Введение к работе
Актуальность исследования Темно-бурая листовая пятнистость, обыкновенная корневая гниль и черный зародыш, вызываемые грибом Cochhobolus sativus (Ito et Kurib ) Drechs ex Dastur (конидиаль-ная стадия Bxpolarts sorokmiana (Sacc m Sorok) Shoem, являются одними из наиболее вредоносных болезней пшеницы
Патоген, как возбудитель темно-бурой пятнистости листьев пшеницы, широко распространен и наиболее агрессивен в странах Азии, Африки, Южной Америки, в районах с высокой относительной влажностью и температурой воздуха (Dubin, Van Ginkel, 1991, Duveiller, Gilchrist, 1994) Потери урожая вследствие заболевания темно-бурой пятнистостью в разных странах колеблются в широких пределах (от 38% до 87%), наибольших размеров они достигают при выращивании пшеницы на бедных почвах (De Milhano, Zadoks, 1985, Lapis, 1985, Raemaekers, 1988, Hetzler et al, 1991, Villareal et al, 1995) В Казахстане в 1980 году на сорте Харьковская 46 в период молочно-восковой спелости развитие болезни составило 44%, а в 1982 году -14% (Здрожевская, 1985, Здрожевская, Шугуров,1991, Хасанов, 1992) В Российской Федерации эта болезнь широко распространена в Западной Сибири (Кузнецова, 1987), на Дальнем Востоке в Приморском крае (Ермолаева, 1991) По нашим данным в Анучинском районе Приморского края в 2005 году на пшенице сорта Приморская 39 встречаемость С sativus среди других возбудителей листовых пятни-стостей составила 57%, а в 2006 году - 77% Кроме того, в 2006 году темно-бурая пятнистость была выявлена нами на Северо-западе России в Псковской области встречаемость С sativus среди прочих патогенов, вызывающих пятнистости листьев пшеницы, составила 35%, а в Ленинградской области (Рождествено) - 10% Это свидетельствует о том, что темно-бурая листовая пятнистость пшеницы, вызываемая С sativus, является широко распространенным заболеванием и при благоприятных погодных условиях развитие данной болезни может достичь экономически значимого уровня
Обыкновенная корневая гниль пшеницы, вызываемая С sativus, является актуальным заболеванием для стран Западной Европы, США, Канады Украины и др (Шупикова, 1991, Rossi et al, 1995, Chen et al, 1996, Gonzalez, Trevathan, 2000) Связанные с корневой гнилью потери урожая колеблются от 6% до 45% (Sallans, 1965, Ledingham etal, 1973) На территории Российской Федерации гель-минтоспориозная корневая гниль наиболее вредоносна в зонах недостаточного увлажнения в засушливых районах европейской части России, в Сибири, а так же на Дальнем Востоке (Щекочихина, Коршунова, 1973, Коршунова и др, 1976, Полозова и др, 1981, Коломиец, 2003) В условиях концентрации зернового производства ежегодные потери урожая яровой пшеницы от корневой гнили, вызываемой
С sativus, могут достигать в среднем 15% в Западной и Восточной Сибири (Добрецов, 1973, Чулкина, 1973) и 15 - 18% на Алтае В этих районах в отдельные годы в севооборотах с высокой насыщенностью зерновыми культурами потери могут превышать 30% (Коршунова и др, 1966) В Казахстане на освоенных целинных и залежных землях болезнь снижает урожай на 36 - 75% в зависимости от обеспеченности растений влагой в период вегетации (Козырева, 1958) Значительны также и косвенные потери, выражающиеся в ухудшении посевных и технологических качеств зерна (Ветров и др, 1971, Коршунова и др, 1976, Тупеневич, Нестеров, 1977)
Стратегия защиты пшеницы от болезней основывается на интегрированном подходе, в котором устойчивость является главным элементом Это положение справедливо и для болезней, вызываемых С sativus Однако создание сортов имеющих эффективные гены устойчивости затруднено рядом причин (1) тем, что источники устойчивости и к темно-бурой пятнистости, и к обыкновенной корневой гнили встречаются чрезвычайно редко, (2) что признак устойчивости может наследоваться как качественный или как количественный, и (3) что проявление признака сильно зависит от условий среды Другие причины, затрудняющие создание устойчивых сортов, связаны с вариабельностью патогена Сведения о структуре популяций С sativus, их изменчивости и пространственном размещении, несомненно, полезны для определения путей длительного сохранения устойчивости сортов, для оптимального выбора источника устойчивости при выведении сортов пшеницы устойчивых к конкретной популяции патогена Исследования популяций С sativus в плане определения их ареалов, интенсивности обмена мигрантами к настоящему времени находятся лишь в начальной стадии
Цель и задачи исследования Основными целями нашей работы являются отбор источников устойчивости к темно-бурой пятнистости и к корневой гнили, изучение генетического контроля признака устойчивости к этим болезням, подбор маркеров для изучения популяци-онного разнообразия С sativus Для достижения цели предстояло решить следующие задачи
Провести скрининг по устойчивости к темно-бурой пятнистости и к корневой гнили образцов видов рода Tnticum L, рода Aegilops L, Triticale Дать характеристику видам по устойчивости к болезням, отобрать источники устойчивости
Определить уровень корреляции признаков устойчивости к листовой пятнистости и к корневой гнили, вызываемых С sativus, а также признаков устойчивости к корневой гнили, вызываемой
С sativus и F culmorum
3 Изучить генетический контроль устойчивости к листовой пятни
стости и к корневой гнили образцов пшеницы, обладающих устойчи-
востью к одной и к обеим болезням Определить степень генетического разнообразия по признаку устойчивости
4 Выявить характер взаимодействия генотипа пшеницы и генотипов моноспоровых изолятов гриба для оценки возможности использования вирулентности в качестве маркирующего признака в популя-ционных исследованиях Изучить структуру популяций гриба С sativus различного географического происхождения с использованием молекулярных ДНК-маркеров
Научная новизна исследования В результате проведения скрининга впервые дана характеристика видов Triticum L, Aegilops L и Tnticale по устойчивости к темно-бурой пятнистости и к корневой гнили Проведено исследование генетического контроля устойчивости образцов пшеницы к темно-бурой пятнистости и к корневой гнили, оценена степень их генетического разнообразия по признаку устойчивости Получены новые сведения о характере взаимодействий между генотипами патогена и растения-хозяина в патосистеме "С sativus - пшеница" Выявлены достоверные отличия между популяциями патогена по молекулярным маркерам
Практическая значимость исследования Создана коллекция источников устойчивости к темно-бурой пятнистости и к корневой гнили, состоящая из образцов мягкой и твердой пшеницы, из образцов редких видов Triticum L и образцов видов Aegilops L В результате изучения генетического контроля устойчивости к обеим болезням выявлены доноры устойчивости, дана рекомендация по использованию доноров устойчивости в селекционном процессе Результаты сравнительного анализа структуры популяции из различных географических районов могут быть использованы для разработки рекомендаций по размещению доноров устойчивости в различные селекционные центры
Апробация работы и публикация результатов исследования Результаты работы были представлены на III съезде ВОГиС (Москва, 2004), на Международной научно-практической конференции «Биологическая защита - основа стабилизации агроэкоситем» (Краснодар, 2004), на втором Всероссийском съезде по защите растений «Фитоса-нитарное оздоровление экосистем» (Санкт-Петербург, 2005), на годичной научной сессии ГНУ ВИЗР (Санкт-Петербург, 2007), на Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы иммунитета и защиты сельскохозяйственных культур от болезней и вредителей» (Одесса, 2007)
Исследование поддержано грантами РФФИ № 00-04-49406, 03-04-49082, 06-04-08105-офи
Материалы исследования представлены в 12 печатных работах, из
них 2 опубликованы в рецензируемых журналах перечня ВАК РФ
Структура и объем диссертации Диссертационная работа изложена на 164 страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов, списка литературы и приложения Работа иллюстрирована 13 рисунками и 39 таблицами Библиография включает 205 источников, из них 109 на иностранном языке
