Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ДОКТОР Методы и принципы селекции кукурузы и рапса на устойчивости к грибным заболеваниям

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "ДОКТОР Методы и принципы селекции кукурузы и рапса на устойчивости к грибным заболеваниям"

г'I 6 од ^ Э ffl ж

На правах рукописи УДК (633.853.494+633.15):632.4

НИКОНОРЕНКОВ Владимир Алексеевич

МЕТОДЫ И ПРИНЦИПЫ СЕЛЕКЦИИ КУКУРУЗЫ И РАПСА НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ГРИБНЫМ ЗАБОЛЕВАНИЯМ

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

РАМОНЬ 2000

Работа выполнена на Кубанской опытной станции ВИР в ) 9751987 гг. и во Всероссийском научно-исследовательском и проектно-технологическом институте рапса в 1988-2000 гг.

Научный консультант - доктор сельскохозяйственных наук, профессор Ю. С. Колягин

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Н. Т. Павлюк,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, А. А. Тороп,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Б. С. Лихачев

Ведущее предприятие - Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы им. В. В. Докучаева

Защита состоится. $3 2000 г. в££часов на

заседании диссертационного совета Д. 120. 75.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте сахарной свеклы и сахара имени А. Л. Мазлумова (ВНИИСС) по адресу: 396030, Воронежская обл., Рамонь, ВНИИСС

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИСС

Автореферат разослан

2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук

В. А. Бычкова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Устойчивый рост продуктивности растениеводства, его ресурсо- и энергоэкономичности на современном этапе развития в первую очередь обусловлен успехами селекции. Особую роль новые сорта и гибриды должны играть в улучшении охраны природы, поскольку в настоящее время зависимость агроэкосистем от применения удобрений, пестицидов, мелиорантов и других техногенных средств очень велика /Жученко А. А., 1988/.

Селекция на устойчивость к болезням и вредителям - очень важное направление адаптивной интенсификации растениеводства.

В современных условиях болезни кукурузы являются одним из основных факторов, ограничивающих рост урожаев этой культуры. Так, например, вредоносность южного гельминтоспориоза настолько велика, что пришлось подвергнуть коренной реорганизации всю систему семеноводства этой культуры.

Решение проблемы достаточного обеспечения населения России растительным маслом невозможно без расширения посевов рапса. Масло, получаемое из современных сортов рапса, имеет высокую пищевую ценность. Белок-рапсового шрота хорошо сбалансирован по аминокислотному составу. Рапс является хорошим предшественником для многих сельскохозяйственных культур.

Узкий генофонд вида, быстрый рост площадей, занятых культурой и наличие большого количества заболеваний с постоянно возрастающей вредоносностью - все эти факторы заставляют уделять особое внимание селекции на болезнеустойчивость. Повышение болезнеустойчивости рапед является од-нйй из приоритетных задач на ближайшее будущее.

Цель и задачи исследований. Основная цель работы - разработка, совершенствование и обоснование методов селекции кукурузы и рапса на устойчивость к болезням, и выведение на их основе новых болезнеустойчивых гш4 ;.::.:•. кукурузы и сортов рапса.

Основные задачи;

1. Разработать методы оценки исходного и селекционного материала но болезнеустойчивости.

2. Провести скрининг генофонда кукурузы и рапса.

3. Создать и выделить источники и доноры резистентности.

4. Разработать основные подходы и принципы селекционного использования источников и доноров болезнеустойчивости кукурузы и рапса.

5. Создать новые гибриды кукурузы и сорта рапса с повышенной устойчивостью к заболеваниям.

Исследования по рассматриваемым вопросам проводились в 1975-1987 гг. в условиях Краснодарского края на базе Кубанской опытной станции ВНИИ растениеводства по тематическому плану № ГР 01.86.0073749 и в 19882000 гг..в условиях Липецкой области на базе ВНИПТИ рапса по тематическим планам № ГР 01.9.50006708, № ГР 01.9.50006715 и № ГР 01.9.50006719.

Научная новизна. Модифицированы и созданы новые методы оценки резистентности кукурузы и рапса к ряду заболеваний и проведен скрининг генофонда этих культур. Выявлены закономерности наследования устойчивости кукурузы к стеблевым гнилям и на этом основании расширено научное обоснование отбора болезнеустойчивых генотипов как при скрининге генофонда, так и из расщепляющихся популяций. Осуществлен анализ этапов развития селекции рапса в связи с проблемой генетической уязвимости культуры. Вскрыты взаимосвязи повреждаемости рапса вредителями и болезнями. Предложены новые подходы в селекции кукурузы и рапса на повышение выносливости к заболеваниям. Впервые дано подробное описание фузариозного увядания рапса и разработана методика иммунологической оценки и создания устойчивых к этому заболеванию сортов. Разработан ряд положений по построению селекционного процесса при создании гетерознсных гибридов рапса, устойчивых к болезням.

I фактическая значимость Выдвинутые представления о тенденциях сужения генофонда рапса, используемого в современной селекции, имеют практическое значение для выработки долгосрочных селекционных программ, на устойчивость к болезням. Выделенные и созданные автором источники и доноры устойчивости, разработанные методики оценки болезнеустойчивости и способы селекции (а. с. №1507263 - Способ отбора селекционного материала кукурузы по признаку выносливости к фузариозной стеблевой гнили, 1989; патент №2013042 - Способ получения гибридных семян рапса, 1994; патент №206565 - Способ рекуррентного отбора в популяциях рапса, 1996) позволяют создавать сорта и гибриды с повышенной устойчивостью к заболеваниям. Разработана методика повышения болезнеустойчивости сортов рапса в процессе ведения первичного семеноводства. Передано в мировую коллекцию' ВИР 5 сортообразцов рапса, являющихся источниками устойчивости к фуза-риозу, с хорошим качеством масла и шрота. Выделены (в соавторстве) практически ценные комбинации, превышающие стандартные гибриды и сорта по устойчивости к заболеваниям и продуктивности. Диссертант является соавтором гибридов кукурузы - Краснодарский 333 Л (а. с. №2964, 1981), Коллективный 101 ТВ (а. с. №3201, 1982), Кубанский 311 МВ (а. с. №3915, 1985), Кубанский 421 ТВ (а. с. №4157, 1986), Бекоста ТВ (а. с. №4368, 1987), Коллективный 100 ТВ (а. с. №4685, 1988). Кубанский 236ТВ (а. с. №4692, 1988) и сортов ярового рапса - Липецкий (а. с. №6439, 1994), Мадригал (а. с. №28451, 1999), Аргумент (а. с. №28452,1999).

На защиту выносятся следующие положения:

1. Совершенствование и разработка методов создания инфекционных фонов, лабораторных и косвенных методов оценки болезнеустойчивости кукурузы и рапса, на основе которых можно надежно и с малыми затратами труда и времени дифференцировать изучаемый материал по болезнеустойчивости.

2. Новые способы селекции этих культур на устойчивая.¡ь и выносливость к болезням, позволяющие повысить эффективность селекционного процесса за счет вовлечения большего количества исходного материала и сокращения сроков проведения отбора.

3. Особенности совмещения селекции на улучшение химического состава семян и повышение резистентности к болезням кукурузы и рапса.

4. Методы подбора родительских компонентов гибридов кукурузы и рапса, основанные на включении иммунологических характеристик исходных и родительских форм при определении их места в гибриде.

Апробация и реализация результатов исследований. Основные положения диссертационной работы были доложены: на научно-практическом семинаре "Устойчивость сельскохозяйственных культур к вредителям (вредители и болезни кукурузы)" /г. Берегово, 1980/, на Всесоюзной конференции "Проблемы и пути повышения устойчивости растений к болезням и экстремальным факторам среды в связи с задачами селекции" /г. Ленинград, 1981/, на совещаниях Северо-Кавказского селскцснтра по кукурузе /г. Краснодар, 19811982/, на втором национальном симпозиуме по иммунитету растений /Болгария, г. Пловдив, 1982/, на 8 Всесоюзном совещании по иммунитету сельскохозяйственных растений к болезням и вредителям /г. Рига, 1986/, на 8 Всесоюзном совещании "Вопросы обогащения генофонда в семеноведении («продуцентов" /г. Москва, 1987/, на 5 съезде Всесоюзного общества генетиков и селекционеров им. Н. И. Вавилова /г. Москва, 1987/, на 9 Всесоюзном совещании по иммунитету растений к болезням и вредителям /г. Минск, 1991/, на Всероссийском съезде по защите растений /г. Санкт-Петербург, 1995/, на Всероссийской конференции "Научное наследие П. П. Тян-Шанского и его роль в развитии современной науки"/г. Липецк, 1997/, на Всероссийской научно-производственной конференции "Интродукция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений'Уг. Пенза, 1998/, на Международном семинаре "Сбалансированное применение удобрений на

рапсе, актуальные проблемы" /11о.мьша, г. Познань, 2000/, на Международном координационном совещании по рапсу "Научное обеспечение отрасли рапсосеяния и пути реализации биологического потенциала рапса" /г. Липецк, 2000/.

Экспериментальные данные получены автором самостоятельно или при его непосредственном участии, которое выразилось в выделении, создании и оценке исходного материала для исследований, выборе и разработке методов проведения исследований, совместном их проведении, анализе полученных результатов и формулировании выводов.

Публикации. Основные результаты исследований изложены в 70 печатных работах, в том числе 7 авторских свидетельствах на гибриды кукурузы, 3 - на сорта рапса и 3 - на изобретения.

Структура н объем диссертации. Диссертация написана на русском языке, изложена на 271 странице машинописного текста, 38 страницах приложений, иллюстрирована 95 таблицами и 2 рисунками и состоит из введения, 7 глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы, который включает 722 наименований, в том числе 493 иностранных авторов.

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ, ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ

Исследования проводили в Краснодарском крае (Кубанская опытная станция ВИР) и Центрально-Черноземном регионе (Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологичсский институт рапса) в течение 26 лет, с 1975 по 2000 гг.

Почвы региона, где проводились исследования по кукурузе, относятся к западно-предкавказским слабо выщелоченным черноземам, с большой мощностью гумусового горизонта, глубина которого достигает 140-150 см. Они содержат 5,2-6,9% гумуса, богатого карбонатами. Глубже залегает лессовый

ь

суглинок. Грунтовые воды сильно засолены, они располагаются на глубине 15-20 м. Пресная вода залегает на глубине свыше 200 м.

Климат зоны характеризуется обилием тепла и света, недостаточным увлажнением и отличается крайней неустойчивостью всех метеорологических элементов. По тепловому режиму климат относится к умеренно-континентальному с жарким летом. Сумма температур свыше 10°С составляет 3620°.

По многолетним данным среднегодовое количество осадков составляет 515 мм, причем за летний период выпадает 184 мм, в том числе за июль и август - 104 мм. В конце весны - начале лета чаще всего наблюдается засушливая погода, сопровождаемая двумя-тремя суховеями, продолжающимися до 10 дней. Максимум осадков приходится на июнь (80 мм).

По яровому рапсу экспериментальная часть работы выполнена в 19891999 гг. во Всероссийском научно-исследовательском и проектно-технологическом институте рапса (г. Липецк). Географическое расположение Липецкой области определяется координатами: 37°5Г-40о23' восточной долготы и 51°52'-53 °30' северной широты, высота над уровнем моря составляет 175-225 метров.

Почвы данного региона представлены выщелоченным и мощным черноземом, который характеризуется тяжелосуглинистым механическим составом и хорошими агрохимическими показателями. Климат зоны умеренно континентальный, с теплым летом и устойчивой зимой. Коэффициент увлажнения колеблется в пределах 1,10-1,45. Сумма средних суточных температур свыше 10°С составляет 2350-2450°С. Продолжительность безморозного периода в среднем равна 145 дням.

Среднегодовое количество атмосферных осадков по многолетним данным составляет 490 мм, с колебаниями от 450 до 500 мм, причем за тепг ый (выше 10°С) период выпадает в среднем 280 мм.

Исходным материалом для исследований по кукурузе явились самоопыленные линии коллекции ПИР. рабочей коллекции Кубанской опытной станции ПИР и других селекционных учреждений России и Украины, гибриды, синтетические популяции и селекционный материал разной степени инбридинга.

В качестве исходного материала для оценки устойчивости высоколизи-новой кукурузы к болезням были взяты линии аналоги опейк-2 третьего-седьмого поколений беккросса и новые линии опейк-2 третьего-девятого поколений самоопыления, созданных на основе синтетиков, лучших отечественных и зарубежных гибридов и ранних поколений беккроссов. Кроме того, оценивались высокобелковые линии опейк-2 и высокобелковые линии с обычным эндоспермом селекции КОС ВИР, созданные на основе популяции IHP (Illinois High Protein).

Сравнительное изучение устойчивости образцов кукурузы проводили посредством инокуляции смесью различных штаммов одного патогена, а при изучении характера наследования устойчивости пользовались моноспоровыми культурами.

Изучаемые образцы оценивали и на фоне высокой естественной инфекции, усиленной бессменной культурой, ранними сроками сева и перестоем на корню.

Прочность стебля определяли с помощью пружинного пенетрометра по величине усилия, необходимого для прокола коры стальной иглой в середине второго снизу междоузлия. Удельную массу стебля измеряли на высушенном отрезке, взятом в фазу созревания.

Толщину обкладки проводящих сосудистых пучков в коровой части стебля определяли на срезах, сделанных в фазу, созревания початков. Одновременно подсчитывали количество сосудистых пучков в одном квадратном миллиметре коры.

Для определения типов эффектов генов на основе средних показателей родительских линий, гибридов первого и второго поколений и беккроссных гибридов использовали тесты Мазера /Mather К., 1949/.

Эффективность различных критериев отбора на устойчивость к паразитарному полеганию при самоопылении проверяли на популяции, полученной при инцухтировании двойного гибрида (RA188HO х ВИР44) х (СМ104 х Т23), в котором две линии устойчивы к заболеванию, а две - восприимчивы. Отбор проводили в двух противоположных направлениях.

Агротехника во всех полевых опытах была общепринятой для данной

зоны.

При проведении исследований по рапсу в качестве исходного материала были взяты сортообразцы из мировой коллекции ВИР, селекционные образцы, гибридный материал, генотипы, полученные методами химического мутагенеза, андроклинные линии и сомаклональные варианты, а также родственные виды из семейства капустных.

При разработке шкал оценки устойчивости пользовались методическими указаниями /Гешеле Э. Э., 1978; Марков И. Л., 1991; Хохряков М. К., 1979; Чумаков А. Е. и др., 1979/.

Анализ пораженности болезнями проводили во все фазы развития растений. Видовую принадлежность патогенов устанавливали по определителям /Пидопличко Н. М., 1977; Хохряков М. К. и др., 1966/.

Анализ комбинационной способности проводили на основе диаллельных скрещиваний согласно методики Гриффинга /GrifTing В., 1956/, метод 4, модель 1.

Представленные в таблицах результаты были подвергнуты статистической обработке методом дисперсионного анализа /Вольф В. Г., 1966; Доспехов Б. А., 1985/. Оценку степени связи между изучаемыми признаками устанавливали посредством вычислений коэффициентов корреляции /Минкевич И. И., Захарова Т. И., 1977/.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

РАЗРАБОТКА И СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ КУКУРУЗЫ К НЕКОТОРЫМ БОЛЕЗНЯМ

Противоречивость сведений о пригодности одних и тех же способов оценок устойчивости кукурузы к стеблевым гнилям вызвана, по-видимому, различиями в экологических условиях, а также неодинаковой видовой представленностью патогенов в разных зонах выращивания кукурузы.

Нами было проведено сравнительное изучение трех наиболее часто используемых методов внесения инокулюма в стебель - на деревянных палочках, на зерновках овса и водной споровой суспензией.

гРазличия между генотипами по интенсивности поражения были достоверны при всех способах внесения инфекции п стебель. Наиболее удобным и производительным оказался метод внесения инокулюма н стебель на л ер минных палочках.

Методы оценки устойчивости посредством инокуляции имеют и недостатки. Во-первых, инокулюм может значительно отличаться от природного по своему видовому и биотипному составу и, во-вторых, могут не совпадать пути и время проникновения в стебель патогенов. В связи с этим необходимы такие методы оценки, которые копировали естественное проникновение инфекции. В данном случае желательно усиление фона, но без нарушения механизмов, препятствующих заражению.

Для усиления естественного заражения мы применяли ранние сроки сева, бессменный посев кукурузы и перестой после созревания до 30 суток. Этот метод достаточно простой и позволяет оценивать большое количество испытуемого материала.

К периоду достижения растениями полной спелости распространение болезни сравнительно невелико и изучаемый материал дифференцируется слабо. По результатам этого учета не всегда возможно разделить даже контрастные по устойчивости самоопыленные линии. Более четкая дифферент.:, \ция

по устойчивости достигается при оценке во время персстоя.

Недостатком метода определения устойчивости кукурузы к стеблевым гнилям подсчетом процента пораженных и поломанных растений является отсутствие данных по интенсивности развития болезни. Этот недостаток преодолевается при учете степени развития заболевания в нижней части стебля, определяемой при его разрезании.

Нами изучалась возможность применения в качестве косвенных методов измерение прочности коры при помощи пенетрометра, толщины коры, удельной массы отрезка стебля, количества сосудистых пучков в коровой части стебля и толщины их склеренхимной обкладки. По этим показателям отмечены существенные генотипические различия.

Нее изучавшиеся методы оценки устойчивости и качества стебля сравнивали между собой (табл. 1). Установлена существенная отрицательная корреляционная зависимость между пораженностью линий при тридцатисуточ-ном перестое с одной стороны, усилием для прокола коры и толщиной обкладки из склеренхимной ткани проводящих сосудов с другой. Еще более тесная зависимость между пораженностью стеблевыми гнилями и склерификаци-ай коры: множественный коэффициент корреляции между поражаемостыо заболеванием при тридцатисуточном перестое и количеством сосудистых пучков и толщиной их склеренхимной обкладки равен -0,86.

В связи с тем, что наблюдалась слабая зависимость между результатами искусственного и естественного заражений (как при созревании, так и разных сроках перестоя), метод инокуляции стеблей указанными возбудителями нельзя рекомендовать для массовой оценки устойчивости кукурузы к стеблевым гнилям в условиях Краснодарского края.

Пораженность стеблевыми гнилями при 14-суточном перестое достаточно велика и уровень поражения вполне соответствует развитию заболевания в обычных посевах кукурузы, поэтому все испытываемые методы оценки устойчивости целесообразно сравнивать с оценкой при перестое и рекомендо-

Таблица I

Корреляционные зависимости между некоторыми характеристиками самоопыленных линий кукурузы

Характеристики № Коэффициенты корреляции

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Г 13 ^ 14 15 16 О.ОХ

Р. тошН£. балл 1 0.56 0,18 0,18 0,11 0.10 0.03 0,10 0,09 0,04 0,03 -0,22 -0,18 0,41 -6,01

Б. Ьа1аПсо1а, балл 2 0,04 0.06 0.08 0,05 0,03 -0,11 -0.07 0.09 -0,06 -0,14 -0,22 -0,31 -0.08 -0.13

Пораженность при перестое:

30 суток 3 0,98 0,95 0,93 0,94 0,94 0,93 0,67 0,93 -0,61 -0,33 -0,38 -0,48 -0,30

20 суток 4 0,98 0,98 0.96 0,95 0,93 0,71 0.89 -0,90 -0,27 -0.38 -0,38 -0.37

10 суток 5 0,99 0,96 0,94 0,93 0,75 0,84 -0,57 -0,24 -0,40 -0,30 -0,45

Созревание 6 • 0,96 0,99 0,92 0.73 0,83 -0,56 -0,25 -0,40 -0.25 -0,49

Ломкость при перестое:

30 суток 7 0,93 0,91 0,74 0,87 -0,54 -0,20 -0,33_| -0,41 -0,45

20 суток 8 0.97 0,64 0,91 -0,45 -0,25 -0,35 -0,28 -0,37

10 суток 9 0,68 0,95 -0,34 -0,09 -0,62 -0,25 -0.38

Созревание 10 0,59 -0,20 -0,18 -0,17 0,05 -0,44

Пораженность при 14 сутках перестоя. И -0,55 -0,15 -0,39 -0,48 -0,24

Прочность коры 12 0,26 0,46 0,38 0,02

Толщина коры 13 - * | 0,20 0,17 0,03

Удельная масса 14 0,17 0,14

Толщина склеренхимы 15 -0,59

Количество сосудистых пучков 16

Примечание: коэффициенты корреляции, равные 0,44 и выше - значимы с уровнем 0,05; равные 0,56 и выше - значимы с уровнем 0,01

вать лишь те, которые дают сопоставимые результаты.

Следует признать неудовлетворительными способы определения устойчивости к стеблевым гнилям также по ряду косвенных методов оценки-отбора - толщине коры, удельной массе отрезка стебля и по количеству сосудистых пучков в коре. Непригодность этих методов для оценки устойчивости не исключает, тем не менее, возможности того, что измеряемые характеристики являются отдельными компонентами, вносящими вклад в общую резистентность к этому заболеванию.

Таким образом, исходя из результатов проверки различных методов анализа резистентности кукурузы к стеблевым гнилям, можно сделать вывод, что наиболее приемлемые результаты получаются при учете пораженности заболеванием при 14-, 20- и 30-суточном перестое после созревания в условиях посева кукурузы по кукурузе и ранних сроках сева. Эти данные необходимо дополнять показателями ломкости при тех же сроках перестоя.

Наряду с использованием инфекционного фона в полевых условиях следует уделять внимание и разработке лабораторных экспресс-методов оценки, позволяющих проводить массовый анализ селекционного материала в строго стандартных условиях и за короткий промежуток времени. В данном случае отпадает необходимость высева большого количества образцов на инфекционном фоне и вдвое ускоряется процесс отбора резистентного материала из расщепляющихся популяций.

Целью наших исследований явилось изучение возможности оценки устойчивости кукурузы к пыльной головне на основании измерения уровня сверхслабого свечения проростков зараженных и контрольных образцов.

Для лабораторного исследования семена обрабатывали споровой суспензией патогена и проращивали в термостате при 28°С и относительной влажности воздуха 100%. В качестве контроля брали необработанные проростки.

Основным показателем служил процент превышения интенсивности

свечения (III 1С) зараженных проростков нал контрольными: ППС=Из/Ик х 100%. где:

Из - интенсивность сверхслабого свечения зараженных проростков;

Ик - интенсивность сверхслабого свечения контрольных проростков.

Для изучения взаимодействия патогена с растением мы избрали две контрастные по устойчивости к пыльной головне самоопыленные линии кукурузы и изучали их в динамике заражения. Характер изменения ППС этих линий различался по величине и времени достижения максимумов. Устойчивая линия характеризуется более активной реакцией противодействия в ответ на внедрение патогена. При совместном анализе изменения ППС устойчивой и восприимчивой линий кукурузы можно выделить момент наибольшего их различия. Он проявляется на 4-5 сутки взаимодействия проростков с патогеном. У устойчивых форм в этот момент наблюдается максимум актииной реакции, тогда как у неустойчивых она только начинает развиваться. Исходя из полученных данных, для дальнейшего анализа иммунологических возможностей изучаемых образцов мы избрали пятые сутки взаимодействия с патогеном.

При сравнении данных лабораторных и полевых оценок пораженностн 5 самоопыленных линий, различающихся по устойчивости к пыльной головне, выявлено хорошее соответствие результатов, полученных двумя методами.

Таким образом, различия между устойчивыми и восприимчивыми образцами по интенсивности сверхслабого свечения под воздействием возбудителя могут быть использованы для ускоренной диагностики резистентности кукурузы к пыльной головне.

СКРИНИНГ ГЕНОФОНДА КУКУРУЗЫ ПО БОЛЕЗНЕУСТОЙЧИВОСТИ

Дана характеристика более 500 самоопыленным линиям по устой "Узости к заболеванию на фоне естественной инфекции при бессменной культуре и перестое до 30 суток в течение 1975-1987 гг. Выделены источники устойчивости, в гом числе в группе раннеспелой кукурузы.

Мы провели изучение влияния типа цитоплазмы (М, Т и С типа) на устойчивость к стеблевым гнилям. В результате трехлетнего изучения не выявлено существенного влияния типа цитоплазмы на поражаемость самоопыленных линий стеблевыми гнилями.

Совместно с рядом селекционных учреждений нами проводилось экологическое испытание набора самоопыленных линий по болезнеустойчивости в Краснодарском НИИСХ, Кубанской опытной станции ВИР, ВСГИ, Закарпатской опытной станции и Черкасской опытной станции.

Наивысшие показатели пораженности стеблевыми гнилями и ломкости были в самых южных точках испытания - в Краснодарском крае и по мере продвижения в более северные регионы уровень поражения снижался (табл. 2). По-видимому, это можно объяснить быстрыми процессами созревания и старения кукурузы в связи с жаркой и сухой погодой, в то время, как в более северных районах созревание кукурузы затягивается.

Таблица 2

Поражение линий кукурузы стеблевыми гнилями в пунктах испытания, %

Линии КНИИСХ КОС ВИР ВСГИ Закарп. ст. Черкасская ст.

Ку134 4,6 0 6,2 2,1 0

Г6866 14,3 0,8 0 2,8 0

Ус209-4 3,6 4,1 2,7 39,0 0

ОдЗОб 5,9 0,8 0 0 0

234-И-2 0 0 0 0 0

151-И-7 12,5 3,9 2,0 0 0

Ку109 20,9 7,6 8,2 10.6 0

Сг25ТВ 38,5 14,8 6,1 0 0

УС266-5-2 24,6 21,0 11,2 59,9 0

Од 105 40,4 25,9 11,1 0,3 0

118-И-ЗА 26,6 2,9 2,8 0 0

Ку17 30,7 53,4 23,1 35,7 1,2

Н434 43,3 •71,0 25,0 10,8 10,2

УС264 100,0 69,7 31,2 68,0 29,5

Од 109 81,6 38,5 39,6 48,4 11,4

У данного набора линий также проверялась реакция на заражение пузырчатой головней во всех пяти пунктах испытания, и на Закарпатской опыт-

ной станции к северному гельминтоспориозу - юне ежегодного проявления заболевания.

Испытывавшиеся линии можно разделить на три группы: первая - устойчивые независимо от зоны испытания и расового состава пузырчатой головни (Г6866-2-1, Ку134, ОдЗОб, 118-И-ЗА, УС209-4, УС266-5-2) ; вторая -восприимчивая во всех зонах ( Н434 ); и все остальные линии входят в третью группу, с большим или меньшим варьированием реакций на заражение по зонам.

Устойчивыми к северному гельминтоспориозу явились линия Краснодарской селекции Н434 и две Закарпатские линии 234-И-2 и 151-И-7.

После выявления биохимического действия спонтанной эндоспермовой мутации опейк-2, вызывающей значительное изменение фракционного состава белка, открылись большие перспективы для селекции кукурузы с лучшей сбалансированностью по содержанию незаменимых аминокислот.

Однако, превращение роговидной части эндосперма у высоколизиновой кукурузы в мучнистую обуславливает повышенную травмируемость зерна, образцы с геном опейк-2 имеют большую влажность при уборке и пониженную энергию прорастания, что вызывает значительное повреждение болезнями /Галеев Г. С., Таова Л. А., 1976; Ковач И., 1973; Матюшенко А. В. и др., 1973/. Указанные особенности высоколизиновой кукурузы требуют особого внимания к ее иммунологической оценке в процессе селекции.

В наших опытах отбор при создании высоколизиновых линий по устойчивости к стеблевым гнилям был наиболее эффективен в S3-S4. Сходные результаты были получены и другими исследователями /Sprague G. F., Bryan А. А., 1941; Hooker A. L., 1974/. Следует отметить, что требования по устойчивости к стеблевым гнилям, особенно по паразитарной ломкости, для высоколизиновых образцов должны быть намного жестче в связи с их сильной восприимчивостью к болезням початков.

I D

Как показали наши исследования, повышенная поражаемость высоколи-зиновой.кукурузы пыльной головней обусловлена большей продолжительностью прохождения восприимчивой фазы. Эта фаза у проростков кукурузы длится от начала прорастания семян до появления всходов на поверхности почвы.

В литературе имеются противоречивые сведения о влиянии содержания белка на устойчивость к стеблевым гнилям /Инглик П. В., 1979; Капп F. et al., 1980/. Для опыта были отобраны высокобелковые линии обычного типа и с геном опейк-2. Содержание белка в линиях варьировало от 12,0 до 19,6%. Выявлено существование слабой зависимости между содержанием белка в зерне и устойчивостью к стеблевым гнилям (г=0,400+,-0,1б0).

Наибольший интерес изучение характера проявления вредоносности представляет в свя ¡и с проблемой отбора устойчивых и выносливых форм. Нами установлено, что тот селекционный материал, в котором особи, пораженные фузариозной стеблевой гнилью, имеют достоверно большее число зерновок, чем здоровые особи, целесообразно отбирать как выносливый, так как у этого материала патоген стимулирует повышение количества зерен или завязей на растении. Несмотря на то, что масса каждой зерновки больного растения снижается, общая масса образовавшихся зерен остается прежней за счет повышения их числа.

По характеру складывающихся взаимоотношений питающего растения с факультативными патогенами можно выделить 4 группы генотипов:

1) линии Со 125, МТ 42, S 72, Т161, Т23, ЧК 51, ЧК 218, ЮВ 23 и гибрид Коллективный 244 - у которых снижение массы 1000 зерен компенсируется увеличением количества образуемых зерен и выражено в виде отрицательной зависимости - г = - 0,498 +,- 0,273 для линий и г = - 0,416 +,- 0,297 для гибридов;

2) гибриды Экспериментальный 245, МТ42 х Col25, П502хБ72 - у которых снижается только масса 1000 зерен;

3) гибриды Экспериментальный 180, Экспериментальный 213 и др. - для них характерно уменьшение количества зерен и их массы (г=+0,578+,-0,308);

4) устойчивые линии П502, Ер1 - на продуктивность которых патогены не оказывают существенного влияния.

Наибольший интерес представляют линии первой и четвертой групп, практически не имеющие потерь урожая.

Углубленное иммунологическое изучение провели на 12 источниках и донорах резистентности к северному гельминтоспориозу, обыкновенной ржавчине и стеблевым гнилям. Девять образцов получены из генетической коллекции ВИР, а три источника устойчивости к стеблевым гнилям выделены нами на Кубанской опытной станции ВИР. В таблице 3 представлены результаты комплексной иммунологической оценки источников и доноров резистентности.

Таблмил3

Комплексная иммунологическая характеристика источников и доноров

устойчивости кукурузы к некоторым болезням, 1985-1987 гг.

Образец. Стебле- Ржав- Северный Пыль- Пузыр- Кукуруз-

вые чина гельмин- ная го- чатая ный мо-

гнили тоспориоз ловня головня тылек

АНН СУ СВ У в СВ СУ

BHtl СУ в У СВ СВ СУ

Htl СУ СВ У СУ СУ СУ

Oh45HtN СУ У У в в В

C103HtN СУ СВ У СВ СВ В

B14AHtN У У У СУ СУ В

Rp3 У . У в СВ СВ В

Rp4 У . У СУ СВ СВ В

SSSS У В СУ СУ СУ В

Kyl34 У ;СВ СУ в в В

CM 104 У в СУ СВ СВ У

RA188HO У СВ СУ СВ СВ У

Примечание: В - восприимчивые; СВ - средневосприимчивые; У - устойчивые; СУ - среднеустойчивые.

С иммунологической точки зрения наибольший интерес среди доноров устойчивости к северному гельминтоспориозу представляет образен lltl, который имеет приемлемый уровень резистентности почти по всем изученным характеристикам. По комплексу характеристик доноров устойчивости к северному гельминтоспориозу с геном HtN выделяется образец В14А.

Доноры устойчивости к обыкновенной ржавчине были эффективными по отношению к Кубанской популяции патогена. Генотип Rp3 лучше использовать, когда желательно повышение устойчивости и к пузырчатой головне, а генотип Rp4 - к северному гельминтоспориозу. •

Образец со сверхпрочным стеблем Superstiff stalk synthetic (SSSS) является источником устойчивости к стеблевым гнилям. Он также обладает приемлемым уровнем устойчивости к северному гельминтоспориозу и пыльной головне.

Высокая общая комбинационная способность (ОКС) линии Ку134 по устойчивости к стеблевым гнилям в различных условиях выращивания дает возможность создавать гибриды с достаточно высоким уровнем устойчивости в зонах высокой вредоносности заболевания.

СЕЛЕКЦИОННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИСТОЧНИКОВ И ДОНОРОВ БОЛЕЗНЕУСТОЙЧИВОСТИ КУКУРУЗЫ

Нами проводились скрещивания 10 самоопыленных линий с тремя тестерами - устойчивым, восприимчивым и умеренно восприимчивым к стеблевым гнилям.

Большинство гибридов от скрещивания линии с устойчивым тестером имели удовлетворительный уровень резистентности, только у гибрида FC1554xW401 отмечено свыше 30% пораженных растений, хотя поражен-ность самой линии FC1554 составила 26,2%. Несколько более высокий уровень устойчивости, чем теоретически ожидаемый при промежуточном наследовании признака, отмечен у гибрида F7xW401. Значительные отклонения как в большую, так и меньщую сторону от теоретически ожидаемого уровня на-

блюдали в зависимости от года испытания у гибрида МА21х\У401. У остальных гибридов пораженность наследовалась по промежуточному типу.

Со среднеустойчивым тестером достаточно высокий уровень резистентности имели гибриды СМ104х572, Р2х572, 343x572, 346хБ72. Во всех этих комбинациях имело место неполное доминирование устойчивости. Как и в случае с устойчивым тестером, у гибрида с линией РС 1554 отмечен гетерозис по восприимчивости. Поражаемость стеблевыми гнилями гибрида \iA21xS72 сильно изменялась в зависимости от года испытания.

С восприимчивым тестером гибридов с достаточным уровнем устойчивости не оказалось. Только гибрид Р2хЕ)-Ве42 имел пораженных растений менее 20%. Гибриды МА21хГ)-Ве42, 343хБ-Ве42, 346хО-Ве42 имели пораженность до 30%, а остальные комбинации -?- более высокую.

Таким образом, для более полной характеристики устойчивости к стеблевым гнилям изучаемые линии следует проверять в скрещиваниях с тремя тестерами — устойчивым, восприимчивым и с промежуточным уровнем устойчивости.

На основе диаллелыюго анализа по признаку устойчивость к стеблевым гнилям лучшими по ОКС оказались устойчивые самоопыленные линии СМ104 и КА188НО. Эти линии имели и относительно высокие значения вари-анс СКС.

Проведенный анализ выявил достаточно высокую ОКС линий ЯА188НО и СМ 104, низкую ОКС у ВИР44, Т23, Б72 и неплохую СКС линии МТ42 по "наследованию прочности стебля.

На основании данных по выявлению неаллельного взаимодействия можно сделать заключение,.что прочность стебля определялась генетической системой, включающей аддитивные и доминантные эффекты генов.

• Для определения эффективности отбора на устойчивость к стеблевым гнилям исходным материалом послужила гибридная популяция 81, в котогой отбору подлежали растения с альтернативными показателями (табл. 4).'

; Таблица 4

Результаты отбора в поколениях инбридинга гибридной комбинации

(ЛА188НОхВИР44)х(СМ 104хТ23)

Направление отбора | Поколение инбридинга Средн. 1 Мт | Мах

Балл поражения при инокуляции

5) 3,4 ^ 2,5 4,0

3,1 2,5 4,0

Увеличение устойчивости В3 2,9 2,5 4,0

2,7 2,5 3,5

3,6 3,0 4,5

Уменьшение устойчивости Эз 3,7 3,0 4,5

э4 4,0 3,0 4,5

Балл поражения на естественном фоне

в, 1,8 1,0 5,0

82 1,7 1,0 5,0

Увеличение устойчивости 5з 1,6 1,0 5,0

1,6 1,0 5,0

2,2 1,0 5,0

Уменьшение устойчивости Бз 2,3 1,0 7,0

• 84 2,5 1,0 7,0

Усилие для прокола стебля (кг/мм"1 )

Б, 6,1 3,4 6,7

$2 6,4 4,6 7,0

Увеличение прочности 5з 6,7 5,4 7,3

6,9 5,6 7,4

5,3 3,2 6,0

Уменьшение прочности 8з 4,7 2,8 5,5

4,3 2,6 5,2

Альтернативный отбор при искусственном заражении привел к изменению устойчивости и на естественном фоне. Устойчивость к стеблевым гнилям на естественном фоне изменилась в еще большей степени при отборе по прочности коры.

Устойчивое семеноводство гибридов кукурузы возможно только в южных регионах страны, где погодные условия позволяют получать качественные семена ежегодно, но в этой зоне также высока вредоносность стеблевых гнилей. В идеальном случае все компоненты гибрида должны иметь достаточно высокий уровень резистентности к этому заболеванию. Однако малое ко-

личеегво устойчивых самоопыленных линий, особенно раннеспелых, заставляет селекционеров пользоваться разнообразным по этому показателю материалом.

Прежде всего в скрещивания следует вовлекать линии, выделяющиеся по устойчивости, отличающиеся слабой паразитарной ломкостью и выносливостью к заболеванию. Если линии, вовлеченные в скрещивания, различаются по поражаемости, необходимо учитывать их иммунологические характеристики при определении места в гибридной комбинации. Для простого гибрида материнская линия должна быть более устойчивой. У трехлинейного гибрида (АхВ)хС, предназначенного для возделывания в более северных регионах, где вредоносность стеблевых гнилей невелика, линии следует располагать в порядке снижения резистентности - А>В>С. Линии в трехлинейных гибридах, предназначенных для возделывания в южных регионах страны, по степени убывания резистентности должны располагаться в таком порядке - А>С>В или С>А>В, чтобы увеличить устойчивость товарного гибрида. .Такой же принцип и при создании двойного гибрида - большая устойчивость материнской формы, позволяющая снизить потери гибридных семян и улучшить их качество.

Если нет возможности соблюсти вышеприведенные условия, в рекомендациях по ведению семеноводства необходимо отразить приемы, способствующие снижению потерь урожая семян, вызванных недостаточной устойчивостью к заболеванию.

РАЗРАБОТКА И НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ПРИ СЕЛЕКЦИИ РАПСА НА БОЛЕЗНЕУСТОЙЧИВОСТЬ

Нами установлено, что общепринятые методы оценки устойчивости рапса к альтернариозу в условиях ЦЧР ' не позволяют надежно дифференцировать изучаемый материал по этому признаку.

Исходя из анализа наиболее восприимчивых фаз растения-хозяина, требований патогена к условиям среды, а также возможностей проводить

оценку большого количества образцов с относительно малыми затратами труда и средств, мы предлагаем для условий ЦЧР оценку устойчивости рапса к черной пятнистости проводить на апробированном нами фоне, который создается путем внесения на поверхность почвы зараженных растительных остатков, когда рапс достигает фазы зеленого стручка, в это же время при отсутствии осадков проводится полив через сутки в течение двух недель.

. Выявлены генотипические различия по растрескиваемости стручков в зависимости от степени поражения альтернариозом. Если пораженность достигала 4 балла, у. сорта Global растрескиваемость возрастала, а у сорта Karat достоверное увеличение растрескиваемости отмечалось при поражении свыше 5 баллов.

Наиболее распространенный и вредоносный возбудитель черной пятнистости рапса в условиях лесостепи ЦЧР - A. brassicae, его следует использовать в качестве тест-патогена при определении резистентности к этому заболеванию в случае искусственного заражения.

Посев зараженными альтернариозом семенами не приводил к усилению поражения данным заболеванием, отмечалось только ухудшение посевных качеств семян.

Одним из критериев отбора образцов с-повышенной резистентностью может явиться продолжительность инкубационного периода болезни, поскольку нами выявлены генотипические различия по этому признаку.

Поражаемость ложной мучнистой росой усиливается при увеличении

i i',

густоты стояния растений и особенно при поливе, проводимом в мае, внесение азотных удобрений также приводило к усилению поражения. Для дифференциации исходного и селекционного материала по устойчивости к ложной мучнистой росе в условиях ЦЧР мы предлагаем высевать рапс на участке с бессменной культурой, загущенным посевом, поливом и внесением азотных удобрений в дозе 120 кг/га д. в.

Для создания инфекционного фона сравнительных испытаний образцов рапса по устойчивости к фузариозу мы взяли за основу бессменную культуру. Основными недостатками данного способа оценки являются большое количество самосева и невыравненность фона. Большое количество самосева объясняется тем, что при поражении фузариозом возрастает растрескиваемость стручков. Невыравненность фона обусловлена различиями образцов по устойчивости и в связи с этим неравномерным накоплением инфекции в почве.

Для устранения указанных недостатков мы предлагаем следующую схему:

1. Последнюю оценку пораженности испытываемых образцов проводить в фазу лимонно-желтого стручка, после чего сразу же проводить уборку, не допуская перестоя'и осыпания семян.

2. На следующий год на этом участке разместить уравнительный посев сильновосприимчивого сорта, который убирается в фазу зеленого стручка.

3. На третий год вновь проводится сравнительное испытание по вышеприведенной схеме.

Созданный нами инфекционный фон позволяет достаточно четко дифференцировать изучаемый материал по поражаемости, хотя и отмечаются некоторые колебания в зависимости от условий сезона. Как правило, поражае-мость возрастает в годы с сухим и жарким летом, в сезоны с влажной прохладной погодой пораженность снижается.

Пораженность рапса болезнями усиливается при повреждении некоторыми насекомыми.

Крестоцветные блошки обычно питаются на листьях, однако' могут повреждать черешки листьев, цветки и зеленые стручки. В поврежденных стручках возрастала пораженность семян альтернариозом, имеются сортовые различия по устойчивости к повреждению блошками стручков, по снижению продуктивности и поражению семян альтернариозом.

Вредоносность семенного скрытнохоботника на рапсе - комплексный показатель, с учетом плесневения семян потери урожая могут превышать в два и более раз величины, подсчитанные только по количеству уничтоженных семян.

Повреждение рапса цветоедом сопровождалось дополнительным ветвлением, удлинением периода цветения на 6-10 дней и задержкой созревания, возрастанием пораженное™ альтернариозом и мучнистой росой.

Таким образом, представление о фактической устойчивости изучаемых на инфекционных фонах генотипах могут искажаться в связи с повреждением растений вредителями. При необходимости определить иммунологические характеристики, связанные только с поражением заболеванием, следует избегать повреждения насекомыми.

ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ РАПСА НА УСТОЙЧИВОСТЬ

К БОЛЕЗНЯМ

В течение 1989-2000 годов нами на инфекционном фоне дана оценка более чем 2000 коллекционных и селекционных образцов по устойчивости к фузариозу. Выявлена широкая вариация распределения изучавшихся номеров по поражаемое™.

Кроме обычного распределения на устойчивые, восприимчивые и промежуточного типа, часть образцов резко меняла свою реакцию на патогена в зависимости от сезона. С приемлемым уровнем устойчивости выделено 15 образцов (табл. 5).

При изучении мировой коллекции ВИР на естественном фоне выделены умеренно устойчивые к поражению альтернариозом образцы - (№. по каталогу ВИР): 4569 (Франция), 4585 (Финляндия), 4609 (Австралия), 4727 (Россия), 4733 (Германия). При инокуляции двумя возбудителями - Alternaría brassicae и A. brassicicola, выделились сортообразцы 4293 (Польша), 4338 (Германия), 4411 (Япония) и отечественный сорт Луговской.

Таблица 5

Источники устойчивости к фузариозному увяданию рапса

Образец Происхождение Количество лет испытаний Пораженность, %

гшп шах средн.

ВНИИМК 214 Россия 7 1,0 8,0 3,0

Золотонивский . " 9 1,7 14,8 6,6

Кубанский " 9 3,3 14,4 7,2

Русская Кудья " 2 3,2 5,1 4,2

Шпат " 9 0 19.0 4,6

АэаЫгшапе Япония 5 0 6,2 3,1

СЫяауагШапе " 5 0 1,8 0,4

1зи2ипа1апе 5 0 2,0 0,4

Мигазакта1апе и 5 0 5,2 1,8

Нуо1а 308 Канада 2 0 0 0

Нуо1а 329 н 2 0 0 0

Нуо!а330 " 2 0 0 0

Нуо!а 401 II 2 0 0 0

Нуо!а 417 II 2 0 0 0

Нуо1а 420 2 0 0 0

Выявлены образцы с приемлемым уровнем резистентности к поражению пероноспорозом - К-225, К-ЗЗО, К-4610, К-4611, К-4726.

Нами выявлены значительные сортовые различия по степени изменения массы 1 ООО семян и их количества в стручке у пораженных альтернариозом растений. По этому признаку различия выражены сильнее, чем по степени устойчивости. Таким образом, отбор по выносливости рапса к альтернариозу должен быть более эффективным, чем по устойчивости.

При изучении коррелятивных зависимостей установлено, что связь между основными биохимическими показателями и поражаемостью рапса ложной мучнистой росой, черной пятнистостью и фузариозом отсутствует.

В отдельные годы достоверная степень отрицательной корреляции отмечена между процентом поражения фузариозом и содержанием эруковой кислоты и глюкозинолатов. Вероятно, это связано с тем, что современные дву-нулевые сорта имеют очень узкую генетическую базу, за основу взято много

восприимчивых компонентов. В частности, основной источник низкого содержания глюкозинолатов польский сорт Bronowski неустойчив к фузариозу

Не выявлено достоверной связи между^биохимическими показателями и массой 1 ООО семян в пораженных стручках. Однако отмечены довольно высокие коэффициенты корреляции по абсолютной величине между содержанием линоленовой кислоты и продуктивностью пораженных растений, и с увеличением балла поражения эта связь возрастает. Не отмечено и обратного влияния, то есть при поражении стручков альтернариозом химический состав семян определенным образом не менялся.

ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ И ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ БОЛЕЗНЕУСТОЙЧИВЫХ СОРТОВ И ГИБРИДОВ РАПСА

В настоящее время рапс как культура является типичным примером целого комплекса проблем, связанных с генетической уязвимостью. Прежде всего, в филогенетическом аспекте это одна из самых молодых культур. Как масличный рапс, В. napus сформировался в средней Европе, вероятно, не более 500-600 лет назад в результате спонтанного образования очень небольшого количества частично самофертильных гибридов, у которых произошло удвоение хромосом /Thompson К. F., 1983/. Естественно, что за такой короткий исторический срок генетическое разнообразие не может быть достаточно большим.

До второго десятилетия 20-го века рапс занимал небольшие площади, так как его масло использовалось только на технические цели. Однако появление новых технологий позволило получать из семян рапса пищевое масло, спрос на которое значительно возрос в первую мировую войну. Современный этап производства семян рапса начался в конце 60-х - начале 70-х годов двадцатого столетия, с появлением безэруковых, а затем низкоглюкозинолатных сортов/Rutkowski А., 1987/.

Таким образом, изначально узкий генофонд вида в дальнейшем резко сужается благодаря присутствию в каждом современном сорте зародышевой

плазмы сортов Liho и Bronowski, являющихся источниками беччруковости и низкого содержания глюкозинолатов. Интенсивная селекция на высокую урожайность и технологические качества продолжает сужать генетическую базу современных сортов, особенно сильно снижает генетическую вариабельность отбор на низкое содержание эруковой кислоты и глюкозинолатов /Sauerrr.cmn W. et al., 1987/.

В настоящее время в мировой коллекции ВНИИР находится менее 1 ООО образцов рапса, внесенных в основной и интродукционный каталог, причем в последние годы в поступлениях преобладают сорта из селекционных фирм /Дубовская А. Г. и др., 2000/.

Одним из самых бурно развивающихся направлений современной селекции рапса является использование эффекта гетерозиса /Bush H., lr95; McVetty P. В. E., 1995/. Co времен опустошительной эпифитотии южного гельминтоспориоза на кукурузе в 1970 году хорошо известно, что использование гибридов, особенно на однородной цитоплазме, значительно увеличивает генетическую уязвимость культуры/Brown W. L., 1983/.

Еще один очень важный факт, обостряющий угрозу эпифитотиГч'то развития болез!ш на рапсе - быстрое увеличение посевных площадей, зап : ix этой культурой /Anon., 1984b; Carr R. A., McDonald В. E., 1991; Kondra Z. Г., 1986; Larsen L. M., Sorensen H., 1985; Quartier C., 1988; Tewari J. P., 1985; Veeman M. M., 1985/. В России с улучшением экономической ситуации площади, занятые рапсом, могут возрасти в 10 и более раз /Артемов И. В., 2000/.

Быстрый рост площадей и появление новых сортов привело к значительному изменению видового состава патогенов и их вредоносности. Например, в настоящее время в Центрально-Черноземном регионе одним из самых вредоносных заболеваний является фузариозное увядание рапса, которое до 1989 года в литературе не упоминалось.

При отборе на устойчивость к фузариозу существенного повышение , с-тоГ:ч)'пости удалось добиться в F3 (табл. 6), причем даже в комбинациях м<-

ду двумя восприимчивыми родителями. Отбор был успешным также в истертом и пятом гибридных поколениях. По всей видимости, взятые нами сильно восприимчивые и умеренно восприимчивые сорта являются гетерогенными по устойчивости к фузариозу.

Таблица 6

Результаты отбора на устойчивость к фузариозу в гибридных поколениях

Тодительские формы Балл поражения

1993 1994 1995 1996 1997

Andor 5,0 5,3 5,7 5,7 5,3

Global 5,0 4,7 5,0 3,0 3,0

Hanna 8,0 7,0 9,0 8,3 8,0

Tower 5,0 4,7 5,0 3,0 4,0

Золотонивский 2,7 3,7 3,0 2,0 1,0

Шпат г 3,7 3,7 3,0 2,0 1,0

Гибриды F, F2 Fj F4 F.,

Global х Andor 4,3 4,3 .2,3 2,0 1,6

Hanna х Andor 6,0 4,7 3,7 2,0 1,0

Hanna x Tower 4,3 4,7 3.7 2,0 1,3

Hanna x Шпат 4,0 4,7 3,0 2,0 1,0

Золотонивский x Tower 3,3 4,7 3,0 2,0 1,0

■ Шпат x Tower 4,0 4,7 3,3 2,0 1,0

Нами выявлена гетерогенность по устойчивости к фузариозу, перонос-порозу и выносливости к альтернариозу ряда сортов ярового рапса.

В условиях ЦЧР горчица белая не поражалась альтернариозом. Среди ряда других родственных видов не выявлено источников устойчивости к этому заболеванию

Не выявлены иммунные к фузариозу генотипы среди видов Brassica rapa, В. juncea, В. nigra, В. carinata, Sinapis'alba, Raphanus raphanistrum, R. sati-vus.

Андроклинные линии и сомаклональные регенеранты, полученные из ярового рапса на неселективных средах, имели намного большую изменчивость по устойчивости к фузариозному увяданию, чем исходный сорт.

При переноле гибрилов на цитоплазматическую мужскую стерильность особое внимш.ие следует уделять иммунологическим характеристикам стерильных образцов и закрепителей стерильности, к восстановителям фертиль-ности менее жесткие требования.

В 1993-1995 гг. проводился генетический анализ признака устойчивость к фузариозу на основе диаллельных скрещиваний.

Лучшим по ОКС является образец Andor, который имеет наивысшие значения констант ОКС. Хорошие показатели ОКС также у умеренно устойчивых образцов Шпат и Золотонивский. Сильно восприимчивый образец Hanna имеет самые худшие показатели ОКС.

У образцов Hanna, Global и Tower гены с аддитивными эффектами играют подчиненную роль в наследовании признака устойчивость к фузариозу.

Из результатов диаллельного анализа следует, что при создании гетеро-зисных гибридов нельзя использовать два родительских компонента, восприимчивых к фузариозу. Можно получать гибриды с приемлемым уровнем устойчивости при предварительном подборе родительских форм, умеренно восприимчивых к заболеванию.

С целью разработки ускоренного метода периодического отбора в популяциях рапса на количественное содержание жирных кислот в семенах нами проверялась возможность предварительной браковки на основе биохимического анализа незрелых семян. Для этой цели проводили биохимический анализ семян в стручках, взятых через двадцать суток после распускания цветков. Полученные результаты сравнивали с данными анализа зрелых семян с тех же самых растений. Изучение проводили на озимом и яровом сортообразцах.

Вторым этапом данной работы явилось изучение отрастания подгона в результате срезания всех цветущих ветвей через 20 суток от начала цветения и возможности проведения на -отросших растениях скрещиваний и получения полноценных семян.

В целом соотношение таких жирных кислот, как олеиноная (18:1). лино-левая (18:2) и эйкозеновая (20.1) было близким в двадцатисуточных и зрелых семенах у ярового и озимого рапса.' . Более значительные различия

наблюдались в содержании линоленовой (18:3) и, особенно, пальмитиновой (16:0) и эруковой (22:1) кислот. Известно, что биосинтез жирных кислот в процессе онтогенеза у рапса идет в направлении удлинения углеродной цепи, конечными продуктами такого синтеза являются линоленовая и эруковая кислоты /ЯоЬЬе1еп в., ТЫеБ \У., 1980/. В связи с этим понятно, почему в несозревших семенах содержится большее количество-короткоцепочечной пальмитиновой кислоты и меньшее количество конечных продуктов биосинтеза. С учетом этих особенностей можно проводить предварительный отбор генотипов с измененным биохимическим составом на основе анализа двадцатису-точных семян.

После срезания ветвей с распустившимися цветками через двадцать суток от начала цветения растения хорошо отрастали, созревание семян наступало в приемлемые сроки: у озимой формы на 17 суток позже, а у яровой - на 15 суток в сравнении с интактными растениями.

Таким образом, на основе анализа двадцатидневных семян можно проводить отбор с последующим опылением и переопылением отобранных растений в одном сезоне. Предложенный способ можно применять не только при отборе на качество масла, но,и совмещать периодический отбор по жирнокис-лотному составу, комбинационной способности и устойчивости к тем заболеваниям, которые проявляются в этот период времени - ложная мучнистая роса, черная пятнистость на листьях и некоторые другие. В связи с удлинением периода вегетации представляется возможность оценить устойчивость анализируемых растений к мучнистой росе.

Отбор на качество масла можно совмещать и с отбором на устойчивость к фузариозу, так как коэффициент корреляции между пораженностыо расте-

ний в фазу созревания и через 20 суток после начала цветения равен 0,964+,-0,046.

Нами изучалась возможность повышения устойчивости к фузариозному увяданию сортов Липецкий и Мадригал в процессе ведения первичного семеноводства. Для анализа гетерогенности сорта по поражаемости заболеванием лучше всего подходит иммунологическая оценка на одном из этапов перзич-ного семеноводства, где испытывается большое количество линий. Таким этапом мы избрали питомник испытания потомств (ПИП-1), в котором высезает-ся не менее 200 линий. На инфекционном фоне оба сорта оказались гетерогенными по устойчивости к фузариозу (табл. 7). При браковке наиболее поражаемых линий можно существенно повысить фузриозоустойчивость этих сортов. ;

Таблица 7

Распределение линий по пораженности фузариозным увяданием сортов

Липецкий и Мадригал в ПИП-1, %

Годы Балл по ражения Средний балл | Hannast

1 | 2-3 4-5 | 7-9

Липецкий

1999 2000 20,0 2,5 53,5 | 10,0 46,5 | 49,5 16,5 1,5 з;4 3,6 о, 1 г;

Мадригал

1999 2000 18,0 9,0 61,5 78,0 15,5 13,0 11,0 0 3,3 2,1 8,2 5,2

Повышение устойчивости к болезням приносит значительный экономический эффект, практически не увеличивая энергозатраты. Так, сорт Аргумент при отсутствии поражения фузариозом превосходил по урожайности стандарт Hanna на 8,7%, в связи с чем было получено дополнительно маслосемян на сумму 487,3 руб./га (в ценах 2000 года), а в условиях умеренной эпифитотии фузариоза превышение над стандартом составило 18,6%, что в переводе на стоимость маслосемян равно 851,6 руб./га.

Таким образом, в связи с узким естественным гево-.'очлом вид:;, т-..; :-нейг:!-"-: .ТО резким сужением в результате селг?к:;. :;; ■.-:..• .•■■::■•.::■■■: ,: •. •....

та, а также внедрением гетерозисных гибридов на однородной цитоплазме, быстрым ростом площадей, занимаемых культурой и наличием большого количества возбудителей с высокой вредоносностью проблема появления эпи-фитотий .на рапсе стоит очень остро.

В перспективный селекционный материал необходимо вводить факторы устойчивости к наиболее вредоносным болезням предполагаемого региона районирования, а также к раку стебля и,цилиндроспориозу, так как во многих . странах отмечались эпифитотии этих заболеваний. По другим заболеваниям, пока не встречающимся в зоне .деятельности селекцентра, следует создать и пополнять коллекцию источников,и доноров через мировую коллекцию ВИР и путем обмена с селекционными учреждениями и банками зародышевой плазмы.

Для практической селекции на болезнеустойчивость необходимо шире вовлекать исходный материал дикого типа, особенно адаптированный местный и географически отдаленный.

Межвидовая гибридизация имеет особое значение в селекции рапса на болезнеустойчивость, поскольку внутри вида для ряда болезней нет источников резистентности. Наиболее перспективные виды для передачи рапсу болезнеустойчивости - В. nigra, В. juncea, S. alba, Е. sativa, С. sativa и С. bursapastoris.

Многие современные сорта гетерогенны по устойчивости к ряду заболеваний, повышать их резистентность можно в процессе ведения первичного семеноводства.

Вредоносность черной пятнистости можно снизить посредством внутривидовых скрещиваний и отбора на выносливость к заболеванию.

В целом селекция на качество масла и шрота не сцеплена со снижением болезнеустойчивости. Большая поражаемость некоторыми болезнями безэру-ковых и низкоглюкозинолатных сортов объясняется восприимчивостью исходных форм и суженной генетической базой.

Особое внимание вопросам болезнеустойчивости необходимо уделять при создании гибридов рапса, семеноводство которых ведется на основе ци-топлазматической мужской стерильности. Гибриды следует создавать на всех имеющихся типах цитоплазм. При вовлечении образцов в скрещивания сразу следует учитывать их иммунологические характеристики для определения места родительской формы в гибриде.

ВЫВОДЫ

1. В результате комплексного анализа методов оценки кукурузы к стеблевым гнилям установлено, что наиболее полно отражающей природу полевой устойчивости и приемлемой для селекционной практики является оценка поражаемости растений заболеванием при бессменной культуре, перестое на корню и ранних сроках сева. Ломкость стеблей пораженных растений менее стабильна по годам, однако наиболее экономически значима. Результаты, полученные при инокуляции чистыми культурами патогенов, не согласуются с данными естественного поражения. Из косвенных методов представляет интерес определение усилия для прокола коры в нижних междоузлиях. На основании такой оценки лучшие растения можно вовлекать в скрещивания в этот же вегетационный период.

2. Разработанный нами лабораторный метод диагностики резистентности кукурузы к пыльной головне, основанный на различиях уровня сверхслабого свечения проростков зараженных и контрольных образцов позволяет в два раза ускорить процесс отбора резистентного материала из расщепляющихся популяций.

3. В наследовании устойчивости кукурузы к паразитарной ломкости стебля преобладающую роль играют гены с аддитивным эффектом, хотя для некоторых образцов характерна значительная роль генов с доминантными и, возможно, эпистатическими эффектами.

4. Для более полной характеристики самоопыленных линий по устойчивости необходимо проводить тестерные скрещивания и испытание получен-

л

ных гибридов. При этом необходимы три тестера, один из которых является устойчивым к стеблевым гнилям, второй сильнопоражаемым и третий с промежуточным уровнем устойчивости.

5. Прямой отбор устойчивых к гнилям стебля растений влечет за собой негативный косвенный на позднеспелость. При отборе на большую устойчивость и прочность стебля вегетационный период удлиняется, а при отборе в противоположном направлении - укорачивается. В свою очередь, отбор на раннеспелость без иммунологического анализа приводит к увеличению поражаемое™ стеблевыми гнилями.

6. Сравнительное изучение гомозиготных линий кукурузы в различных экологических условиях позволяет выделять источники устойчивости, стабильно сохраняющие этот признак к различным популяциям возбудителей стеблевых гнилей, то есть обладающие неспецифической устойчивостью.

7. Превращение роговидной части эндосперма у высоколизиновой кукурузы в мучнистую приводит к ухудшению иммунологических характеристик к ряду заболеваний, в том числе и к пыльной головне. Повышенная поражае-мость высоколизиновой кукурузы пыльной головней обусловлена большей продолжительностью прохождения восприимчивой фазы, от начала прорастания семян до появления всходов на поверхности почвы.

8. Выносливость кукурузы к стеблевым гнилям определяется влиянием болезни на соотношение положительных и отрицательных модификаций на продукционный процесс. К положительным относится возрастание числа зерен на початке, к отрицательным - сокращение продолжительности жизни листьев и налива зерна, ведущих к депрессии массы, а у некоторых генотипов и количества зерен. В качестве критерия отбора на выносливость следует использовать отношение произведения массы 1000 зерен, на их количество у здоровых и пораженных растений.

9. В условиях ЦЧЗ достаточно надежная и стабильная дифференциация образцов рапса по поражаемости черной пятнистостью достигается на фоне,

где вносятся зараженные растительные остатки и проводится полив в период наибольшей восприимчивости растения-хозяина. . Анализ пораженности стручков следует дополнять оценкой их растрескиваемости.

10. Основные составляющие фона для испытания резистентности рапса к ложной мучнистой росе - бессменный загущенный посев, внесение азотных удобрений и орошение.

11. Инфекционный фон, позволяющий хорошо дифференцировать изучаемый материал по устойчивости рапса к фузариозу, создается посредством бессменной культуры с обязательным уравнительным посевом и применением приемов, не допускающих осыпания семян.

12. При создании фонов сравнительных испытаний следует учитывать повреждаемость насекомыми и определять их влияние на степень поражения болезнями. При необходимости исследования иммунологических характеристик, связанных только с поражением заболеванием, следует исключить повреждение изучаемого материала насекомыми. Для практических целей оценки потерь урожая необходима комплексная оценка поражаемости болезнями и повреждаемости вредителями.

13. Выносливость рапса к черной пятнистости связана с генотипически-ми различиями растений по способности усваивать ассимиляты в условиях уменьшения фотосинтетически активной поверхности створок стручка в результате поражения заболеванием.

14. Очень важный резерв повышения болезнеустойчивости рапса к ряду болезней, прежде всего к фузариозному увяданию - отбор внутри сорта, поскольку многие сортообразцы по этому признаку гетерогенны.

15. При селекции гибридов на устойчивость к заболеваниям необходимо проводить определение комбинационной способности по этому признаку, тщательное и постоянное тестирование на болезнеустойчивость всех типов стерильных цитоплазм, на которых ведется семеноводство и учет иммуноло-

гических характеристик родительских форм для определения их места в гибриде.

16. Особое внимание к селекции рапса на болезнеустойчивость связано с узким генофондом современных сортов и гибридов и быстрой географической концентрацией этой культуры.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ И ПРОИЗВОДСТВА

1. Для снижения трудоемкости и повышения надежности оценки предлагается использовать в селекционном процессе разработанные нами методы создания фонов сравнительных испытаний и методов селекции кукурузы и рапса на болезнеустойчивость.

2. Включить в селекционный процесс выделенные и созданные нами источники и доноры резистентности кукурузы и рапса к болезням.

3. Использовать в селекционных программахпредложенные нами критерии отбора на выносливость к стеблевым гнилям кукурузы и к альтернариозу рапса.

4. Расширить посевные площади в России под сортами ярового рапса ' Липецкий, допущенному к использованию в производстве по Северному, Волго-Вятскому, Центрально-Черноземному, Средневолжскому, Уральскому, Западно-Сибирскому и Восточно-Сибирскому регионам с 1994 года; Мадригал, допущенному к использованию в производстве по Центральному, Волго-Вятскому и Восточно-Сибирскому регионам с 1999 года; Аргумент, допущенному к использованию в производстве по Центральному, Волго-Вятскому, Центрально-Черноземному и Средневолжскому регионам с 1999 года. Эти сорта будут обеспечивать более стабильную и высокую урожайность и при усилении вредоносности некоторых заболеваний рапса.

По материалам диссертации автором опубликовано 70 работ, в том числе:

1. Анализ наследования устойчивости кук\ру?ы к различным популяциям возбудителей стеблевых гнилей //Всесоюзн. конф. Проблемы и пути повышения устойчивости растений к болезням и экстремальным условиям среды в связи с задачами селекции. Тез. докл. Ч.З. Устойчивость растений к болезням.-Л.-1981 .-С. 204 (в соавторстве).

2. Диаллельный анализ комбинационной способности самоопыленных линий кукурузы по устойчивости к стеблевым гнилям в различных условиях выращивания //'С.-х. биология.-1983.-N5.-С. 77-80 (в соавторстве).

3. Исследование устойчивости кукурузы к различным экологическим популяциям возбудителей стеблевых гнилей и пузырчатой головни //Доклади на втория национален симпозиум по имунитет на растенията. Болгария, Плов-ДИВ.-1983.-Т.1,- с. 243-249 (в соавторстве).

4.Использование методов оценки устойчивости кукурузы к стеблевым гнилям в условиях Краснодарского края//Сб. науч. трудов по прикл. бот., ген. и сел. Селекция и генетика культурных растений на Кубани. Л.-1984.-Т. 89.-С. 26-30.

5. Лабораторный метод оценки устойчивости кукурузы к пыльной го-ловне//Информ. бюлл. по кукурузе. Мартонвашар, Венгрия,-1985.-N4.-С. 125131 (в соавторстве).

6. Диаллельный анализ комбинационной способности самоопыленных линий кукурузы по устойчивости к стеблевым гнилям в различных условиях выращивания //С.-х. биология.-1983.-Ы5.-С. 77-80 (в соавторстве).

7. Селекция раннеспелой кукурузы на устойчивость к стеблевым гни-лям//8 Всесоюзн. совещ. по иммунитету с.-х. растений к болезням и вредителям. Рига.-1986.-Ч.1.-С.189 (в соавторстве).

8. Анализ устойчивости кукурузы к стеблевым гнилям применительно к проблеме вредоносности болезни//5 Съезд Всесоюзн. общества генетиков и селекционеров им. Н.И. Вавилова. М.-1987.-С. 104.

9. Репродуктивная способность растений кукурузы как пока«теть отбора на выносливость к фучариозной стеблевой гнили//Доклады ВЛСХНИЛ.-1988.-N4.-C. 13-15 (в соавторстве).

10. О вредоносности стеблевых гнилей кукурузы в связи с селекцией на гетерозис//С.-х. биология,-1989.-N1.-С. 99-102 (в соавторстве).

11. Анализ устойчивости кукурузы к стеблевым гнилям на основе различных методических подходов//Научн.-техн. бюлл. ВНИИР. Результаты изучения зернофуражных и масличных культур в условиях Кубани.-1989,-Выл. 189.-С. 19-22 (в соавторстве).

12. Анализ вредоносности альтернариоза рапса в связи с селекцией на устойчивость//Достижения, перспективы селекции и семеноводства зерновых культур в Центрально-Черноземной зоне. Каменная Степь.-1990.-С. 85-87.

13. Образцы ярового рапса для селекции на гетерозис//Селекция и семе-новодство.-1991.-Ы5.-С. 23-24 (в соавторстве).

14. Влияние ПАБК на устойчивость к ложной мучнистой росе и продуктивность ярового рапса//9 Всесоюзн. совещание по иммунитету растений к болезням и вредителям. Минск.-1991.-Т.1.-С.133.

15. Урожайность и качество белка кукурузы при поражении стеблевыми гнилями//С.-х. биология.-1994.-N1.-С. 118-120 (в соавторстве).

16. Иммунологические аспекты гетерозисной селекции рапса// Всероссийский съезд по защите растений. С.-Петербург.-1995.-С. 225-226.

17. Перспективы использования болезнеустойчивости в контроле фито-санитарного состояния ярового рапса//Всероссийский съезд по защите растений. С.-Петербург.-1995.-С. 226 (в соавторстве).

18. Иммунологические проблемы возделывания рапса//Всеросс. конф. Научное наследие П.П. Тян-Шанского и его роль в развитии современной науки. 4.2. Зоология. Экология. Ботаника. Липецк.-1997.-С. 74-75.

19. Fusarium wilt of rapeseed//lX Meeting of Working Group "Integrated Control in Oilseed Crops", Poznan, 10-12 April, 1997.-Abstracts.-P. 12 (в соавторстве).

20.Биотехнологические методы в селекции рапса//Кормопроизводство.-1997.-N4.-C. 14-15 (в соавторстве). у

21. Образцы рапса для селекции на устойчивость к болезням//Селекция и семеноводство.-1997.-№4.-С. 21-22 (в соавторстве).

22. Болезни рапса//Кормопроизводство.-1997.-Н5-6.-С.42-44 (в соавторстве).

23. Фузаризное увядание рапса// Микология и фитопатология. -1998. -Т.32. - Вып.З.- С. 56-60 (в соавторстве).

24. Оценка генофонда ярового рапса на устойчивость к некоторым биотическим фактором среды//Интродукция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений: Тез. докл. Всероссийский науч.-произв. конф./г.Пенза, 24-28 июня 1998г./ -Пенза, 1998. - С. 43 (в соавторстве).

25. Stan i prognoza uprawy rzepaku w Rosji oraz szczegolne przypndki sto-sowania nawozow fosforowych i potasowych w rzepaku jarym//Zbilansowane na-wozenie rzepaku. Poznan, 2000.-S. 241-243 (в соавторстве).

26. Химический состав ярового рапса и устойчивость к инфекционным заболеваниям//Научное обеспечение отрасли рапсосеяния и пути реализации биологического потенциала рапса: Научные докл. на международном координационном совещании по рапсу 18-20 июля 2000 г.- Липецк.-2ооо .-С. 85-86 (в соавторстве)..

27. Оценка ярового рапса в процессе селекции на устойчивость к инфекционным заболеваниям: Научные докл. на.междунар. координационном совещании по рапсу 18-20 июля 2000 г.- Липецк.-2ооо- -С. 122-124 (в соавторстве).

28. Влияние повреждения стручков рапса крестоцветными блошгами и семенным скрытнохоботником на поражаемость семян альтернариезом:

Научные докл. на междунар. координационном совещании по рапсу 18-20 июля 2000 г.- Липецк.-2000.-С. 124-125.

Авторские свидетельства:

1. Гибрид кукурузы Краснодарский 333Л. A.c. N2964, 1981. (в соавторстве).

2. Гибрид кукурузы Коллективный 101ТВ. А. с. N3201. 1982. (в соавторстве).

3. Гибрид кукурузы Кубанской 311МВ. А. с. N3915. 1985. (в соавторстве).

4. Гибрид кукурузы Кубанский 421 ТВ. А. с. N4157. 1986. (в соавторстве).

5. Гибрид кукурузы Бекоста ТВ. А. с. N4368.1987. (в соавторстве).

6. Гибрид кукурузы Коллективный 100 ТВ. A.c. N4685. 1988. (в соавторстве).

7. Гибрид кукурузы Кубанский 236 ТВ. А. с. N4692. 1988. (в соавторстве).

8. Сорт рапса ярового Липецкий. А. с. N6439,1994. (в соавторстве).

9. Рапс яровой Мадригал. А. с. № 28451, 1999. (в соавторстве).

10. Рапс яровой Аргумент. А. с. № 28452,1999. (в соавторстве).

11. Способ отбора селекционного материала кукурузы по признаку выносливости к фузариозной стеблевой гнили. А. с. N1507263. 1989. (в соавторстве).

12. Способ получения гибридных семян рапса (Brassica napus L.). Патент N2013042, 1994. (в соавторстве).

13. Способ рекуррентного отбора в популяциях рапса. Патент N206565, 1996. (в соавторстве).