландии.
С помощью AFLP маркеров было показано, что изоляты P.teres, различного географического происхождения различны по генетической структуре (Williams et al., 2001; Rau et al., 2003). Исследованиями установлено, что популяции возбудителя сетчатой пятнистости ячменя на Южном Урале характеризуются высокой гетерогенностью по признаку вирулентности (Кушниренко, 1987).
По-видимому, высокая гетерогенность по признаку вирулентности, вообще, характерна для видов рода Pyrenophora. Например, К. Benbelkacem с соавторами (2002) обнаружили существенные различия по вирулентности у алжирских и итальянских (Gatti et al.,1992) изолятов P.graminea Ito et Kurib.
W.C. Luz и R.M. Hosford (1980) выделили 12 групп изолятов Pyrenophora tritici-repentis (Died.) Drechsler. из США и Канады по вирулентности к 7 сортам - дифференциаторам. Позднее, Diaz de Ackermann и др. (1988) разделили 40 изолятов патогена на 12 групп по вирулентности к 6 сортам мягкой и твердой пшеницы. При проведении анализа вирулентности изолятов P. tritici-repentis из разных районов США к сортам- дифференциаторам, А.М.С Schider и G.C. Bergstrom (1990) было выявлено 17 различающихся по вирулентности изолятов гриба. С.А. Булат и Н.В. Мироненко (1989) показали значительную генетическую изменчивость и полиморфизм по рибДНК при изучении географических изолятов P. tritici-repentis методом RFLP. С использованием признаков: вирулентности, морфолого— культуральных и ДНК- маркеров была выявлена высокая гетерогенность выборок изолятов Pyrenophora avena Ito et Kurib. из Северо-Западного района НЗ (Петрова, 2004; Мироненко, Петрова, 2004).
Известно, что виды рода Pyrenophora обладают слабой миграционной способностью, в связи с ограниченной способностью разноса спор, связанной с плохой отделяемостью их от конидиеносцев (Piening, 1968; Aylor, 1978; Nutter, Pederson, 1981). Слабое распространение P. teres воздушными токами показано с помощью выявления спор в воздухе (Jordan, 1981) и в опытах с маркированными клонами (Левитин и др., 1985).
В работах отечественных и зарубежных исследователей были выявлены существенные различия по признаку вирулентности среди популяций P. teres к набору сортов- дифференциаторов (Афанасенко, 1978; Gacek,1979; Афанасенко, Левитин, 19796; Левитин, Афанасенко, 1980; Петрова, 1981; Khan, Tekauz,1982; Афанасенко и др., 1988; Тамразов, 1989; Brandl, Hoffmann, 1991; Arabi et al., 1992; Steffenson, Webster, 1992; Cherif, Harabi, 1993; Скурдянене, 1993; Minarkova, 1995 и др.). Так, например, О.С. Афанасенко и др. (1994), были показаны достоверные отличия по признаку вирулентности к набору сортов-дифференциаторов среди популяций возбудителя сетчатой пятнистости ячменя из Германии, Белоруссии, Моравии и Польши.
Сравнение популяций возбудителя сетчатой пятнистости из Челябинской (Кушниренко, 1987), Белгородской, Липецкой, Воронежской Курской областей и Центрально - Черноземного региона (Киселева, 1997) по числу вирулентных клонов к сортам- дифференциаторам продемонстрировало явные различия между географически отдаленными популяциями гриба, что свидетельствует о локальном характере развития патогена. V. Minarkova и I. Polisenska (1999) обнаружили высокий полиморфизм в популяциях возбудителя сетчатой пятнистости из разных районов Чехии. В работе R. Jonsson (2001) было показано, что шведские популяции P. teres различаются между собой по вирулентности. С использованием молекулярных маркеров D. Rau и др. (2002) были обнаружены значительные различия по вирулентности между географическими популяциями возбудителя сетчатой пятнистости ячменя. Подобные данные были получены финскими (Kammiovirta et al., 1995; Peltonen et al., 1996) и шведскими (Jonsson et al., 2000) исследователями, помимо этого, были выявлены локальные субпопуляции, отличающиеся по частоте определенных RAPD- профилей.
Устойчивость отечественных и зарубежных сортообразцов ячменя к P. teres
Наибольший интерес для ускорения селекции на продуктивность представляют образцы, сочетающие групповую устойчивость к нескольким патогенам с другими ценными селекционными признаками. Например, сорт Emir (Нидерланды), устойчивый к мучнистой росе и слабовосприимчивый к P. teres и U. nuda (Jens.) Rostr. Высоко устойчивы к возбудителю сетчатой пятнистости и слабовосприимчивы к пыльной голове доноры с высоким содержанием лизина и белка Hiproly и выделенная в ВИР линия двурядного пленчатого ячменя к-21849, Jet (к-22897), образец из Кореи (Ogalitsu) (Трофимовская и др., 1983). Были выявлены редкие образцы коллекции ячменя, обладающие устойчивостью к P. teres и к возбудителю мучнистой росы. К ним отнесены продуктивные селекционные линии Sv. 6040 (Швеция) и Km 1087/74 (Чехия), местный ячмень Китая (к-3469), сорт W-5 из Югославии (к-24732), мутант из Франции (к-19467) (Афанасенко, Трофимовская, 1981).
Наиболее интенсивно исследования по выявлению источников устойчивости ячменя к P. teres проводятся в Канаде (Tekauz, Bchannon, 1977; Tekauz, 1986), США (Steffenson,1988; Steffenson,Webster,1992; Wilcoxson et al., 1992), Польше (Gacek, 1985), Франции (Arabi et al., 1992), Германии (Hartleb et al., 1990), России (Трофимовская и др., 1983; Афанасенко, Кушниренко, 1989).
Так, в ходе полевых и лабораторных исследований И. Ю. Кушниренко (1987) выявил наиболее эффективные в условиях Южного Урала источники устойчивости ячменя к P. teres (к-9305, к-9308, к-19282, к-8721, к-8755, к-21849, к-21914, к-25273, к-25247, к-25284, к-18716, к-4306). Н.С. Ивановой и др. (1981) в условиях естественного и искусственного заражения были выявлены образцы ячменя, сочетающие комплекс хозяйственно- полезных признаков и устойчивость к возбудителю сетчатой пятнистости. Эти образцы были рекомендованы для использования в селекции: к-15402 (Канада); к-18922 (Индия); к-22958 (Эфиопия); к-195 И (США).
По результатам исследований О.С. Афанасенко (1994), к числу устойчивых к различным популяциям патогена можно отнести следующие образцы ячменя; CI 5809, к-21849, к-20921, CI 6388, к-8695, Coast, СІ 4922, СІ 4797, к-21272, и к-875 5. В ходе проведенных работ, российскими и зарубежными учеными, были выявлены образцы, являющимися эффективными источниками устойчивости к большинству изученных популяций P. teres: СІ 5791 (Khan, 1982; Baltazar, Scharen, 1993; Jonsson et al., 1999; Gamba, Tekauz, 2002); CI 9820 (Афанасенко и др., 1995), СІ 9819 (Baltazar, Scharen, 1993), СІ 9825 (Афанасенко и др., 1995), Tifang и Diamond (Schller, 1955; Steffenson, 1988; Arabi et al., 1990; Jonsson, 1990; Афанасенко и др., 1995).
O.C. Афанасенко (1995) обобщила сведения различных ученых, об устойчивости образцов ячменя к P. teres . По ее мнению, существует три группы образцов: 1- высокоэффективные источники специфической устойчивости против большинства изученных популяций в разных странах мира; 2- высокоэффективные источники специфической устойчивости против большинства местных популяций; 3- сортообразцы с неполной устойчивостью, которая в свою очередь может быть специфической и неспецифической. Прежде чем включить новый источник устойчивости в селекционный процесс, необходимо более детально изучить его в конкретных условиях зоны.
Для определения эффективности устойчивости используют показатель числа вирулентных к исследуемым образцам клонов (%) в конкретной популяции возбудителя. Отобранный образец может считаться эффективным источником устойчивости, если к нему отсутствуют вирулентные клоны патогена. В связи со сменой расового состава грибов, поиски источников устойчивости проводятся постоянно, с привлечением новых образцов, как из генетических коллекций, так и из селекционного материала других стран (Дмитриев,2000).
Более подробный список образцов ячменя, выявленных как эффективные источники устойчивости к популяциям P. teres, различного географического происхождения, представлен в Приложении 1
В ходе проведения исследований, были отмечены различия по устойчивости к P. teres у некоторых сортов в различных географических регионах.
Так сорта Московский 121, Минский, Космос были устойчивы в 1976 г. к ленинградской популяции возбудителя (1 и 2 баллы) и оказались в числе поражаемых (3 и 4 баллы) в Московской области. В коллекции Краснодарского НИИСХ сорт Аметист был поражен на 3 балла, а в коллекции ячменей Северо - Западного НИИ сельского хозяйства в Бело горке (Ленинградская область) был отмечен как, относительно устойчивый (2 балла) (Афанасенко, Трофимовская, 1981). Сорт Белогорский был высоко устойчив к московской популяции P. teres (Неттевич, Титова, 1979), тогда как на фоне ленинградской популяции этот сорт относится к числу восприимчивых (Афанасенко, Трофимовская, 1981).
Афанасенко и др. (1995) отметили, что при сравнении числа вирулентных клонов к изучаемым сортообразцам в популяции патогена из одного географического региона в разные годы, были выявлены значительные различия. Так, например, к образцу Ogalitsu в ленинградской популяции в 1977г. было выявлено 39,1 % вирулентных клонов, а в 1979 и 1990 гг. вирулентные клоны в исследуемой выборке отсутствовали.
Сбор инфекционного материала и создание коллекции изолятов P. teres
Для получения чистых культур проводили изоляцию патогена на агаровую среду ЧЛМ следующего состава: КС1- 0.5г, КН2РО4- 0.5г MgS04- 0.5 г, мочевина-1.2 г, лактоза- 20г, агар- агар- 20 г на 1л водопроводной воды (Бенкен и др., 1969). Из пораженной ткани вырезали кусочки размером 3x5 мм и помещали в стерильную чашку Петри, и оставляли на несколько минут в 2% растворе медного купороса. Затем каждый отрезок листа стерильным пинцетом переносили в чашку со стерильной водой, а затем на стерильную фильтровальную бумагу, и, наконец, на поверхность агаровой среды (Михайлова и др., 1982). На 5-7 день появившиеся колонии гриба отсевали на ту же среду для размножения. Для получения моноконидиальных изолятов конидии с мицелием собирали лопаткой, и суспензировали в стерильной дистиллированной воде. Отфильтрованную суспензию рассевали на среду ЧЛМ с добавлением тритона Х-100, в качестве ограничителя роста в концентрации ПО мкл на 1 л среды. Через 7-14 дней отдельные колонии отсевали на ту же среду, и после размножения использовали для инокуляции, либо оставляли на хранение. Изоляты хранили в виде сухих конидий в стерильных пакетиках из фильтровальной бумаги, в эксикаторах с добавлением селикагеля для удаления избыточной влаги. Для изучения возбудителя сетчатой пятнистости ячменя существует стандартный набор сортов- дифференциаторов ячменя, представленный в таблице 2.1.1.1. Растения каждого сорта, входящего в набор, выращивали втечение 8-10, дней в кюветах на фильтровальной бумаге, смоченной водой, и первый лист проростка использовали для инокуляции P. teres. В качестве контроля использовали восприимчивый сорт Пиркка. При подготовке растений для заражения грибом проростки каждого сорта разрезали на 3 — 4 отрезка размером 1.5 - 2 см и раскладывали вертикальной строчкой по 5 отрезков в кювету на фильтровальную бумагу, смоченную раствором бензимидазола (0,004%) (Афанасенко и др., 1976; Афанасенко и др.Д996). Каждую горизонтальную строчку инокулировали одним клоном гриба суспензией с титром 7-10 тыс. конидий в мл.
Суспензию наносили микропипеткой по 0,02 мл на каждый отрезок листа. После заражения кювету накрывали стеклом и помещали в светоустановку с интенсивностью освещения лампами дневного света 5000 люкс, и при температуре 22 С.0 Учет типов реакции проводили на 4-5 сутки после заражения по 4-х балльной шкале (Афанасенко, 1977), 1- высокоустойчивый, точечные некрозы без хлороза; 2- устойчивый, некротические коричневые пятна с хлоротичным окаймлением или без хлороза, не распространяющиеся по отрезку листа 3- восприимчивый, некротические пятна, распространяющиеся по отрезку листа с хлоротичным окаймлением 4- высоковосприимчивый, коричневый некроз занимает весь отрезок листа. Балл "0" в предлагаемой шкале отсутствует, поскольку абсолютно непоражаемых сортов при испытании в лабораторных условиях выявить не удается (рис. 2.2,2.1). Обозначение рас P. teres. Номера расам присваивали по октальной системе (Gilmour, 1973; Limpert, Muller,1993), суть которой состоит в том, что сорта дифференциаторы располагались в строго определенном порядке и группировались по три, каждому сорту в группе присваивался бинарный номер от 2до 22 (Habgood, 1970). Для определения номера расы складывали числа бинарных номеров сортов, которые проявляли реакцию восприимчивости к данному изоляту. При определении устойчивости образцов ячменя в ВИЗР была разработана схема, включающая в себя несколько этапов: 1. Скрининг образцов ячменя в лабораторных условиях с использованием синтетических или природных популяций патогена; 2. Испытание выделившихся образцов на искусственном инфекционном фоне, с использованием в качестве инокулюма смеси популяций возбудителя из зоны испытания; 3. Характеристика эффективности устойчивости образцов, путем тестирования представительной выборки изолятов из различных географических популяций патогена и экологические испытания источников устойчивости в различных агроклиматических условиях (Афанасенко, 1996). В соответствии с этой схемой, на первоначальном этапе нами было оценено 500 образцов ячменя, с использованием синтетических и природных популяций P. teres различного географического происхождения. Выделенные по устойчивости образцы (28) были оценены на искусственном инфекционном фоне и 4 наиболее устойчивых были изучены при инокуляции моноконидиальными изолятами из различных географических популяций.
Отбор устойчивых образцов ячменя к возбудителю сетчатой пятнистости в лабораторных условиях
С целью выявления новых источников устойчивости ячменя к возбудителю сетчатой пятнистости была проведена оценка 500 образцов ячменя - новейших поступлений в мировую коллекцию ВИР. За период работы с 1999-2003 г.г. было оценено более 500 образцов. Из общего количества устойчивыми оказались около 58. Скрининг образцов ячменя в лабораторных условиях, с использованием синтетических и природных популяций патогена различного происхождения, позволил выявить 58 образцов с различным уровнем специфической устойчивости. Результаты оценки образцов ячменя по устойчивости к пяти популяциям P. teres представлены в таблице 3.2.1 Все эти образцы ячменя проявили устойчивость к популяции P. teres из пушкинского района. Нами были выявлены такиие образцы, восприимчивые ко всем другим популяциям патогена, кроме пушкинской: к-29763, к-29764, к-29830, к-29104, к-29636, к-29824, к-29837, к-29776, к-30516. Некоторые образцы отличались устойчивостью к одной или двум исследованным популяциям Р, teres . Например, образец к-29652 оказался восприимчив к изолятам из германской и фаленской популяций, и устойчив к популяциям из Швеции и Чехии. В то время как образец к-30313 был устойчив к популяциям из Германии и Фаленок, но восприимчив к изолятам из шведской и чешской популяций. Устойчивыми ко всем популяциям патогена были образцы: к- 23874 (Эфиопия), к-19979 (Эфиопия), к- 15812 (Китай), к-15811 (Китай), к-6904 (Турция) (табл.3.2.1). Устойчивость этих образцов была проверена дополнительно при инокуляции популяциями из Нечерноземной зоны РФ, Дальнего Востока, Финляндии и Дании (табл. 3.2.2). При дальнейшем изучении эффективности устойчивости этих образцов было проведено изучение вирулентности отдельных моноконидиальных изолятов из популяций гриба различного происхождения (табл.3.2.3) (рис. 3.2.1).
Как видно из таблицы 3.2.3., ко всем образцам отсутствовали вирулентные изоляты в шведской, германской, выборгской, дальн восточной и датской популяциях, кроме образца к- 15812, к которому в датской и дальневосточной популяциях были обнаружены единичные вирулентные изоляты. К образцу к-15811 не выявлено вирулентных изолятов в большинстве изученных популяций за исключением единичных в финской и фаленской; к образцу к-23874 единичные вирулентные изоляты были выявлены лишь в популяциях из Фаленок, Луги и Чехии. Следует отметить, что в популяции из Фаленок были обнаружены единичные вирулентные изоляты ко всем четырем образцам ячменя. Как было отмечено выше (Глава 2.), отечественными и зарубежными исследователями были выявлены различия по устойчивости у некоторых образцов ячменя к различным популяциям гриба. Например, Л.В. Ермолаева (1990) выделила два образца ячменя: 89/88-Т-34 и Олимпиец, которые в естественных условиях проявили себя как устойчивые, а при заражении отдельными расами P. teres эти образцы оказались восприимчивыми. Н. Hartleb и др. (1990) также выявили различия по устойчивости у некоторых образцов ячменя к изолятам гриба, различного происхождения. Результаты наших исследований также подтвердили различия по устойчивости у образцов ячменя к популяциям P. teres различного географического происхождения. Основной причиной отличий эффективности устойчивости у источников и доноров является узколокальное распределение популяций патогена. В результате проведенных исследований, были выделены две группы источников устойчивости ячменя к P. teres: 1. Высоко эффективные источники устойчивости к большинству изученных популяций; 2. Высоко эффективные источники устойчивости к отдельным популяциям.
