Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Генетические основы селекции культивируемых злаков на устойчивость к тлям
ВАК РФ 03.00.15, Генетика
Автореферат диссертации по теме "Генетические основы селекции культивируемых злаков на устойчивость к тлям"
Гч. СП
су.
N—
сс: о
На правах рукописи
РАДЧЕНКО Евгений Евгеньевич
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СЕЛЕКЦИИ КУЛЬТИВИРУЕМЫХ ЗЛАКОВ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К тлям
03.00-15 — генетика 06.01.05 — селекция и семеноводство
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
Санкт-Петербург 1997
Диссертационная работа выполнена во Всероссийском научпо-иссле-довательском институте растениеводства имени Н. И. Вавилова.
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор А. Ф. Мережко; доктор биологических наук, профессор В. И. Пыжен-ков: доктор биологических наук А. Н. Фролов.
Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный университет.
Защита состоится 21 ноября 1997 г. в 14 часов на заседании Специализированного совета Д 020.18.02 при Всероссийском научно-исследовательском институте растениеводства им. Н. И. Вавилова по адресу: 190000, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 44. Факс: (812) 311-87-62.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства им. Н. И. Вавилова.
Автореферат разослан 17 октября 1997 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук, профессор
Э. А. Гончарова.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Интенсификация сельского хозяйства привела к существенному увеличению вредоносности тлей на зерновых культурах. Так, ущерб, нанесенный ячменной тлей Dlurapfiis noxia (Mordvllko) в США за период с 1986 г. (первое обнаружение-вредителя в стране) по 1989г. превысил 200 млн. долларов (Quick et al., 1991). Потери урожая зернового сорго в нашей стране при массовом размножении обыкновенной злаковой тли Schlzaphls graminura Rond, могут превышать 35% (Троценко, Скляр, 1978). Генетическая однородность возделываемых сортов способствует ускорению адаптивной микроэволюции вредных организмов. Использование пестицидов широкого спектра действия также ведет к нарушению биологического равновесия: наблюдается гибель энтомофагов и массовое размножение вредителей. Кроме того, у тлей отмечено появление резистентности к инсектицидам (Teetes et al., 1975), а некоторые гербициды стимулируют размножение сосущих вредителей (Hinz, Daebeler, 1980). Селекция устойчивых сортов - радикальный и, .вместе с тем, самый дешевый и экологически чистый способ борьбы с тлями.
Основная задача селекции на иммунитет - восстановление генетического разнообразия зерновых культур по устойчивости к вредителям. Известно несколько способов решения этой задачи: чередование во времени сортов с разными генами устойчивости; селекция многолинейных сортов (смесей фенотипически сходных линий, различающихся по геншл устойчивости); "мозаики" (возделывание сортов с разными генами устойчивости в ареале распространения вредителя); пирамидирозание (объединение в, одном сорте различных генов устойчивости). Реализация этих стратегий основана на изучении генетики устойчивости и создании доноров с эффективными генами с одной стороны и исследовании структуры популяций вредителей - с другой.
До начала нашей работы в отечественной литературе имелись лишь отрывочные сведения об устойчивости ряда сортов зерновых культур к тлям в некоторых эколого-географических зонах страны. Работы по генетике устойчивости растений к вредителям практически отсутствовали. Не обсуждалась и внутривидовая изменчивость злаковых тлей, хотя к началу 80-х годов за рубежом уже был накоплен обширный материал по дифференциальному взаимодействию насекомых с растениями-хозяевами. Мы столкнулись также с недостаточной разработанностью методических вопросов проведения иммунологических исследований. Необходимость решения широкого круга вопросов обус-
3
ловила и выбор наш модельних объектов для изучения взаимоотношений в системе фитофаг-кормовое растение. Исследовали взаимодействие двух представителей семейства Роасеае - пшеницы (род Tritl-cum L.. триба Trítlceae) и сорго (род Sorghum tóoench, триба And-ropogoneae) - с наиболее распространенными и вредоносными на этих культурах представителями афидофауны: большой злаковой (Sltobion avenaeF.), обыкновенной черемуховой (Rhopalosipiium padi L.) и обыкновенной злаковой (S. graiiünum) тлями.
Цель и задачи исследований. Основная цель нашей работы -разработать генетические основы селекции зерновых культур на устойчивость к тлям.
Для этого необходимо было решить следующие задачи:
- разработать и усовершенствовать методы изучения устойчивости генофонда зерновых культур к тлям, генетики устойчивости растений, внутривидовой изменчивости вредителей;
- провести сравнительное изучение наследственного разнообразия родов ТгШсиш и Sorghum по устойчивости к наиболее распространенным и вредоносным на этих культурах видам тлей;
- определить иммунологически ценный генофонд пшеницы и сорго для обеспечения селекционных программ, исследовать механизмы устойчивости растений к вредителям;
- изучить наследование устойчивости к тлям у выделенных образцов и по возможности расширить запас эффективных генов устойчивости;
- исследовать внутривидовую дифференциацию и структуру попу- * ляций злаковых тлей;
- исследовать донорские свойства образцов сорго с новыми генами устойчивости к обыкновенной злаковой тле.
В результате работы на защиту выносятся следующие положения:
1. Разработана система тестов, позволяющая всесторонне изучить различные аспекты взаимоотношений фитофагов с растениями-хозяевами.
2. Определена связь между геномным составом пшеницы и устойчивостью к 'злаковым тлям. Наиболее устойчивы диплоидные виды с геномами Au (T.urartu) и Аь (Т.boeoticum, Т. monococcum). Геном D может обеспечивать высокую устойчивость видов пшеницы T.kiharae и Т.miguschovae. Устойчивость, обусловленная геномом G, преодолевается вредителями.
3. Большие и малые гены устойчивости зерновых культур к. тлям дифференциально взаимодействуют с генотипами вредителя и не могут "" 4- ' ■ '
быть основой длительной устойчивости. Следовательно, расширение генетического разнообразия сортов зерновых культур является наиболее целесообразной стратегией селекции на устойчивость злаков к тлям.
4. Предварительно идентифицировано 7 генов устойчивости сорго к обыкновенной злаковой тле, не известных по мировым публикациям. Эти гены являются новыми маркерами для частной генетики сорго и представляют большой интерес для селекции.
5. В системе сорго-обыкновенная злаковая тля показано, что антиксеноз и антибиоз являются разными способами проявления одних и тех же взаимодействующих пар генов растения и насекомого и не могут рассматриваться как генетически различающиеся компоненты устойчивости. Следовательно, нет необходимости селекции устойчивых сортов отдельно по антибиозу и антиксенозу.
Научная новизна. Разработаны подходы к изучению микроэволюционных процессов в популяциях злаковых тлей, механизмов и генетики устойчивости растений к вредителям. Впервые продемонстрирована возможность применения тест-клонов вредителя для изучения генетики устойчивости растений к насекомым.
Впервые выявлено дифференциальное взаимодействие большой злаковой и обыкновенной черемуховой тлей с генотипами пшеницы. Показано, что не только главные, но и малые гены устойчивости хозяина дифференциально взаимодействуют с биотипами обыкновенной злаковой тли.
Выявлен существенный внутрипопуляционный полиморфизм обыкновенной злаковой тли по признаку вирулентности к генам устойчивости растения-хозяина. Предложены сорта-дифференциаторы сорго для популяционных исследований вредителя. Показана относительная изолированность европейских и азиатских популяций злаковых тлей.
В результате изучения наследственного разнообразия родов ТгШсшв и Бог^ив выделены образцы, обладающие устойчивостью к наиболее вредоносным видам тлей. Выявлена связь между устойчивостью и геномным составом пшеницы.
Показана генетическая однородность доноров устойчивости сорго к обыкновенной злаковой тле, широко используемых в селекционных программах России и США. Предварительно идентифицировано 7 генов устойчивости сорго к обыкновенной злаковой тле, не известных по мировым публикациям. Показано аддитивное действие неал-лельных 'генов устойчивости сорго.
Установлено, что антиксеноз и антибиоз сорго к обыкновенной
5
злаковой тле являются различными способами проявления одних и тех жевзаимодействующих пар генов растения-хозяина и насекомого.
Практическая ценность' и реализация результатов исследований. Обоснована необходимость расширения генетического разнообразия возделываемых сортов зерновых культур. Рекомендован исходный материал мягкой и твердой пшеницы для вовлечения в селекцию на устойчивость к тлям в различных эколэго-географических зонах, а также интрогрессивная гибридизация с привлечением образцов редких видов пшеницы - Т. urartu, Т. boeotícum, Т. люпососсию. Т. kiharae. T.miguschovae. Показано, что образцы сорго с новыми генами устойчивости к обыкновенной злаковой тле отвечают всем требованиям, предъявляемы),i к донорам селекционко-ценных признаков. Установлено, что при создании высокопродуктивных и устойчивых к обыкновенной злаковой тле форм сорго целесообразно использование ограниченных беккроссов. Разработаны и- усовершенствованы полевые и лабораторные методы изучения устойчивости зерновых культур к тлям.
Разработанные методы изучения устойчивости внедрены во Всероссийском институте защиты растений. Материалы диссертации используются в учебном процессе Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. Образцы и беккроссные линии сорго с новыми генами устойчивости к обыкновенной злаковой тле используются в селекционных программах НПП "Соре" НТЦ "Сорго" (ВНИИ селекции и семеноводства сорговых культур) и Ставропольском НИИСХ.
Апробация работы. Результаты исследований были доложены или представлены на международных, всесоюзных и республиканских съез- 1 дах, конференциях и совещаниях, в том числе:
VIII (Рига. 1986) и IX (Минск, 19S1) Всесоюзных совещаниях по иммунитету с. -х. растений к болезням и вредителям; V (Москва, 1987) и VI (Минск, 1392) съездах ВОГиС им. Н.И.Вавилова; Конференции "Частная генетика растений" (Киев, 19В9); Всесоюзном совещании "Проблемы и задачи по селекции, семеноводству и технологии производства и• переработки сорго в СССР" (Зерноград, 1990); Конференции "Генетические механизмы устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды" (Иркутск, 1991); 'IV Национальном симпозиуме по иммунитету растений к болезням и вредителям (Болгария, 1994); I съезде Вавиловского общества генетиков и селекционеров (Саратов, 1994); Всероссийском съезде по защите растений (С."Петербург, 1995); XIV Конгрессе ЕУКАРПИЯ (Финляндия,. 1995); XIII Международном конгрессе по защите растений (Голландия, 1995); XX _Международном энтомологическом конгрессе (Италия, 1996); XI съез-
де Русского'энтомологического общества (С.-Петербург, 1997); II международном симпозиуме "Взаимодействие злаков с патогенами и стрессовыми факторами" (Польша, 13Э7).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 47 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы и приложения. В приложении представлены копии документов о внедрении результатов исследований. Работа изложена на 327 страницах машинописного текста, содержит 52 таблицы и 9 рисунков. Список цитированной литературы включает 488 наименований, в том числе 353 на'Иностранных языках.
1. БИОЛОГИЯ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЗЛАКОВЫХ ТЛЕЙ С РАСТЕНИЯМИ-ХОЗЯЕВАМИ (введение в проблему)
В главе обобщены современные знания о взаимоотношениях злаковых тлей с растениями-хозяевами. Представлены сведения о типах (механизмах) устойчивости растений к вредителям - антибиозе, ан-тиксенозе (непредпочитаемости). выносливости (Пайнтер, 1953) и иммунологических барьерах растений (Шапиро, Вилкова, 1979; Шапиро, 1985). Показано, что генетическое разнообразие клоновых популяций тлей обеспечивается за счет генных и хромосомных мутаций, рекомбинации и ассимиляции иммигрантов; гетерогенность популяций предоставляет материал для естественного отбора (Blackman, 1981; Shaposhnikov, 1987). Приемлемость кормовых растений - один из основных факторов, определяющих микроэволюционные процессы в популяциях насекомых. Внутривидовые формы тлей, дифференциально взаимодействующие с генотипами растения-хозяина (биотипы), различаются по вирулентности, то есть по способности преодолевать устойчивость растений (Puterka, Peters, 1989). Генетические механизмы взаимодействия обыкновенной злаковой тли с пшеницей и сорго подчиняются отношениям "ген для гена" (Puterka, Peters, 1989; 1995): каждому гену устойчивости хозяина соответствует специфичный ему ген вирулентности паразита (Flor, 1956). Подавляющее большинство работ по генетике устойчивости зерновых культур к тлям описывает расоспецифическую олигогенную устойчивость.
2. УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Экспериментальная работа выполнена в.1983-1997 гг. в Пуш-
7
кинских лабораториях ВНИИ растениеводства пиени Н. И. Вавилова, на Дагестанской опытной станции ЗИР (ДОС ВИР), Екатерининской опытной станции ВИР (ЕОС ВИР). Кубанской опытной станции ВИР (КОС ВИР), в Узбекском НИИ растениеводства (Уз. ИР), Узбекском НИИ зерна (Уз, ПИИ зерна). Таким образом, исследования проводили в пределах разнородных популяционных ареалов злаковых тлей.
На естественной и провокационном фонах заселения вредителями изучена устойчивость к большой злаковой и обыкновенной черемуховой тлям важнейших хлебных злаков - пшеницы ¡.шгкоп (Tritlcum аез-tlvum L.) - 2616 образцов и твердой (Т. durum D&sf.) - 1911 образцов. Кроме того, изучено видовое разнообразие пшеницы (1043 образца 30 редких видов), а также 17 образцов рода Aegllops (12 -Ае.tauschii и 5 - Ле.speltoides), относящихся к донорам геномов D и G пшеницы. Исследована устойчивость к обыкновенной злаковой тле 5059 образцов культивируемых видов рода Sorghum, а также 110 образцов дикорастущих форы сорго.
Для оценки б поле степени заселения коллекционных образцов пшеницы вредителями использовали балловые шкалы ВИЗР (Гендрик, Еалиро, 1978); псврежденность сорго обыкновенной злаковой тлей оценивали по международной шкале (Якушевский и др., 1982).
При лабораторном изучении устойчивости пшеницы и сорго к тлям использовали природные популяции вредителей из различных эколого-географических зон страны и выделенные из них клоны. Разведение насекомых в лабораторных условиях, а также оценку повреж-денности сорго обыкновенной злаковой тлей в фазе всходов осуществляли по методу Starke, Burton (1977). Антибиоз и антиксеноз сортов зерновых культур к тлям изучали с помощью общепринятых методик (Hsu, Robinson, 1962; Roberts,' Foster, 1983; Schuster, Starks, 1973; Wilson e,t al., 1978).
Для классификации фенотипов F2 гибридов сорго в'лабораторных опытах использовали балловые шкалы Puterka, Peters (1988); Archer et al. (1982), -а в полевых экспериментах - международную шкалу (Якушевский и др., 1982). Для идентификации генов устойчивости использовали тесты на аллелизм, а также реакцию на тест-клоны вредителя'(Одинцова и др., 1989).
Данные обрабатывали по Доспехову (1979); Лакину (1980); Литтл, 'Хиллз (1981). Внутрипопуляционную изменчивость краснодарской (КОС ВИР) популяции обыкновенной злаковой тли изучали с помощью критериев, предложенных Животовским (1982, 1983). ß
3. РАЗРАБОТКА И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ИЗУЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР К ЗЛАКОВШ ТЛЯМ
3.1. Лабораторные методы. В качестве критерия антибиотической устойчивости зерновых культур к тлям предлагается использовать площадь под кривой нарастания численности вредителя. Данный показатель суммирует продолжительность развития, плодовитость и смертность тли. Первоначально определяют плодовитость индивидуально изолированных насекомых на пятый день репродуктивного периода. Вновь отрождающоеся потомство не удаляют, а проводят дальнейшие учеты численности с интервалом 2 дня в течение двух недель, и определяют площадь под кривой, вычерченной на основании наблюдений. Чем больше площадь - тем менее устойчив образец. ■ 3 полевых опытах можно определять площадь под кривой нарастания поврежденности растений, полученной после проведения нескольких последовательных балловых оценок, что целесообразно для практической селекции, поскольку мало трудоемко и информативно.
Предложен лабораторный метод оценки антибиоза к тлям зерновых культур, который исключает воздействие варьирующих условий на растения и насекомых. На смоченную водой вату, помещенную в половинки чашек Петри, раскладывают по одному проросшему зерну оцениваемого образца. Появившиеся всходы заселяют двумя cai.iKai.in и изолируют стеклами от фонарей "летучая мышь", верхняя часть которых затянута мельничным газом. Садки размещают в помещении с регулируемыми условиями на установках, оборудованных лампами дневного света. На следующий день имаго и личинок (кроме одной) удаляют. Устанавливают начало репродуктивного периода, а затем определяют плодовитость тлей. Насекомых разводят с использованием аналогичных садков или на изолированных всходах в кювете, выстланной влажной ватой. Результаты общепринятой оценки устойчивости и оценки антибиоза всходов, полученных на вате, тесно коррелирует (г=0,73). Вместе с тем при использовании предлагаемого метода существенно снижаются варьирование признака и трудоемкость опытов.
В исследованиях по устойчивости растений к болезням широко ¿¡спользуют методики, основанные на применении водного раствора бензимидазола, который продлевает жизнеспособность отделенных листьев (Михайлова, Квитко, 1970). Нами показана возможность оценки устойчивости зерновых культур к тлям с помощью отрезков листьев,' помещенных в раствор бензимидазола. В кюветах на вате, смоченной водой, получают всходы.оцениваемых сортов. Равноценные
9
в физиологическом отношении отрезки листьев раскладывают в чашки Петри на слои ваты, смоченной раст&ороы бензимидазола. . Отрезок листа заселяют 3 самками тли. lia следующий день имаго удаляют, оставляя личинок первого возраста. Степень антибиоза оценивают по плодовитости тлей. При изучении непредпочнтаешсти отрезки раскладывают в круговом порядке на увлажненную бензшидазолом фильтровальную бумагу. Наряду со снижением трудоемкости снижается варьирование изучаемого признака. Корреляция результатов экспериментов, полученных с использованием отделенных листьев и с помощью традиционных методов, неизменно высока (г = 0,79 * 0,99). ■
Показана возможность изучения наследования устойчивости сорго к обыкновенной злаковой тле с использованием отрезков листьев, помещенных в водный раствор бекзимидазола.
3.2. Метод создания инвазионного фона для оценки устойчивости зерновых культур к тлям. В связи с агрегированностьи распределения на полях злаковых тлей актуальна проблема создания выравненных инвазионных фонов, особенно для зон непостоянной вредоносности насекомых. В наших опытах наиболее выравненный фон был получен при заселении сорта-накопигелл, который высевали вдоль учетных делянок, и при заселении накопителя, высевавшегося вдоль посева и через 5 образцов в опыте, то есть "решеткой". При заселении непосредственно опытного посева отмечено наиболее высокое варьирование числа тлей на растениях пшеницы. Использование для изоляции накопителя и опытного посева легких проволочных разборных садков, обтянутых марлей, позволяет проводить корректные исследования динамики численности насекомых в течение длительного периода времени. Выявлена тесная корреляция результатов при использовании садков и в лабораторных экспериментах (г= 0,68-0,79).
4. НАСЛЕДСТВЕННОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ПШЕНИЦЫ ПО УСТОЙЧИВОСТИ К ЗЛАКОВЫМ ТЛЯМ
4.1. Мягкая пшеница. В полевых'условиях на естественном и провокационном фонах заселения большой злйковой и обыкновенной черемуховой.тлями исследована устойчивость 2616 образцов T.aesti-vum. В условиях .Центрального района черноземной зоны (ЕОС ВИР) выделены образцы яровой мягкой пшеницы, слабо заселяемые R. padi (23 образца), S.avenae (6 образцов), а также с групповой устойчивостью к данным видам (7 образцов). В лабораторных условиях оценили антибиотическую устойчивость всех образцов, слабо заселяв*"" 10
шихсл R.padí в поле. Существенный антибиоз выявлен у 7 сортов: Дельфи 400 (к-54046, Казахстан), Эритроспермум 39-5 (к-52763, Куйбышевская обл.), Грекум 105 (к-43981, Казахстан), ELS (к-43578, Норвегия), Sv.01290b[ (к-46604, Швеция), Izobamba (к-49386, Эквадор), Clarendon Early (к-13255, Австралия). Показано, что сорт Дельфи 400 обладает наиболее высокой устойчивостью (антибиозом и антиксенозом) к вредителю.
В условиях Узбекистана (Уз. НИИ зерна. Уз. ИР) слабо заселялись большой злаковой тлей 10 сортов озимой мягкой пшеницы: Про-минь (к-54120, Украина); Kosutka (к-56380), НЕ 84 (к-56915), Da-nubla (к-57250), Чехия;. Movosadska Rana-2 (к-51560, Югославия); Nanbu Komugl (к-45140), Zenkoji Komugl (к-57341), Sakogake Komugl (к-57344), Norln 32 (к-57395), Norin 44 (к-57404), Япония. Сорт яровой мягкой пшеницы Asakaze Komugl (к-59945, Япония) слабо заселялся- S. avenae на ДОС ВИР и в Уз. ИР.
4.2. Твврдая пшеница. Изученный генофонд Т.durum чрезвычайно беден устойчивыми к тлям формами. В условиях ДОС ВИР и ЕОС ВИР не выделено ни одного источника устойчивости. В Узбекистане (Уз. НИИ зерна) слабо заселялись большой злаковой тлей 2 образца озимой твердой пшеницы: Гордеиформе 336/76 (к-57092. Украина), 223-61, д.569 (к-46906, Азербайджан) и 4 образца яровой твердой пшеницы: Хоранка (к-35902, Азербайджан), V.Z. 187 (к-46195, Италия), Nursl (к-15057, Израиль), Haran Sheke'Miskin (к-17122. Сирия).
4.3. Редкие виды. В связи с относительной бедностью устойчивыми формами генофонда T.aestivum и Т.durum возникает необходимость иммунологического изучения дикорастущих видов пшеницы, пригодных для интрогрессивной селекции. Устойчивость полиплоидного ряда пшеницы (1043 образца) к S.aveñae исследовали в условиях Дагестана (899 образцов) и Узбекистана (Уз.НИИ зерна - 397 образцов, Уз.ИР - 355 образцов).
Среди видов пшеницы подрода Triticum наиболее устойчив Т.urartu, максимальная заселенность колосьев которого составила 2 балла. Образцы Т. dlcoccoides относительно слабо заселяются тлей, однако вариабельность признака широка: от 1 до 5 баллов. Заселенность колосьев T.dlcoccum также варьировала в широких пределах. Европейские и марокканские полбы неустойчивы к тле. Слабо заселяемые образцы выделены среди восточных и эфиопских полб. Голозерные тетраплоиды менее устойчивы к вредителю по сравнению с пленчатыми видами. Особенно сильно заселяются образцы, относящиеся к видам Т.turgidum, Т.jakubzlnerl, Т.turanlcum, Т.polonlcura. Устой-
1Í
чнвые образцы выделены среди видов Т.perslcum (к-6428, Грузия). Т.corapactura (к-Г>2б40, Узбекистан), Т. sphaerococcun¡ (к-549Э, Индия; к-46453, Пакистан). Виды, относящиеся к подроду Boeotlcum, более устойчивы к большой злаковой тле. Очень слабо заселяется большинство образцов диплоидных видов Т.boeotlcum и Т.мопососсит. Голозерный диплоид Т.slnskajae менее устойчив к вредителю. Виды с геномом G, относящиеся к секции Timopheevil (Т.araratlcum, T.U-raoplieevll, T.fnllltlnae), относительно слабо заселяются тлей, однако в годы массового размнокения вредителя заселенность данных видов может значительно возрасти. Мы полагаем, что устойчивость этих видов (прелде всего, Т. timopheevil) утрачивается за счет наличия в природной популяции вредителя вирулентных клонов и их накопления в течение сезона. Т.zhukovskyi в условиях Узбекистана слабо заселяется вредителем, б Дагестане - это один из самых неустойчивых видов. Виды с геномом D от Ле.tausch11 (Т.klharae, T.miguschovae) высоко устойчивы к большой злаковой тле.
Полевые и лабораторные эксперименты показали высокий уровень устойчивости большинства образцов Т. люпососсит к R. padí. Образцы T.dicoccum, слабо заселявшиеся S.avenae, были неустойчивы к R.pa-dl, то есть устойчивость к этим вредителям контролируется разными генетическими системами. Показана высокая устойчивость Т.klharae к обыкновенной черемуховой тле. Установлено, что большинство образцов Т.иопососсиш обладают антибиозом к обыкновенной злаковой тле. Выявлены образцы Т. monococcum, сочетающие устойчивость к , трем . видам тлей: к-6411. Грузия; к-40753, Швеция; к-38079. к-38080, Болгария; к-20634, Испания.
4.4. Длина опушения листьев пшеницы в связи с устойчивостью к обыкновенной черемуховой тле. Литературные данные о связи опушения листьев с устойчивостью к R.padi противоречивы. Мы изучали антибиоз к вредителю у набора сортов мягкой пшеницы, различающихся по длине опушения листьев (набор предоставлен 0.П.Митрофано-вой). На этих образцах в Уз. НИИ зерна с помощью микросадков (Гендрик, Шапиро, 1978) определяли среднесуточную плодовитость тлей. Полученные данные позволили предположить, что длинное опушение листьев может оказывать антибиотическое воздействие на R.padi. Однако в лабораторных опытах с клоном, выделенным из узбекской популяции тли, самая высокая плодовитость вредителя отмечена на образце Да-лю-юэ-хуан, имеющем наиболее длинное опушение листьев. Опыты в полевых условиях Пушкинских лабораторий ВИР подтвердили результаты лабораторных исследований: сорт Да-лю-юэ-"12 ' ■ . '
хуан наименее устойчив к северо-западной популяции тли. Отличие результатов, попученных о Уз.НИИ зерна от остальных опытов можно объяснить условиями среды. Длинные трихомы но препятствовали успешному питании вредителя, однако но исключено влияние густого опушения на тлю. Наиболее устойчивые сорта ДельФи 400 и Карагандинская 2 характеризуются плотным опушением листьев.
5. НАСЛЕДСТВЕННОЕ РАЗНООБРАЗИЕ СОРГО ПО УСТОЙЧИВОСТИ К ОБЫКНОВЕННОЙ ЯЛЛ1С000Й ТЛЕ
5.1. Поиск новых доноров устойчивости сорго к обыкновенной злаког)ой._тле._ В условиях КОС ВИР оценена устойчивость к S.graml-nura коллекции культивируемых видов рода Sorghum (5059 образцов). Обширный материал, полученный из Африки, США и Латинской Америки, где сосредоточены самые значительные площади сорго, представлен в подавляющем -большинстве неустойчивыми Формами. В то же время ряд образцов хлебного сорго из Китая, Сирии и Палестины характеризовался высокой устойчивостью к тле. Видимо, . это связано, прежде всего, с давностью взаимоотношений продуцента и консумента.
Полевые исследования показали, что широко используемый в селекции на иммунитет к вредителю сорт зернового сорго из Венгрии Сарваши и его производные к началу 90-х годов уже утратил устойчивость. Результат оценки доноров устойчивости к S.graminum, используемых в США, также показали их неэффективность к краснодарской популяции тли. Очевидно, состав популяций вредителя в России и США существенно различается, а селекция устойчивых сортов должна базироваться на оригинальном материале.
Высокой устойчивостью к тле.в полевых и лабораторных опытах характеризовался 21 образец зернового сорго из Западного Китая. Выделенные формы гетерогенны по данному признаку и обычно четко дифференцированы на устойчивый и неустойчивый классы. После.двукратной браковки в фазе всходов отобраны высокоустойчивые нерас-щепляющиеся линии. Лабораторная оценка 50 образцов, слабо повреждавшихся в течение ряда лет на КОС ВИР, выявила достоверные отличия от неустойчивого контроля (линия Низкорослое 81) у 34 изученных форм. Все образцы гетерогенны по устойчивости, причем высокий уровень экспрессии устойчивости характерен лишь для 6 образцов, у остальных форм устойчивость проявляется слабее. Выделено 25 гетерогенных образцов суданской травы, у которых устойчивые компоненты загг,ич<зны высокоэкспрессивными генами. Лабораторные исследова-
13
ния показали низкую частоту встречаемости устойчивых к вредители генотипов среди образцов коллекции дикорастущих форы сорго.
Таким образом, в отличие от пшениц, интрогрессия генов устойчивости от дикорастущего сорго бесперспективна. В то же время выявлен ряд форм среди культивируемых видов (прежде всего, хлебное сорго и суданская трава), обладающих высокой устойчивостью. Генофонд рода Sorghum характеризуется также широким распространением слабо зкс'пресснрующихся генов устойчивости. Все выделенные Формы гетерогенны по устойчивости к тле.
5.2. Изучение устойчивости зернового сорго к бактериозу и обыкновенной злаковой тле. Известно, что бактерии проникают в растения через устьица и механические повреждения. В связи с этим представляет интерес вопрос о связи поражения сорго бактериозом с повреждением тлями. В условиях КОС ВИР изучали устойчивость 132 индийских образцов зернового сорго к бактериальной пятнистости и обыкновенной злаковой тле. На жестком инфекционном фоне выделены формы, высокоустойчивые к бактериозу: к-8880, к-8881, к-9026, к-10043. Показано, что поражение растений бактериозом зависит от двух факторов: наличия генов устойчивости к возбудителю заболевания (образцы устойчивы на любом фоне заселения тлей) и от заселения тлей при отсутствии устойчивости к бактериозу. Очевидно, оценку на устойчивость к бактериозу необходимо проводить при интенсивном заселении посевов вредителем.
6. ВНУТРИВИДОВАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ЗЛАКОВЫХ ТЛЕЙ
Нестабильность устойчивости зависит от появления биотипов насекомых с новой вирулентностью, которые способны успешно размножаться на устойчивых ранее сортах. В связи с этим необходимо изучать изменчивость насекомого для; 1) определения границ популяций вредителя, направления и дальности миграций; 2) исследований по генетике устойчивости растений, основанных на постулате Флора; 3) изучения генетических механизмов приспособления насекомого к устойчивым сортам.
6.1. Дифференциальное взаимодействие большой злаковой тли с генотипами хозяина. В условиях Узбекистана, даже при массовом размножении большой злаковой тли, Т.zhukovskyl слабо заселяется вредителем, однако в Дагестане это один из самых неустойчивых видов пшеницы. Исследование антибиотической устойчивости взрослых растений в полевых условиях показало, что дагестанская популяция * 1 14
S. ave-nao достоверно отличается no плодовитости на Т.zhukovskyl от узбекской и северо-западной популяций, В лабораторных опытах изучали антибиоз проростков T.zhukovckyl к клопам, выделенным из узбекской, дагестанской, кубанской, северо-западной популяций (1905 г.); узбекской, дагестанской, кубанской, северо-западной, севоро-казахстанской, западносибирской и дальневосточной популяций вредителя (1986г.). Полученные результаты подтвердили вывод о различии популяций большой злаковой тли, обитающих в разных районах.
Дисперсионный анализ двухфакторного опыта по определению плодовитости семи клонов тли (фактор А) на двух образцах пшеницы (фактор Б) показал наличие дифференциального взаимодействия генотипов растений и вредителя. Дисперсия для взаимодействия в 13,36 раза превышает случайную и доказывается на уровнях значимости 0,05 и 0,01. Следовательно, генетическая однородность возделываемых сортов может создавать условия для массового размножения тли.
6.2. Дифференциальное взаимодействие обыкновенной черемуховой тли с генотииами хозяина. Нами показано, что сорт яровой мягкой пшеницы Дельфи 400 обладает антибиозом к. клонам R.padi, выделенным из узбекской и северо-западной популяций. Сорт яровой мягкой пшеницы Siete Cerros 66 неустойчив к этим популяциям в полевых и лабораторных опытах. Эксперименты с дагестанской популяцией R. padl показали, что из 27 изученных клонов 20 не отличались, 5 были выше по плодовитости на сорте Дельфи 400, чем на сорте Siete Cerros 66 и только 2 более интенсивно размножались на Siete Cerros 66. Результаты дисперсионного анализа этих экспериментов свидетельствуют о дифференциальном взаимодействии генотипов растений и тли. Очевидно, сорт Siete Cerros 66 обладает геном (генами) устойчивости, экспрессия которого•зависит от генотипа вредителя и выражена слабо, при взаимодействии с узбекской популяцией тли.
6.3. Внутривидовая изменчивость обыкновенной злаковой тли.
6.3.1. Дифференциальное взаимодействие обыкновенной злаковой тли с генотипами хозяина. Дифференциальное взаимодействие S. gra-minum с генотипами сорго в наших экспериментах впервые выявлено в результате опытов с двумя популяциями тли: образец к-1362 (Дурра белая, Сирия) устойчив к ставропольской популяции и сильно пов-рёждается тлей узбекской популяции; сорт Сарваии (к-3852, Венгрия) эффективен лишь по отношению к узбекской популяции. В 1992г. изучили 'большее число популяций тли. Результаты этих опытов также выявили дифференциальное взаимодействие насекомого ' с генотипами
15
хозяина. ' Гены образцов'к-1362 и к-9436 эффективны только к европейским популяциям тли, а Сарваши - к азиатским. Устойчивостью ко всем изученным популяциям обладает образец Джугара белая (табл. 1). Наиболее интересный результат эксперимента - различная степень устойчивости Сарваши к изученным популяциям тли. Утрата эффективности к большинству европейских популяций обусловлена широким распространением в европейской зоне соргосеяния сортов и гибридов, полученных с участием Сарваши. В то же время поврежденность Сарваши практически во всех случаях достоверно меньше, чем неустойчивого образца Низкорослое 81. Варьирование степени повреждения Сарваши может объясняться: 1) неоднородностью популяций тли по признаку вирулентности; 2) действием малых генов устойчивости; 3) "остаточным эффектом" (т.е.-слабой экспрессией устойчивости) преодоленных олигогенов.
Для проверки первого предположения (возможности присутствия в одной популяции клонов с различной вирулентностью к Сарваши) оценивали поврежденность этого сорта, образцов к-924, к-1362, к-9436 и Низкорослое 81 клонами тли, выделенными из краснодарской (КОС ВИР) популяции. Кроме того, изучали антиксеноз и антибиоз сорго к тем же клонам. Данные обработали с помощью дисперсионного анализа двухфакторного комплекса: варьирование по генотипам тли (4 клона) и по генотипам растений (Сарваши и Низкорослое 81). Дисперсия для взаимодействия генотипов тли и сорго превышает случайную в 440 раз, что убедительно доказывает специфическое взаимодействие генотипов сорго и вредителя. Установлено также дифференциальное взаимодействие для антибиоза (РфаКт.= 4,85; р<о,01) и антиксеноза (Рфакт.= 2,85; Р<0,05). Устойчивость образцов к-924, к-1362 и к-9436 в этих опытах существенно не изменялась. Следовательно, в пределах данной популяции присутствует, по крайней мере, 2 биотипа, различающихся по вирулентности к Сарваши.
Полученные данные не отвергают и гипотезы о наличии малых генов и об остаточном действии генов устойчивости: поврежденность Сарваши 4-мя клонами составила 5,9; 5,6; 5,1 и 2,4 балла, т.е. мы наблюдали различную экспрессию гена (генов) ' устойчивости этого образца к разным клонам тли.
6.3.2. Внутрипопуляционная изменчивость обыкновенной злаковой тли. Выявленный нами внутрипопуляционный полиморфизм 8.Егат1-пиш по признаку вирулентности к генам устойчивости рорта Сарваши позволил предположить дифференциацию краснодарской популяции и по вирулентности к другим генам устойчивости сорго. "16 '
Таблица 1.
Устойчивость образцов сорго к различным популяциям обыкновенной злаковой тли
Средний балл повреждения популяциями тли
-г
~г
Образец
I Ростов-1 !ская I I область Ь
Краснодарении край
! Ставропольский I край
Кабарда
I г.Зер- ¡Гульке-1ноград ¡вичский I I р-н
Новопо-!Усть- IИзобиль-IКочубе-IБаксан-крове- |Лабинс-¡ненский !евский 1ский кий р-н I кий р-н I р-н I р-н I р-н
!Узбе- I Казах-
-1 кистанI стан,
Майе-1 г.Гал-1Алма-кий !ляарал'Ата р-н I I
Низкорослое 811 6,0 а* I 6.0 а Сарваши I 5,7 б I 5,8' а
Соргоградское I 2,8 в I 3,3 б Дурра белая I 2,0 д I 2.1 в Джугара белая I 2,2 г I 2.1 в
6.0 а 4,6 б
3.1 в 2,1 г 2,0 г
I 6.0 а I 3.6 б I 3,1 в I 2,0 г I 1.9 г
6.0 а 5,5 б 3,2 в 2,5 г 2,2 д
6,0 а 5,3 б 3,2 в
2.0 г
2.1 г
6.0 а 5,7 б 3,9 в 2,2 г 2,0 д
5.8 а1 5.5 б! 3.1' в!
2.1 г I
2.2 г1
6.2 а15,9 а
4.1 в!2.9 Б
5,1 6(5,7 б 4,8 615,8 абI
1.1 г (2,2 г
"Различия между образцами, обозначенными одинаковыми буквами по вертикали, несущественны по многоранговому критерию Дункана при уровне значимости 0,05
Ваутрипопуля! тонную изменчивость тли исследовали в 19931996 гг. В 1093 г. изучали 17 клонов S. gramlnuw, собранных на полях КОС ВИР, ь 1991 г. -41. В 1995 г. - 60 и в 199G г. - 64 клона. При гибели неустойчивого контроля (Низкорослое Ш) в 1993 г. оценивали поврежденность сорта Сарваши и образцов к-924, к-1362, к-9436. В'1994-1998 гг. оценивали также поврежденность доноров устойчивости, выделенных в США - KS-30 (к-9922), Shallu (к-9921). Captara (к-455),' PI 264463 (к-457). Deer (к-6694); образца сахарного сорго к-337, выделенного нами в полевых опытах, и линии Оранжевое 66. устойчивой в условиях Ставропольского НИИСХ. В 1995г. набор был дополнен образцом Р1 264453 (н-589430), выписанным нами из США (National Seed Storage Lab., Fort Collins), который существенно отличается по фенотипу от имеющегося в коллекции ВИР образца к-457.
Таким образом, полиморфизм • популяции оценивали по частотам встречаемости•фенотипов вирулентности, которые идентифицировали с помощью упомянутых выше образцов. Если поврежденность данным клоном тли хотя бы одного из образцов существенно отличалась от пов-режденности другим клоном, это свидетельствовало о различии фенотипов вредителя.
В 1993 г. при изучении взаимодействия 17 клонов тли с 4-мя образцами сорго идентифицировали лишь 4 фенотипа вирулентности. При расширении набора образцов сорго и увеличении выборки клонов число фенотипов вирулентности резко увеличивается. Так, в 1995 г. каждый из 60 изученных клонов представлял особый фенотип. В табл. 2. приведены результаты тестирования произвольно выбранных 10 клонов. Клоны 1. 3-6, 8-10 авирулентны к сорту Соргоградское, клоны -2 и 7 - вирулентны. В то же время степень повреждения как авирулентными, так и вирулентными клонами существенно варьирует: 2,8-4,0 и 5,0-5,5 балла соответственно. Если повреждение клоном 2 (5-; 5 балла) не отличается от неустойчивого контроля, то повреждение Соргоградского клоном 7 значительно меньше, чем образца Низкорослое 81.. Эти отличия объясняются, скорее всего, присутствием малых генов устойчивости, которые могут проявляться при взаимодействии как с авирулентными, так и'вирулентными к главным генам устойчивости клонами тли. Действие генов с , низкой экспрессивностью можно продемонстрировать на любом из изученных образцов.
Очевидно, популяционные исследования фенотипов,вирулентности к слабоэкспрессирующимся генам полезны для оценки наследственной .изменчивости в популяциях тлей, однако нецелесообразны при разра-'18 '
Повреждекность образцов сорго 1С клонами обыкновенной злаковой тли, краснодарской (КОС ВИР) популяции
Таблица 2. выделенными из
М по каталогу ВИР
Образец
Средний балл повреждения растений клонами тли
i I г
! з I э ! 1С I
+
4033 3852 457 и-589430 455 9922 9921 6694 9285 337 9436 1362
Низкорослое 81 6,0 а* ¡6.0 а 16,0 а 16,0 а 16,0 а ¡6.0 а ¡6,0 а ¡6,0 a¡6,0 а ¡6,0 ai
Сарваши 5,6 аб15,5 аб 15,4 бв 15,5 аб|5,3 бв 15, 3 б ¡5.9 аб 15, 4 б ¡2, 5 зг!3, 3 - i О 1
PI 264453 5.4 бв 15, 8 аб! 5,6 абв|5,6 аб!5,3 бв|5, 4 аб г 5', 3 в 15,4 613,1 в 13,3 в ¡
PI 264453 5,4 бв15,6 аб15, 5 абв|5,7 аб 15, 2 бв i 5, 5 аб|5,4 бв!5,1 613.0 в ¡3.5 б!
Capbam 5,0 в 15,0 в 15,4 бв 15,4 б ¡5.1 в ¡5.3 б 1-5,1 в 15,2 613,2 в ¡3.2 б1
KS-30 5,0 в 15.5 аб15,7 •аб 15,8 аб15,7 аб! 5,4 аб15» 4 бв!5, 4 б 15, 0 б ¡5,5 „ 1 а»
Shallu 5,2 бв ¡5,7 аб 15,3 бв 15,5 аб|5,5 аб15,7 аб15,2 в ¡5,4 б i б; о б ¡5,7 i ai
Deer 5.2 бв!5,6 аб15,1 в 15.7 аб|5,5 аб15.7 a6¡5,1 в ¡5,2 612,6 вг!5,6 al
Оранжевое 66 5,3 бв|5,4 бв|5,3 бв 15,8 аб15,7 аб! 5.5 аб¡5,3 в ¡5,2 615,7 а 15.6 al
Sorgo Sucre 5,4 бв|5,5 аб|5,3 бв 15,5 аб!5.1 в 15,3 б 15.1 в ¡5,0 б S 5, 5 аб|4,6 й 1 u 1
Соргоградское 3,5 г 15,5 аб|2,8 г ¡4,0 в ¡3,3 г ¡4,0 в ¡5,0 в ¡3,6 в| 3, 2 в ¡3,2 5l
Дурра белая 2.0 Д 12,0 г 12, С Д ¡2,0 г.: 12,3 Д 12,3 г ¡2,3 г ¡2,0 г|2,0 г ¡2.1 г!
л.
'Различия между образцам!; по вертикали, обозначенными одинаковыми буквами, несущественны по многоранговому критерию Дункана при уровне значимости 0,01.
ботке рекомендаций по использованию генов устойчивости в селекции. Поэтому мы определяли фенотипы клонов тли по признаку вирулентности к главным генам устойчивости хозяина.
В 1993 г. идентифицировано 3 фенотипа вирулентности: 1 -авирулентный к образцам Дурра белая, Сарваши и Соргоградское (4 клона тли), 2 - вирулентный к сорту Сарваши и авирулентный к двум другим образцам (12 клонов), 3 - авирулентный к Сарваши и вирулентный к образцам Дурра белая и Соргоградское (2 клона).
При расширении набора образцов в последующие годы наблюдали дифференциальное взаимодействие тли также с образцами к-455, к-457, и-589430, к-6694. Один клон в 1996 г. заметно меньше повреждал образец к-337 (4,0 балла) по сравнению с остальными 63-мя (5-6 баллов). Клоны, авирулентные к образцу Оранжевое 66, не выявлены. Несколько клонов обуславливали лишь промежуточную степень повреждения образцов KS-30 и Shallu (баллы 4-5).
Все клоны, авирулентные к Сарваши, были авирулентны также к образцам к-455, к-457, и-589430, что, вероятно, обусловлено присутствием общего гена устойчивости. Часть клонов, авирулентных к этим образцам, были авирулентны к образцу Deer. Клоны, вирулентные к генам устойчивости образца к-1362, были вирулентны и к сорту Соргоградское, однако клоны, ' сильно повреждающие Соргоградское, могли быть авирулентны к образцу к-1362.
Если расположить образцы в следующем порядке - 1) Сарваши, к-455, к-457, и-589430; 2) Deer; 3) Соргоградское; 4) Дурра белая и обозначить устойчивость буквой R, а неустойчивость - S, то можно определить 7 фенотипов вирулентности, выявленных в 1994-1996 гг.' В случае вирулентности ко всем образцам'фенотип обозначается SSSS, -в случае авирулентности - RRRR. В табл. 3 представлены частоты фенотипов вирулентности и показатели популяционной изменчивости тли. Популяции в 1994 и 1995 гг. значимо различаются по среднему числу фенотипов, т.е. степень разнообразия в них неодинакова; популяция в 1995 г. более выровнена по частотам фенотипов. Популяции 1995 и 1996 гг. также различаются по числу фенотипов, причем в 1996 г. существенно возросла доля редких фенотипов. Сравнение частот общих фенотипов показало, что популяция 1995 г. незначимо отличается от популяций 1994 и 1996 гг. Выявлено различие популяций тли 1994 и 1996 гг. при 5% уровне значимости: показатель сходства г-0,922+0,035; критерий идентичности 1=11,603.
Таким образом, даже на весьма ограниченной выборке клонов, .собранных в одном пункте, прослеживается существенный полиморфизм ' 20
Таблица 3.
Фенотипическое разнообразив краснодарской (КОС Епг) популяции обыкновенной злаковой тли по признаку вирулентности
( ... - — ,.....— 1 Годы 1 Частоты фенотипов вирулентности I — - г 1 1Числен- 1 1 1 -1 Среднее 1 Доля редких! iчисло фено-1 фенотипов, ! 1 типов, ц ! ■ h 1 1 ' ! 1
1 HL.OJ1U 1 1 | 1дований1 RRRR*1 RSRR 1 RSSR ! lit 1 1 RSSS. 1 S.SRR 1 SSSR 1 | 1 1 SSSS ность, 1 N 1
1 1 1 1 1 1994' 1 0 . 10,122 1 0 1 1 0 10,854 10,024 1 1 0 1 1 41 1 ! 1 .12,039+0.21910.320+0,073 I
1 1995 10,050 10,100 1 0 0 10,717 10,133 1 0 1 60 13.070+0,21810,233+0,055 1
1 1996 1 0 10,078 10,016 10,016 10,672 10,187 |---- 1 1 1 1 ' 1 1 Ю, 031 1 - со 13,838+0,36010,360+0,060 1 1 I . -......'
* Устойчивость (R) или неустойчивость (S) сортов-дифференциаторов сорго, расположенных в следующем порядке: Сарваши, Deer,' Соргоградское, Дурра белая
вредителя по признаку вирулентности, причем структура этого разнообразия в разные годы исследовании может меняться. В настоящее время преобладают клоны, вирулентные к широко использовавшемуся в селекции сорту Сарваши, однако заметна тенденция к росту числа клонов, сильно повреждающих сорт Соргоградское.
В 1996 г., помимо образцов сорго, оценивали поврежденность 23-мя клонами тли сортов ячменя, обсуждаемых в литературе: Kearney, Nebar (устойчивы к идентифицированным в СШД биотипам B-G, I; имеют ген устойчивости Rsg la), V/lntermalt (устойчив к биотипу G), Rogers (неустойчив к биотипам B-I), Herb (сорт высоко устойчив к биотипу Е, а дифференциальное взаимодействие тли с ним неизвестно) . Поврежденность образцов оценивали при гибели сорта ячменя Golden Promise. Образцы Rogers-и Wintermalt неустойчивы ко всем изученным клонам. Сорта Herb, Kearney и Nebar обладали устойчивостью к 12 клонам тли; 8 клонов сильно повреждали эти сорта; 1 клон был авирулентен к сорту Herb и вирулентен к образцам с геном Rsg la; 2 клона, слабо повреждающие Kearney и Nebar, вызывали гибель сорта Herb. Таким образом, в выборке всего из 23 клонов выявлено 4 фенотипа вирулентности к генам устойчивости ячменя. Если объединить эти результаты и полученные по данным клонам на сорго, то можно идентифицировать уже 11 фенотипов вирулентности. При увеличении выборки клонов (не все фенотипы вирулентности тли к образцам сорго были оценены) это число было бы еще больше.
Для дифференциации популяций S.graminum вполне можно использовать образцы Сарваши,. Соргоградское, Deer и к-1362. На КОС ВИР мы наблюдали низкую частоту встречаемости клонов, авирулентных к Deer и вирулентных к образцу к-1362, однако в азиатских популяциях они явно преобладают. Дифференциация популяций тли возможна и с помощью других культур (что показано на примере ячменя), однако использование набора образцов сорго (которое в России занимает относительно небольшие площади) позволит более достоверно изучить пути миграции вредителя в регионы, где сорго не выращивается.
6.3.3. Дифференциальное взаимодействие насекомого и растения-хозяина (обыкновенная злаковая тля - сорго), зависящее от малых генов обоих партнеров. По Я.Ван дер Планку (1972, 1982), основным отличием горизонтальной устойчивости растений, контролируемой малыми генами, от вертикальной (олигогенной) является невозможность приспособления к ней вредного организма. Таким образом, главный критерий горизонтальной устойчивости - отсутствие дифференциального взаимодействия паразита и хозяина. " "" 22
В разделе 6.3.2. продемонстрировано действие генов устойчивости сорго с низкой экспрессивностью при взаимодействии с 60 клонами 3.gгaminum. Поврежденность изученных образцов клонами, вирулентными к главным генам устойчивости, в большинстве случаев выражена слабее, чем у неустойчивого контроля, однако в ряде случаев это различие недостоверно (табл. 2). Можно предположить, чтс существует дифференциальное взаимодействие тли и растения при заселении последнего вирулентными клонами и, следовательно, возможно приспособление вредителя либо к "остаточному эффекту" преодоленного олигогена, либо к малым генам устойчивости. Различна* экспрессия устойчивости по отношению к авирулентным клонам свидетельствует в пользу гипотезы о действии малых генов устойчивости.
Дисперсионный анализ оценки поврежденности 9 образцов сорго (к-3852, к-457, и-589430, к-455, к-9921, к-9922, к-6694, к-9285, к-337) 51 вирулентным к главным генам устойчивости клоном тли показал наличие дифференциального взаимодействия растение - насекомое для слабой, остаточной устойчивости образцов (табл. 4).
) ?
Таблица 4.
Результаты дисперсионного анализа поврежденности 9 образцов сорго 51 клоном обыкновенной злаковой тли, выделенными из краснодарской популяции.
1................- ....... 1 Вариация 1 1 i i i i I Степени Г Суммы (Средние I I свободы!квадратов I квадраты! ii ii ■■■ 1 ...... 1 Рфакт. 1 ^табл. \ 5% \ 1% \ 1 1 1
1 1 По генотипам тли ( i i I 50 I i | 51,91 1 1 1 1,04 1 1 1 1 1 1 4,52 11.4811,731 1 1 1
1 1По генотипам . 1 растений 1 i i I ! I 8 I i i 30,16 1 1 1 1 1 3,77 1 1 | 1 1 1 1 1 1 16,39 12.0312.691 1 1 1
1 1 По взаимодействию генотипов 1тли и растений i i i I I I 400 I I I i | 179,61 1 1 1 1 1 0.4 5 1 1 1 1 | 1 1 1 1 1 1 1,96 ll.39ll.59l 1 1.1 1 1 1
1 1Остаточная 1- , i i I 4131 1 1 1 950, 80 1 1 1 0,23 1 1 1 1 1 1 1-1-1 I I 1
'Общая I, • 1 1 1 4589 1 | | 1212, 48 1 1 1 - 1 i 1 1 1 1 1 1 1
Кроме того, провели двухфакторный дисперсионный анализ результатов оценки поврежденное™ образцов, предположительно защищенных общим геном устойчивости к тле (к-3852, к-455, к-457, И-Б89430) при их заселении 9 кланами, авирулентныш к главным генам. В данном случае мы также наблюдали дифференциальное взаимодействие растения-и насекомого (FíaKT= 4,82; Р<0,01).
Выявленное нами дифференциальное взаимодействие обыкновенной злаковой тли ' с генотипами хозяина свидетельствует о возможности приспособления насекомого к малым генам устойчивости.
7. НАСЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ПШЕНИЦЫ Н СОРГО К ЗЛАКОВЫМ ТЛЯМ
7.1. Наследование устойчивости к обыкновенной черемуховой тле сорта яровой мягкой пшеницы Дельфи 400. Нами была предпринята первая в мировой практике попытка исследования генетики устойчивости пшеницы к R.pad!.. Обладающий высоким антибиозом к узбекской популяции вредителя сорт Дельфи 400 скрещивали с районированным в Узбекистане и неустойчивым к тле сортом Siete Cerros 66. Расщепление анализировали по величине коэффициентов размножения (Генд-рик, Шапиро, 1978) особей клона вредителя, выделенного из узбекской (Уз.НИИ зерна) популяции, в 96 семьях F3. Семьи считали гомозиготно устойчивыми или неустойчивыми, если коэффициент размножения тли на них не отличался от коэффициентов размножения на родительских формах. Распределение фенотипов F3 позволило предполо- 1 жить, что антибиоз наследуется дискретно и может изучаться методами гибридологического анализа. По-видимому, сорт Дельфи 400 имеет.2 гена устойчивости - доминантный и рецессивный. Гетерози-готы по доминантному гену более устойчивы, чем гомозиготы.
7.2. Наследование устойчивости сорго к обыкновенной злаковой тле. Единственный донор устойчивости к S.grarainum, широко используемый в селекции - сорт Сарваши - утратил эффективность против популяций тли из европейской зоны соргосеяния. Гены устойчивости к наиболее распространенным в США биотипам С 'и Е также неэффективны в наших условиях. Цель работы - изучение генетики устойчивости к краснодарской (КОС ВИР) популяции обыкновенной злаковой тли у образцов, выделенных нами и в СНИИСХ.
7.2.1. Число генов устойчивости. Для определения числа генов, контролирующих устойчивость* в лабораторных условиях изучали расщепление в популяциях гибридов Fz от скрещивания чистых линий, " ' 24
выделенных из гетерогенных по устойчивости к 3. вгагл1гшт образцов зернового сорго к-923, к-924, к-930, к-1206, к-1237, к-1240, к-1243 (Западный Китай), к-1362 (Дурра белая, Сирия); сахарного сорго Соргоградское (к-9436, Ростовская обл.); а также устойчивых к отдельным клонам вредителя образцов Сарваии (к-3052, Венгрия), СарЬат (к-455, США), к-457 (Р1 264453, США), и-589430 (Р1 264453, Испания) с неустойчивыми стерильными линиями сорго. Мы использовали несколько неустойчивых тестеров с целью выяснить - насколько стабильно проявление генов устойчивости и как часто проявляются генетические взаимодействия, влияющие на характер расщепления.
Устойчивость доминировала во всех комбинациях скрещиваний. Расщепление по моногибридной схеме наблюдали в популяциях Рг гибридов от скрещивания с неустойчивыми тестерами семи образцов; Соргоградское, к-1362, к-1240, к-1206, СарвашИ, к-455, и-589430 (табл. 5). При взаимодействии образцов к-1362 и к-1240 с некоторыми клонами тли проявлялось по 2 гена устойчивости - доминантному и рецессивному (гипотеза о моногенном контроле отвергается: ! >3, 84; Р<0,05). Расщепление по двум генам устойчивости наблюдали в комбинациях от скрещивания шести образцов с неустойчивыми тестерами. Образец к-1237 имеет 2 доминантных гена устойчивости, к-930 защищен двумя доминантными комплементарными генами; образцы к-923, к-924, к-1243 имеют по одному доминантному и одному рецессивному гену, эффективным к краснодарской популяции вредителя. Доминантный и рецессивный гены образца к-457 эффективны только к отдельным клонам'тли. Обычно бывает трудно отличить дигенное отношение 13:3 от моногенного 3:1, однако в наших опытах полученные соотношения фенотипов в комбинациях скрещиваний с образцами к-923, к-924, к-1243, к-457 не удовлетворяли предположению о моногенном контроле признака (х."3:1 >3,84;. Р<0,05). Комплементарное взаимодействие генов устойчивости образца к-930 может являться результатом аддитивного эффекта двух генов, каждый из которых по отдельности не имеет фенотипического проявления. Необходимо отметить, что неполное доминирование наблюдали только в комбинациях скрещиваний с образцом к-930: в момент учета расщепления Р^ гибридов поврежденность к-930 составляла 1-2 балла, ?! - 2-3 балла.
При проведении гибридологического анализа выявлена гетерогенность стерильной линии'А-278. Анализ расщепления гибрида А-278 х к-923 в период гибели отобранной по неустойчивости линии Низкорослое 81 показал, что устойчивый компонент А-278 несет доминантный ген, который контролирует умеренное проявление признака
25
Таблица 5.
Расщепление по устойчивости к обыкновенной злаковой тле Fo гибридов от скрещивания устойчивых образцов с неустойчивыми тестерами
Комбинация 1 1Инвази- Соотношение .........
скрещивания 1 онный фенотипов R:S х2 Р
1материал факт. ожид.
А-278 х к-9436 1 попу- 410:141 3:1 0,102 0,75
А-83 х к-9436 1 ляция 266:106 M 2,423 0,10-0,20
А-10590 х к-9436 1 и 211:77 п 0,463 0,25-0,50
Низкорослое 83с х к- 1362 1 попу- 325:98 3:1 0, 757 0, 25-0, 50
А-83 х к-1362 1 ляция 277:105 и 1,260 0,25-0, 50
А-10598 х К-1362 { " 300:91 м 0,621 0,25-0,50
МСЛ-21С х к-1362 { H 299:95 и 0,166 0,50-0,75
А-458 х к-1362 1 и 180:73 " 2,004 0,10-0,20
Низкорослое 81с х к- 1362 1 клон 158:33 13:3 0,074 0,75-0,80
А-278 х к-923 1 попу- 443: 110 13:3 0,473 0, 25-0, 50
МСЛ-21С х к-923 1 ляция 216:42 и 1,034 0.25-0,50
А-278 X К-924 1 попу- 182:40 13:3 0,077 0,75-0,80
А-83 х к-924 1 ЛЯЦИЯ 247:62 0,351 0,50-0,75
МСЛ-21С х к-924 1 " 268:64 и 0,061 0, 80-0, 90
Низкорослое 81с х к- -1243 1 попу- 232:50 1'3:3 0,192 0,50-0,75
А-458 х к-1243 1 ЛЯЦИЯ 246:62 и 0, 385 0,50-0,75
А-Ефремовское 2 х к- ■1243 1 " 114:25 н 0,053 0, 80-0, 90
Продолжение таблицы 5.
Комбинация 1 1Инвази- 1 (Соотношение 1
скрещивания 1онный 1 фенотипов Н:Б ! х2 Р
1 материал! факт. • I 1 ожид. *
Низкорослое 01с X 1 к-1240 1популяц. 1 1179:62 3:1 0.068 0, 75-0, 80
А-83 х н-1240 1 клон 2 1217:48- 13:3 0,07.1 0, 75-0, 80
Низкорослое 81с X к-1240 ! " 1 1221:52 1 и 0,016 0,90
Низкорослое 81с X к-930 1 попу- 1130:110 9:7 0,423 0,50-0,75
А-83 х к-930 1 ляция 1 1135:129 1 » и 2,805 0. 05-0,10
Низкорослое 81с X к-1206 1 1 попу- 1 " 1223:80 3:1 0,318 0. 50-0, 75
А-83 х к-1206 1 ляция 1 1225:70 1 и 0,254 0, 50-0, 75
Низкорослое 81с X к-1237 1 попу- 1 1271:10 15:1 0,0002 0, 99
А-83 х к-1237 1 ляция 1 1268:24 1 и 1,932 0. 10-0,20
Низкорослое 81с X 1 Сарваши! клон 1 1 1209:66 3:1 0, 147 0. 50-0, 75
А-83 х Сарваши 1 " 1241:69 м 1,243 0,25-0, 50
А-10598 х Сарваши 1 " 1 1190:70 1 и 0,513 0,25-0,50
А-83 х к-457' . 1 1 клон 1" 1 1541:124 13:3 0,004 0, 90-0, 95
Низкорослое 81с X к-457 I клон 2 1 1278:51 1 «I 2,279 0,10-0,20
Чизкорослое81с х и-589430( клон 2 1 1163:48 3:1 0.570 0.25-0.50
1 ■ 1 1,1 13:3 2,215 0. .10-0,20
А-83 х к-455 4 1 клон-1 1 1 1196:62 1 3:1. ■ 0.129 1 0, 50-0, 75
и независим от генов образца к-923 (соотношение фенотипов 2341}: 125; хг61.3 =0,02). При гибели растений линии А-270 наблюдали расщепление по^ двум генам устойчивости образца к-923. Гибрид А-278 х к-923 более устойчив к тле, чем отцовская форма, по-видимому, в результате кумулятивного действия генов.
В полевых условиях не всегда наблюдается жесткий фон заселения сорго 8. €гага1пит. что является существенным препятствием для анализа расщепления Рг гибридов на поздних этапах органогенеза растений. В 1990 г. удалось изучить расщепление гибрида А-278 х к-924. Полученное соотношение фенотипов (469Н:1138) соответствует дигенному контролю признака у образца- к-924 - один доминантный ген и один рецессивный (х2 = 0,169; Р = 0,50-0,75). Гипотеза о моногенном контроле отвергается (х2 = 9,679; Р<0,01). Очевидно, проявляющиеся в фазе всходов гены устойчивости могут действовать на всех этапах органогенеза растений.
7.2.2. Идентификация генов устойчивости. На основании теории Флора (1956) генотип растения-хозяина можно предположительно определить без гибридологического анализа. Если хотя бы один клон тли, авирулентный к тестеру данного гена устойчивости, повреждает изучаемый сорт, это означает, что сорт не имеет данного гена. Если редко встречающиеся вирулентные клоны вредителя вызывают контрастно различающиеся реакции на устойчивых сортах, это означает, что устойчивые сорта защищены разными генами.
Результаты исследования внутривидовой изменчивости тли (раздел 6.3.) показывают, что гены устойчивости образцов к-1362 и к-9436 отличаются от генов сорта Сарваши и доноров, используемых в селекции на иммунитет в США (табл 2), т.к. оба образца отличаются от них по реакции к клонам тли 1 и 3. Кроме того, по крайней мере один из генов устойчивости образца Джугара белая (к-924) не .тождествен генам образцов Дурра белая (к-1362), Соргоградское (к-9436), Сарваши (к-3852) (табл. 1).
Мы выявили клон тли, характеризующийся вирулентностью одновременно • к образцам к-1362, к-9436, к-455, к-457, и-589430, к-9921, к-9922, к-6694, к-9285. Этим клоном заселили 21 линию, выделенную из гетерогенных по устойчивости образцов сорго. Высокой устойчивостью обладали 18 линий, выделенных из образцов сорго, поступивших в коллекцию ВИР из Китая: к-830, к-831, к-922, к-923, ' к-928, к-929, к-930, к-931, к-932, к-933, к-1206, к-1237, к-1238, к-1239, к-1241, к-1243, к-1251, к-2588. Таким образом, гены устойчивости у этих линий отличаются от широко используемых 28
ч./
б селекции и от генов образцов Дурра белая, Соргоградское, Оранжевое 66. Линии, выделенные из образцов к-1240 (Джугара белая, Западный Китай), Н-10092 (Одесский 360, Украина) и к-5091 (СПег-11а1а. Марокко) сильно повреждались тлей этого клона (баллы 9-10).
Мы изучили устойчивость линии, выделенной из образца к-1240,. ко всем имевшимся в нашем распоряжении 64 -клонам. Оказалось, что" 61 клон тли, авирулентные к образцу к-1362, авирулентны также и к к-1240; 3 клона сильно повреждали оба образца. По отношению к популяции вредителя у этих образцов проявляется один доминантный ген устойчивости, по отношению к отдельным клонам - доминантный и рецессивный (табл. 5), - то есть, вероятно, гены устойчивости образцов к-1240 и к-1362 тождественны.
Мы имели ограниченное количество семян линий, ' выделенных из образцов к-10092 и к-5091, что не позволило оценить их устойчивость к большому числу клонов. Оценка повреждения этих линий клонами, различающимися по вирулентностА к образцам Дурра белая, Соргоградское и Сарваши показала, что сорта Одесский 360 и С1юг-имеют гены устойчивости, отличающиеся от генов сорта Сарваши и, как указывалось выше, от генов устойчивости большинства образцов из Китая. Поврежденность разными клонами тли сортов Соргоградское, Одесский 360 и всегда совпадала, что позволяет предположить наличие у этих образцов общего гена устойчивости.
Варьирование клонов природной популяции вредителя по вирулентности к сорту Сарваши позволило тестировать аллелизм генов Сарваши и образцов к-1362, к-9436, к-923, к-924, к-930, к-1206, к-1237, к-1240, к-1243. Результаты анализа расщепления Р2 гибридов от скрещивания сорта Сарваши с этими образцами при заселении растений клонами вредителя, авирулентными к Сарваши (табл. 6), подтверждают вывод о' различии генов устойчивости.
Вирулентность клонов ' тли ■ к образцам Сарваши, СарЬат, и-509430 (Р1 264453) и к-457 (Р1 264453) в течение 3-х лет всегда совпадала (суммарная выборка клонов - 165), что позволяет предположить присутствие общего, гена устойчивости. В комбинациях скрещиваний Сарваши С х и-589430, Сарваши С х к-457 расщепление по устойчивости не выявлено (табл. 6). Одно неустойчивое растение во 2-й выборке р2 Сарваши С х к-457 мы склонны отнести к ошибке эксперимента (семенная либо почвенная инфекция). Таким образом, гены устойчивости и-589430 (Р1 264453) и сорта Сарваши тождественны; доминантный ген устойчивости образца к-457 (Р1 264453) также идентичен гену устойчивости Сарваши. - "" - -- - -
29
Таблица 6.
Расщепление по устойчивости к обыкновенной злаковой тлэ гибридов от скрещивания стерильной линии Сарваши С с устойчивыми образцами сорго
Комбинация ■ Инвази- ..... Соотношение 1 1
скрещивания онный фенотипов И:Й х2 1 Р
материал факт. 1ожид. 1 1
Сарваши С X к-1362 клон 1 356:18 115:1 1 1,31810,25-0,50
161:3 0,01310,.90-0, 95
Сарваши С X к-9436 ' н 337:22 115:1 0, 00910, 90-0, 95
Сарваши С X к-923 и 325:12 161:3 0,94610, 50-0,75
- п - клон 2 522:26 161:3 0,00410,90-0,95
Сарваши С X к-924 ' клон 1 357:23 161:3 1,58510,10-0,20
Сарваши С X к-1243 N 407:26 161:3 1,68110,10-0,20
Сарваши С X к-1206 N 290:19 115:1 0,00510,90-0,95
Сарваши С X к-930 " 245:24 157:7 1,122)0, 25-0, 50
Сарваши с X к-1237 И 385:5 163:1 0,19910, 50-0,75
Сарваши с X к-1240 клон 2 321:19 115:1 0,25410,50-0,75
161:3 0,61710, 25-0,50
Сарваши с X к-457,1 семья клон 1 349:0 1
- » ,2 семья и 313:1 1
Сарваши с X и-589430 клон 2 286:0 1 1. 1
Исследовали аллельные отношения генов устойчивости образца к-1362 и четырех образцов из Западного Китая. В Гг гибридов к-1362 х к-930 наблюдавшееся соотношение фенотипов 1881?: 198 соответствовало теоретически ожидаемому 57:7 в случае независимости генов устойчивости (к2 = 0,657; Р « 0,25-0.50). При анализе расцепления Рг к-1362 х к-1206 соотношение фенотипов 267Р;13Б также свидетельствовало о .чезависимости генов (х2^:! = 0,869; Р = 25-0,50). В Гг от скрещивания к-924 х к-1362 наблюдали расщепление по трем генам устойчивости - 331Р:19Э (хй61.3 = 0,430; Р = 0,50-0,75). У гибридов Рг к-1362 х к-923 наблюдали широкий спектр переходов от высокой устойчивости (баллы 1,' 2) до гибели растений. Анализ расщепления показал, что ген устойчивости образца г 1362 независим от обоих генов образца к-923 (соотношение фено-30
типов 301R:15S удовлетворяет теоретически ожидаемому 61:3 при х* = 0, 0026; Р = 0.95-0,99). Отмечено кумулятивное взаимодействие всех трех генов устойчивости.
При заселении растений F2 к-1362 х к-9436 популяцией и клоном тли расщепление не выявлено. Наиболее вероятным является предположение, что образцы к-1362 и к-9436 имеют один общий доминантный ген устойчивости, а образец к-1362-имеет также рецессивный ген, проявляющийся против части клонов из популяции тли.
В Fg комбинации к-924 х к-923 расщепление отсутствовало (262R:0), то есть образцы к-923 и к-924 защищены, по крайней мере, 'одним общим геном устойчивости к вредителю.
В результате кашей работы выявлено не менее 7 ранее неизвестных генов устойчивости сорго к обыкновенной злаковой тле.
1. Образец к-1362 (Дурра белая, Сирия) имеет доминантный ген устойчивости, проявляющийся против популяции вредителя и рецессивный ген, который проявляется против части клонов, тли из природной популяции. Результаты тестов на аллелизм показали отличие этих генов от генов устойчивости сорта Сарваш, образцов к-Э23, к-924, к-930, к-1206. Рецессивный ген устойчивости отличается от рецессивных генов, имеющихся у образцов из Западного Китая к-924 и к-1243, так как он не проявляется против популяции вредителя. Кроме того, образец к-1362, в отличие от к-924, неустойчив к азиатским популяциям тли. Следовательно, эти образцы имеют разные гены устойчивости. Редко встречающийся клон, вирулентный к образцу к-1362, был авирулентен к образцам к-1206, к-1243 и к-1237. Это означает,' что образец к-1362 с одной стороны и образцы . к-1206, к-1243, к-1237 - с другой, защищены разными генами. Образец к-1362, в отличие от образца Оранжевое 66, сорта Сарваши и доноров устойчивости, используемых в США, эффективен против северокавказских популяций вредителя и против биотипа тли I в США (Andrews et al., 1993), то есть гены образца к-1363 не тождественны широко используемым в селекции, а также генам устойчивости образца Оранжевое 66. .
2. Образец к-924 (Джугара белая, Западный Китай) имеет доминантный и рецессивный гены устойчивости. Эти г'ены эффективны против всех изученных нами популяций насекомого, а также против тли биотипа I в США (Andrews et al., 1993). Следовательно, гены устойчивости образца к-924'отличаются от генов, имеющихся у образцов к-1362, к-9436, Оранжевое 66, Сарваши, Deer, PI 264453, Cap-ham, Shallu, KS-30. Кроме того, в Fg .Сарваши х к-924 мы наблюдали"
31
независимое расщепление. Очевидно, доминантный и рецессивный гены устойчивости образца к-924 отличаются от двух доминантных комплементарных генов образца к-930, которые эффективны против популяции тли. Редко встречающиеся клоны, вирулентные к образцу к-1240, не повреждали образец к-924, что указывает на различие генов устойчивости у этих форм.
Образцы к-923, ч-924 и к-1243 имеют по одному доминантному и одному рецессивному .гену, устойчивости. Они тождественно реагируют ■ на заселение различными популяциями и тест-клонами насекомого. В Г? к-924 х к-923 отсутствует расщепление. На этом основании мы считаем эти образцы тождественными, по крайней•мере, по одному из генов устойчивости. Возможно также, что доминантный ген образца к-1206 и один из двух доминантных генов образца к-1237 являются общими для этой группы образцов.
3. Образец к-930 (Джугара белая, Западный Китай) защищен двумя доминантными комплементарными генами устойчивости, эффективными против популяции тли. Тесты на аллелизм показали отличие этих генов устойчивости от генов, имеющихся у образцов Сарваши и к-1362. Устойчивость к-930 к популяции вредителя позволяет утверждать, что этот образец имеет гены, отличающиеся от генов устойчивости, широко используемых в селекции в США, а также от генов образца Оранжевое 66. С помощью тест-клонов установлено различие генов устойчивости образцов к-930 и к-1240. Наконец, по характеру взаимодействия ' комплементарные гены отличаются от генов устойчивости образцов к-1206, к-923, к-924, к-1243, к-1237.
4. Образец к-1237 (Джугара белая, Западный Китай) имеет два доминантных гена устойчивости, которые проявляются против популяции Б. §гат1пшп. Следовательно, одного из этих генов нет у образцов к-1206, к-923. к-924, к-1362, к-9436, к-1240. Отличие генов устойчивости к-1237 от генов образцов к-1362, к-9436, к-1240 подкрепляется и результатами опытов с тест-клонами. Два доминантных независимых гена образца к-1237 отличаются также от двух доминантных комплементарных генов образца к-930. Тест на аллелизм показал независимость генов устойчивости сорта Сарваши и образца к-1237. Гены образца к-1237 отличаются и от генов доноров устойчивости, используемых в США, а также от генов образца Оранжевое 66, так как они эффективны против популяции тли.
Таким образом, предварительно идентифицированы следующие новые гены устойчивости сорго к обыкновенной злаковой тле:
- доминантный и рецессивный гены устойчивости образца к-1362
(Дурра бе-лая, Сирия);
- доминантный и рецессивный гены устойчивости образца к-924 (Джугара белая, Западный Китай);
- два доминантных комплементарных гена устойчивости образца к-930 (Джугара белая, Западный Китай);
- один из двух доминантных генов устойчивости образца к-1237 (Джугара белая, Западный Китай).
7.3. Генетический контроль различных механизмов устойчивости сорго к обыкновенной злаковой тле. В настоящее время повсеместно принята номенклатура типов (механизмов) устойчивости растений к насекомым, предложенная Р.Пайнтером (1953): непредпочитаемость (антиксеноз), антибиоз и выносливость. Задачей работы было выяснить - являются ли антибиоз и антиксеноз сорго к Б.5гага1пит результатом действия одной и той же или разных генетических систем.
В опытах использовали 4 устойчивых к вредителю образца сорго: к-924 (Джугара белая, Китай), к-1362 (Дурра белая, Сирия), к-9436 (Соргоградское, Россия), к-3852 (Сарваши, Венгрия). В разделе 7.2. показано, что у образцов к-1362 и к-9436 проявляются по одному доминантному гену устойчивости к краснодарской популяции тли; образец к-924 защищен двумя генами - доминантным и рецессивным; доминантный ген устойчивости сорта Сарваши эффективен лишь к отдельным клонам. Эксперименты проводили с 8 клонами, выделенными из краснодарской (КОС ВИР) популяции тли, которые дифференциально взаимодействовали с генотипами хозяина: ' 2 клона были авирулентны к генам устойчивости всех изучаемых форм, 1 клон характеризовался вирулентность^ к образцам к-1362 и к-9436, 5 клонов тли сильно повреждали сорт Сарваши.
Устойчивостью ко всем клонам обладал образец Джугара белая. Поврежденность сорта Сарваши вирулентными клонами практически во всех случаях .была достоветрно меньше по сравнению с неустойчивым контролем. Аналогичное явление отмечено также при взаимодействии образцов к-1362 и Соргоградское с вирулентными клонами вредителя.
Все образцы обладали и антиксенозом-, и антибиозом к авиру-лентным клонам тли. В случае утраты геном устойчивости эффективности, как и при оценке поврежденности растений, сохраняется "последействие". Так, при взаимодействии Сарваши с вирулентными клонами в ряде случаев, отмечен антибиоз (клоны 2,3,5) или антиксеноз (клон 1). Наименьшая поврежденность сорта Сарваши вирулентным клоном (5,1 балла) обуславливается существенным антибиозом (Р<0,01). С другой стороны, более слабая экспрессия гена устойчив
33
вости сорта Соргоградское (баллы повреждения 2-4. модальный класс 3) по сравнению с к-924 и к-1362 (1-2 балла) обусловлена, прежде всего, меньшим уровнем антиксеноза и, только отчасти, антибиоза.
Исследование типов устойчивости выявило тесную положительную корреляцию степени поврежденности с предпочитаемостью растений и 'плодовитостью насекомых (табл. 7). Корреляционная зависимость между продолжительностью пререпродуктивного периода тли и другими показателями (даже плодовитостью) - средняя. Наиболее интересный результат - тесная корреляция плодовитости вредителя и предпочитаемое™ им растений (г = 0.87+0,01; Р<0.001).
Таблица 7.
Корреляция между различными критериями устойчивости сорго к обыкновенной злаковой тле
1 -........ ■ 1 Критерий 1 устойчивости i Поврежденность растений Предпочитаемость i i 1 Продолжительность i Inpepenp. развития! i i
1 1Предпочитаемость i 0,92 1 1
i 1 Продолжительность Inpepenp. развития i -0, 53 -0,43 1 1 1 I i i
1 Плодовитость i 0,90 0.87 i i ! -0,50 ! 1 1
Изучали также наследование актибиоза и антиксеноза к тле у гибридов Fj и F2 от скрещивания образца к-1362 с неустойчивым тестером Низкорослое 81с. Методика эксперимента, сходная с предложенной Pltrat, Lecoc (1981; 1982), позволила получить данные о степени антиксеноза, антибиоза и поврежденности для каждого растения. Результаты опыта подтверждают наши данные о тождестве генетического контроля различных типов устойчивости. В F2 растения, сходные по степени антиксеноза и антибиоза с устойчивым родителем и гетерозиготами, слабо повреждались тлей (1-3 балла). Растения, на которых отмечено большее число тлей в период оценки антиксеноза, не обладали антибиозом и сильно повреждались. Таким образом, расщепление по степени поврежденности растений, антиксенозу и антибиозу моногенно и полностью совпадает (89R;26S при =0,351).
Два разных подхода: анализ дифференциального взаимодействия
генотипов растения и тли, а также совпадающее расцепление Fo гибридов согласно показывают, что антиксеноз и антибиоз является разными способами проявления одних и тех же взаимодействующих пар генов растения и насекомого. Они не могут рассматриваться как генетически различающиеся компоненты устойчивости. Поврежденность растений - интегрирующий показатель этого плейотропного * проявления и одновременно наиболее удобный способ оценки устойчивости растений. С помощью гибридологического анализа обычно сложно отличить плейотропию от экспрессии тесно сцепленных генов. Однако одновременное резкое снижение степени и антибиоза, и антиксеноза при взаимодействии нескольких моногенно устойчивых образцов с вирулентными клонами гли свидетельствует в пользу плейотропии.
Все устойчивые образцы по отношению к вирулентным клонам обладали слабым антибиозом или антиксенозом - т.е. возможно как плойотропное действие малых генов (хотя в ряде.случаев тот или иной механизм не выявлялся вследствие слабого фенотипического проявления), так и независимое наследование признаков. Нельзя исключить и "остаточный эффект" преодоленных олигогенов.
Исследование совместного наследования всех трех типов устойчивости в одном опыте нам не представляется возможным, т.к. при изучении толерантности необходимо, в отличие от других механизмов, использование вирулентных-клонов тли. Однако можно.достаточно уверенно утверждать, что генетическая природа выносливости отличается от антиксеноза и антибиоза. Толерантность обычно связывают с быстрым прохождением уязвимых для насекомых этапов органогенеза. высокой компенсаторной реакцией растений - т. е. генетическими системами, неспецифичными по отношению к вредителям. В этой связи мы согласны с выводом, полученным в результате наиболее корректных исследований, о различии генетического контроля толерантности и других типов устойчивости (Dixon et al., 1990; Larab, MacKay, 1995).
Необходимо отметить 2 важных следствия, вытекающих из общности генетического контроля антибиоза и антиксеноза:■
1) и антибиоз, и антиксеноз в равной степени вызывают появление биотипов вредителя, преодолевающих устойчивость расте-'ния-хозяина;
2) нет необходимости селекции устойчивых сортов отдельно по антибиозу и антиксеиозу; отобранные- в расщепляющихся популяциях слабо поврежденные генотипы обладают двумя механизмами устойчивости. , - - 35
8. СОЗДАНИЕ НОВЫХ ДОНОРОВ ЭФФЕКТИВНЫХ ГЕНОВ УСТОЙЧИВОСТИ СОРГО К ОБЫКНОВЕННОЙ ЗЛАКОВОЙ ТЛЕ
8.1. Устойчивый к обыкновенной злаковой тле гибрид сахарного сорго. Устойчивость к краснодарской' популяции вгага1пиш сорта Соргоградское контролируется доминантным геном, эффективным к большинству клонов тли. Используемая в селекции гетерозисных гибридов стерильная линия А-278 Сумэк карликовый гетерогенна по ус-
• тойчивости. Ее устойчивый компонент защищен доминантным геном, обуславливающим умеренное проявление признака. Гибрид ?! А-278 х Соргоградское более устойчив к тле, чем лучшая родительская форма, за счет кумулятивного действия генов.
У образцов Соргоградское, А-278 и их гибрида ?! в течение 3-х лет изучали основные хозяйственно ценные признаки. По продолжительности периода всходы-цветение сорт Соргоградское не отличался от стандарта Оранжевое 160, а линия А-278 и гибрид Р) А-27Ь х Соргоградское более скороспелы, чем стандарт. Сорт Соргоградское характеризуется прекрасной облиственностыо и высокорослостыо. Несмотря на это, он, как и гибрид А-278 х Соргоградское, в период созревания полегал слабо, а при переувлажнении - в средней степени. Районированный сорт Оранжевое 160 полегал сильно '(7-9 баллов). Достоверных различий по суммарному содержанию Сахаров в стеблях между стандартом и устойчивыми формами не найдено. Однако урожайность фитомассы Соргоградского и анализируемого гибрида ?! в среднем соответственно на 16.5 и 30,6% выше, чем у стандарта, что позволяет получить больший выход сахара с единицы площади.
Таким образом, сорт Соргоградское и отобранная нами по устойчивости к тле линия А-278 Сумэк карликовый могут использоваться в селекции высокоурожайных сортов и гибридов сорго. Гибрид р! от скрещивания между этими формами обладает повышенной устойчивостью к вредителю и рядом других ценных признаков.
8.2. Создание устойчивых к обыкновенной злаковой тле линий зернового сорго. Известно, что если устойчивость контролируется небольшим числом генов, в селекции целесообразно использовать метод беккроссов, который особенно удобен в случае, если недостатком ранее полученного сорта является восприимчивость к вредным организмам и нет необходимости улучшать его по другим признакам. Целью работы, которая проводится совместно с лабораторией сорго КОС ВИР, является создание частичных аналогов районированных и
36
перспективных сортов на базе двух новых доноров устойчивости -образцов к-924 и к-1362. Мы применяли ограниченные беккроссы (1-2) с использованием в качестве рекуррентных родителей образцов зернового сорго Зерноградское 54. Урожайное 8, Кубанское красное 1677, Хегари 2259, Л-100. Так как устойчивость носит доминантный, характер, проводили непрерывные насыщающие скрещивания.
Образцы к-924 и к-1362 устойчивы к 8.8гат1пим на всех этапах органогенеза. Поэтому устойчивые растения из расщепляющихся популяций отбирали в фазе всходов, пересаживали в сосуды и доводили до созревания. В полевых условиях осуществляли,отбор по основным хозяйственно ценным признакам.
Мы не ставили целью добиться полного восстановления агрономического типа рекуррентного сорта - прежде всего, потому, что эти формы требуют улучшения не только по устойчивости к тле. Особенностью работы был отбор устойчивых генотипов в самых ранних поколениях (Р2 - Р3), что позволило отбирать линии, трансгрессивные по другим ценным признакам, без риска потерять устойчивость в процессе селекции. В результате часть линий уже в поколениях Е3 ВС! - Р^ВСг превосходили рекуррентный сорт не только по устойчивости к тле, но и по другим хозяйственно ценным признакам.
Получено свыше трехсот устойчивых линий Рб-Р8 В^-ВС^, в большей или меньшей степени сходных по фенотипу с рекуррентными формами. В табл. 8 представлена характеристика по ряду'признаков 10 линий, которые мы в 1996 г. разослали для изучения во Всероссийский НИИ селекции и семеноводства сорговых культур (г. Зерног-рад, Ростовская обл.), в Ставропольский НИИСХ, Поволжский НИИ сорго и кукурузы (г. Саратов) и на Камышинскую с.-х. опытную станцию (Волгоградская обл.). Линии уже включены в селекционные программы Ставропольского НИИСХ и ВНИИ селекции и семеноводства сорговых культур. Все линии фенотипически близки к рекуррентным формам и выровнены по изученным признакам. Выдвинутость оси соцветия (метелки) характеризовалась несколько большим варьированием, однако широкий размах изменчивости этого признака отмечен и для рекуррентных родителей. Необходимо отметить, прежде всего, линии, полученные на основе Л-100, которые превосходят рекуррентную форму по скороспелости и выдвинутости метелки.
Результаты наших экспериментов показывают, что при создании высокопродуктивных и устойчивых к обыкновенной злаковой тле форм сорго целесообразно использовать ограниченные беккроссы. В ряда случаев потомство ВС! может быть более приемлемым попагрономичёс^
37
со сэ
. Таблица 8.
лараКТбрИСТИКл ЛИНИИ, уСТОИЧИБЫХ К О б ЬГКНО Б С Н НО И 3 ЛаКОБОЙ ТЛв, ПО С 6 Л* - К ц И О К Н О ценно»"-! признакам
КОС ВпР, 3998 г.
Родительские фор!.ы. линии 1 1 1 Период всходы!Д/ ина главно- »Г „,...- длппа ма- Мирика ме- 1 1 Сыдвянутость
!-ц&етение,сут!гс ПООсГа,см телки ем _ Т^ гки см ¡метелки, си
Дурра белая (к-1362) 1 59 1 190. 5 с* и 4-7 11 п 6 5, г> и И 16 э а ■
Джугара белая (к-924) . . 1 75 I 258 9 а ■ 12 ж 8 0 б 1 -0 /1 о 3
Кубанские красное 1677 (КК1677) 1 59 1 97. 4 Дел 22 с 5. ■± о 12 0 бв
Л-100 1 72 1 34, 0 Ж 25, 8 а 8, 4 б -о. 8 3
Урожайное 8 1 58 1 101. 0 де ос ЛО, 6 аб 6 С и де < о к- 6 абв
Хегари 2259 1 58 1 77, Л и Г01 20, 8 гд гт 1, 2 вг 9. 6 БГД
3-"рноградское 54 1 57 1 84, 1 ЗИ ОГ» ли. 9 БГД 6, 2 ж 6, 1 гдеж
Рб (КК 16772 х к-1362) 1 52 1 82 6 зик 22 0 ВГ .4 и, 4 к- 1-9, 4 БГД
" 1 с< 1 1 О* 1 НО. „ 1 ос Ч аб С о. А и И « » О С аи
(Л-100" X к-1362/ 1 67 ! 102. 1 _ А 26. 1 а 8. 8 а 5. дек .
?7(Л-1С02 х к-1362) ! 63 1 87. и 3 23. * ио 8. О и б 5, 1 еж
Р5(Хегари 22593 х к-924) ! 55 1 80, 5 ик . 23. * бв • 6, 8 гд 5, «± еж
Ре(Хегари 2259^ х к-324) ! 57 1 82. 2 зик 23. 3 ио О о, 3 с и 6. 3 гдеж
\лСГсц.т ьъозг л 1 СС 1 1 Оо 1 71. 9 л ли, 5 гд £> и. 3 еж о о, 2 Бгде
Г" — оо СП"- ^лсГари ыиоо л г\~iouc/ 1 С" 1 1 О 1 1 83, О с зик 21. •7 БГД I, о о е и 4 Г, IV, 1 С иш
т-." , _ с»2 ,,, ,, лоп ГС, \GcynUl ^СХД^лис Л 1 63 1 ПС п и еж П А С7, Д£ г> 1 о БГ 2, 9 КЗ
Гр \^ ^итешпис? О л г\-*юОс; 1 ло 1 1 Оо 1 I « 119, 2 Б О А , 1 БГД 7 , 3 Б 4 ^ 1и, 5 а
Различи» ЫОдДУ обраЗцлыИ, 0б05паче-ННЫ1ЛИ ОДИНаКОБш ¡И :/КБаМИ ПО Бг-ртикали, НвСу И,|,гСТБС'НН&г • по многоранговому критерию Дункана при уровне значимости 0,05
ким признакам, чем ВСг. Устойчивость используемых доноров не сцеплена с отрицательными свойствами.
Таким образом,' образцы сорго с новыми генами устойчивости к обыкновенной злаковой тле отвечают всем требованиям, предъявляемым к донорам (Мережко, 1984): они легко скрещиваются с улучшае-. мыми сортами и дают при этом высокофертильное потомство; доста-" точно универсальны и не имеют отрицательных признаков, генетически сцепленных с устойчивостью к вредителю.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Особенность генетического контроля устойчивости растений к болезням и вредителям - взаимодействие двух сопряженно эволюционирующих систем. Проблема продления срока "полезной жизни" генов устойчивости растений широко обсуждается в литературе уже несколько десятилетий. Результаты наших исследований показывают, что по характеру фенотипического проявления и наследования нельзя отличить потенциально преодолеваемую вредителями устойчивость от непреодолеваемой (длительной). И большие, . и малые гены устойчивости зерновых культур к тлям дифференциально взаимодействуют с генотипами вредителя. Следовательно, возможность приспособления насекомых вполне очевидна в обоих случаях.
Таким образом, наша концепция селекции зерновых культур-на устойчивость к злаковым тлям предусматривает, прежде всего, расширение генетического разнообразия возделываемых сортов.
Запас эффективных генов устойчивости может пополняться за счет изучения мировой коллекции культурных растений, интрогрессии устойчивости от дикорастущих сородичей и за счет мутантных форм, созданных с помощью традиционных и биотехнологических методов.. В зависимости от особенностей культуры удельное значение того или иного способа расширения разнообразия может быть разным: для пшеницы - это, прежде всего, интрогрессия, для сорго - поиск устойчивых форм^среди культивируемых видов. В случае исчерпания генофонда основное значение приобретает мутагенез.
Процесс адаптации вредителей к устойчивым сортам можно замедлить также за счет целесообразного территориального размещения генов устойчивости в популяционных ареалах насекомого. Неустойчивость сорта Сарваши к обыкновенной злаковой тле в регионах европейской части страны, где сорго не возделывается. позволяет предположить важность роли миграции в определении структуры популяций' 39
насекомых. Необходимо длительное изучение изменчивости популяций тлей по признаку вирулентности к генам устойчивости растения-хозяина для того, чтобы предложить обоснованную схему размещения сортов с разными генами устойчивости. Тем не менее создание "нерегулярной", то есть ничем не регламентированной мозаики сортов, вполне возможно в настоящее время.
Предложенная стратегия селекции может реализовываться на практике уже сейчас - прежде всего, для регуляции численности обыкновенной злаковой тли на сорго. Созданные нами новые доноры устойчивости испытываются в ряде селекционных учреждений страны. Задача в данном случае облегчается еще и широким возделыванием гетерозисных гибридов- сорго: можно ограничиться исследованием комбинационной способности устойчивых линий и выпустить в производство наиболее продуктивные гибриды ?!.
Перспективы использования результатов работы в селекции пшеницы и других колосовых культур не так обнадеживающи. Прежде всего, это объясняется трудностью тестирования признака устойчивости. Наиболее распространенные в России виды тлей - большая злаковая и обыкновенная черемуховая - не вызывают некротизации растительной ткани в месте питания. Следовательно, отбор устойчивых генотипов в расцепляющейся популяция возможен только на основании учета численности вредителя. В полевых условиях высокая степень заселения растений тлями отмечается далеко не всегда и отбор, таким образом, переносится в лабораторию. Необходима совместная работа энтомолога и селекционера, требующая довольно существенных затрат. Поэтому устойчивостью зерновых колосовых культур к тлям пренебрегают, периодически вспоминая о ней обычно при опифитотиях вирусных заболеваний, которые стали наблюдаться все чаще.
О потенциальной вредоносности тлей на злаковых свидетельствуют события последних лет в ВАР и США, где ячменная ("русская пшеничная") тля стала основным вредителем колосовых культур. Коа-но предположить, что сравнительно невысокая численность этого вида в России обусловлена относительным разнообразием сортов зерновых культур по генам устойчивости. Так, из 6 известных генов устойчивости пшеницы к ячменной тле 2 выделены из русских сортов. Это обстоятельство пока ограничивает распространение тли, которая, судя по старой энтомологической литературе, была очень вредоносна в России. Однако интенсификация сельского хозяйства неизбежно приводит к генетической однородности сортов и, следовательно, к массовым вспышкам размножения вредителей.
40
Мы уверены, что устойчивость зерновых культур к тлям заслуживает большего внимания, чем ей сейчас уделяется и надеемся, что разработанные нами'методы и подходы к изучении растительных ресурсов, популяций насекомых, а также сведения по генетике устойчивости растений будут полезны для дальнейшего развития исследований.
ВЫВОДЫ
1. Определена связь между геномным составом пшеницы и устойчивость») к злаковым тлям. Наиболее устойчивы диплоидные виды с геномами Аи (Т.игаЧи) и А" (Т. ЬоеоИсит, Т. юопососсшл). Виды с геномом й, относящиеся к секции Т1торЬееу11, обладают определенной о .-пенью устойчивости, которая может преодолеваться вредителями. Геном 0 от АеЛаиэсШ обеспечивает высокую устойчивость таких видов, как Т. К1Лагае и Т.га1йизс)^ае. Относительно низкий уровень устойчивости мягкой пшеницы (^еном Аи ВО) может объясняться супрессией устойчивости, контролируемой Ь-геномом, со стороны геномов- А и В.
2. Антибиотическая устойчивость к обыкновенной черемуховой тле выявлена у восьми сортов яровой мягкой пшеницы. Длина опушения листьев пшеницы не является основным механизмом антибиоза к этому вредителю. Показано, что антибиоз пшеницы к обыкновенной черемуховой тле наследуется дискретно и может изучаться' методами гибридологического анализа.
3. Выявлено дифференциальное взаимодействие большой злаковой и обыкновенной черемуховой тлей с генотипами пшеницы. Показано, что не только главные, но и малые гены устойчивости сорго дифференциально взаимодействуют с биотипами обыкновенной злаковой тли. Следовательно, наиболее целесообразной стратегией селекции зерновых культур на устойчивость к тлям является расширение генетического разнообразия возделываемых сортов.
4. Выявлен существенный внутрипопуляционный полиморфизм обыкновенной злаковой тли по признаку .вирулентности к генам устойчивости'растения-хозяина. Установлено, что европейские популяции злаковых тлей относительно изолированы от азиатских популяций.
5. Высоким уровнем устойчивости к обыкновенной злаковой тле обладают образцы только культивируемых видов сорго. Показана генетическая однородность доноров устойчивости сорго к вредителю, широко используемых в селекционных программах России и США. ~~
41
6. Выделено • 25 образцов сорго, гены устойчивости которых к обыкновенной злаковой тле отличаются от широко используемых в селекции. Предварительно идентифицировано 7 новых генов устойчивости к вредителю:
- доминантный и рецессивный гены устойчивости образца к-1362 (Дурра белая, Сирия);
- доминантный и рецессивный гены устойчивости образца к-924 (Джугара белая, Китай);
- два доминантных комплементарных гена устойчивости образца к-930 (Джугара белая, Китай);
- по крайней мере, один из двух доминантных генов устойчивости образца к-1237 (Джугара белая, Китай). .
Неаллельные гены устойчивости сорго к обыкновенной злаковой тле действуют аддитивно.
7. В системе сорго-обыкновенная злаковая тля показано, что антиксеноз и антибиоз являются разными способами проявления одних и тех же взаимодействующих пар генов растения и.насекомого и не могут рассматриваться как генетически различающиеся компоненты устойчивости. И антибиоз, и антиксеноз в равной степени вызывают появление биотипов вредителя, преодолевающих устойчивость растения-хозяина.
8. Предложена система тестов, позволяющая с высокой достоверностью исследовать механизмы и наследование устойчивости зерновых культур к тлям.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
1. В связи с дифференциальным взаимодействием злаковых тлей с генотипами хозяина использование идентичных источников устойчивости зерновых культур к вредителям, по крайней мере, на территории европейской части России, нежелательно.
2. Для создания устойчивых к злаковым тлям форм пшеницы рекомендуется интрогрессивная гибридизация с привлечением образцов редких видов пшеницы - Т. ига1Чи, Т. Ьоеоисим, Т. топососсиго, Т. к1-йагае, Т. ш1£изс1юуае.
3. Для селекции на устойчивость к обыкновенной черемуховой тле рекомендуются образцы яровой мягкой пшеницы, проявившие антибиотическую устойчивость к вредителю: к-52763 (Россия), к-48931, к-49297, к-54046 (Казахстан), к-43578 (Норвегия), к-46604 (Швеция), к-49386 (Эквадор), к-13255 (Австралия).
42
Для селекции на устойчивость к большой злаковой тле рекомендуются слабо заселяемые образцы яровой твердой пшеницы к-35902 (Азербайджан), к-4'6195 (Италия), к-15057 (Израиль), к-17122 (Сирия) и образцы озимой твердой пшеницы к-57092 (Украина), к-46906 (Азербайджан).
4. Для селекции на устойчивость к обыкновенной злаковой тле рекомендуются 25 образцов сорго, гены устойчивости которых отличаются от широко используемых в селекционных программах России и США. _
При создании высокопродуктивных и устойчивых к обыкновенной злаковой тле форм сорго целесообразно использование метода ограниченных беккроссов. Беккроссные линии сорго с новыми генами устойчивости к обыкновенной злаковой тле отвечают всем требованиям, предъявляемым к донорам хозяйственно ценных признаков, и могут использоваться в практической селекции.
5. Нет необходимости селекции устойчивых к обыкновенной злаковой тле сортов сорго отдельно по антибиозу и антиксенозу: отобранные 'в расщепляющихся популяциях слабо поврежденные генотипы обладают двумя механизмами устойчивости.
6. Оценку образцов сорго по устойчивости к возбудителям бактериозов следует проводить не только на жестком инфекционном фоне, но и при сильном заселении посевов тлями.
7. Предлагаются полевые и лабораторные методы изучения устойчивости зерновых культур к тлям.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Радченко Е.Е. Образцы яровой мягкой пшеницы, устойчивые к злаковым тлям // Бюллетень ВИР. - 1985.- вып. 155.- С. 13-14.
2. Радченко Е.Е. Об устойчивости некоторых видов пшеницы к черемуховой тле //Селекция и семеноводство.-1986.-N2.- С.35-36.
3. Радченко Е.Е., Аманов А., Киряш В.А. Устойчивость видов пшеницы к большой злаковой тле и ржавчинным грибам //Труды Узбекского НИИ зерна. - 1986. - Вып. 23. - С. 81-86.
4. Радченко Е.Е. Биотипный состав большой злаковой, тли в 'связи с селекцией на устойчивость к вредителю //VIII Всесоюзное совещание по иммунитету с.-х. растений к болезням и вредителям. Тезизы докладов. Ч. 1.- Рига. - 1986. - С. 161-162.
5. Радченко Е.Е. Инвазионный фон для оценки устойчивости зерновых культур к злаковым тлям //VIII Всесоюзное совещание~по
43
иммунитету с.-х.. растений к болезням и вредителям. Тезисы докладов. Ч. 1.- Рига,- 1986.- С. 162.
6. Радченко Е.Е. Устойчивость видового разнообразия рода Tritlcui» к большой• злаковой тле //V съезд ВОГиС им. Н. И. Вавилова. Тезисы докладов. Т. 4.- Ч. 4.- Москва. - 1987.- С. 155.'
7. Радченко Е.Е. Внутривидовая дифференциация большой злаковой тли в связи с селекцией на устойчивость к вредителю// Проблемы использования генофонда в селекции растений на иммунитет к болезням и вредителям. Сб. научн.трудов по прикл. бот., ген. и сел.-
1987.- Т. 110.- С. 76-81,
8. Радченко Е.Е. Лабораторный метод оценки антибиотической устойчивости зерновых культур к тлям // Проблемы использования генофонда в селекции растений на иммунитет к болезням и вредителям. Сб.научн.трудов по прикл. бот., ген. и сел.- 1987.- Т.110.-С. 109-110.
9. Радченко Е.Е. .Кривченко В.И. Создание инвазионного фона для оценки устойчивости зерновых культур к тлям// С.-х. биология.
- 1987.- N8. - С. 119-122.'
10. Радченко Е.Е. Устойчивость видового разнообразия рода ТгШсим L. к злаковым тлям. Автореф. дис. ... канд. с.-х. наук.
- Л: ВИР. - 1987.- 17с.
11. Радченко Е.Е., Семенова А.Г. Изучение устойчивости зерновых и зернобобовых культур к тлям в лабораторных условиях (Методические указания)Л.: ВИР. - 1988. - 18с.
12. Кривченко В.И., Радченко Е.Е., Устойчивость различных видов пшеницы к большой злаковой тле//Вестник с.-х. науки. -
1988.- N12.- С. 97-103.
13. Кривченко В.П., Радченко Е.Е. Бензимидазольный i.етод оценки устойчивости зерновых культур к тле //Селекция и свиноводство. - 1989.- N2,- С. 18-19.'
14. Кривченко В. И., .Жукова А. 3., Радченко Е.Е. Поиск эффективных генов устойчивости к болезням и вредителям среди видов рода Triticum //Частная генетика растений. Т.1. Тезисы докладов конф. 23-25 мая 1989 г. - Киев.- 1989.- С. 115-116.
15. Радченко Е.Е. Устойчивость генофонда пшеницы к злаковым тлям //Исходный материал для селекции пшеницы и тритикале. Сб. научн. трудов по прикл.бот., ген. и сел. - 1989. - Т.127. -С.122-128.
16. Радченко Е.Е. Поиск источников устойчивости пшеницы к' злаковым тлям//3ащита растений. - 1990.- N8,- С. 25-26.
4i
17. Кривченко В.И.. Радченко Е. Е., Источники устойчивости яровой мягкой пшеницы к обыкновенной черемуховой тле//Генофонд и селекция растений на устойчивость к болезням и вредителям. Сб. на-учн. трудов по прикл. бот., ген. и сел. - 1930,- Т. 132,- С. 11-14.
18. Радченко Е.Е., Одинцова И. Г. Наследование устойчивости к; обыкновенной черемуховой тле сорта яровой мягкой пшеницы Дельфи 400 (предварительное сообщение)//Генофонд и селекция растений на устойчивость к болезням и вредителям. Сб.научн. трудов по прикл. бот., ген. и сел. - 1990.- Т. 132.- С. 103-105.
19. Радченко Е. Е., Столяренко С. Б. Устойчивость сахарного сорго к обыкновенной злаковой тле//Исходный материал для селекции кукурузы и крупяных культур. Сб. научн.трудов по прикл.бот., ген и сел, - 1990.- Т. 136.- С. 61-65.
20. Радченко Е.Е., Якшин Г. В; Устойчивые к обыкновенной злаковой тле образцы сорго//Селекция и семеноводство..- 1990.- N1.-С. 26-27.
21. Радченко Е.Е. Внутривидовая изменчивость обыкновенной злаковой тли в связи с селекцией на иммунитет //Проблемы и задачи по селекции, семеноводству и технологии производства и переработки сорго в СССР. Тезисы докладов Всесоюзного совещания.- Зерног-рад.- 1990.- С. 69-70.
22. Радченко Е.Е. 'Устойчивость пшеницы к большой злаковой тле в условиях Узбекистана //Экологические проблемы защиты растений. Тезисы докладов конф. молодых ученых. - Л, - 1990.- С. 294.
23. Радченко Е.Е. Проблема исходного материала для селекции сорго на устойчивость к обыкновенной злаковой тле //Современные -проблемы генетики и селекции с. -х. растений. Тезисы докладов Все-союзн. научно-технич. конф. молодых ученых.- Одесса.- 1991.-
С. 114. '
24. Радченко Е.Е. Изучение'устойчивости зерновых культур к тлям (Методические указания). С.-Петербург,- 1991.- 50с.
25. Виноградов 3.С., Радченко Е.Е., Якшин Г.В. Новые источники устойчивости сорго к обыкновенной злаковой тле //Кукуруза и сорго, - 1991,- N4.- С. 45-46.
26. Радченко Е.Е. Новый донор.устойчивости сорго к .обыкновенной злаковой тле //Генетические механизмы устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды. Тезисы докладов конф. Иркутск, 9-12 июля 1991г. - Новосибирск. - 1991.- С.73.
27. Радченко Е.Е. Изменчивость злаковых тлей по признаку трофической специализации в связи с селекцией на устойчивость"
45
//IX Всесоюзное совещание по иммунитету растений к болезням и вредителям. Тезисы докладов. - 7.2.- Минск. - 1991,- С. 280.
28. Радченко Е, Е. Опушение листьев пшеницы в связи с устойчивостью к обыкновенной черемуховой тле //Исходный материал и проблемы селекции пшеницы и тритикале. Сб. научн. трудов по прикл. бот., ген. и сел.- 1991.- Т. 142.- С.04-88.
29. Радченко Е.Е., Аббасов Г.Г. ; Изучение устойчивости индийских образцов сорго к бактериозу и обыкновенной злаковой тле
• // Защита растений от вредителей и болезней в условиях экологизации с.-х. производства. Сб. науч. трудов С.-ПГАУ.- С.-Пб.- 199?.-С. 43-46.
30. Радченко Е.Е.' Проблема селекции сорго на устойчивость к обыкновенной злаковой тле // Кукуруза и сорго.- 1993. - N3.-С. 23-24.
31. Радченко Е.Е. Внутривидовая изменчивость обыкновенной черемуховой • тли // Генетика устойчивости растений к болезням и вредителям. Сб. научн. трудов по прикл.. бот., ген* и сел.- 1993. -Т. 147.- С. 49-53.
32. Радченко Е.Е. Наследование устойчивости к обыкновенной злаковой тле у некоторых образцов сорго // Генетика устойчивости растений к болезням и вредителям. Сб. научн. трудов-по прикл. бот., ген. и сел." 1993.- Т. 147.- С. 53-57.
33. Макарова Н. А., Лебедева Т. В., Радченко Е. Е. Пшеница. Иммунологическая характеристика редких видов. Каталог мировой коллекции. Вып. 640. - С.-Пб. - 1993.- 60С.
34. Радченко Е.Е. Генетика устойчивости зерновых культур к тлями проблемы селекции // Генитика. - 1994.- Т. 30,- N10. -С. 1374-1380.
35. Radchenko Е.Е. Donors oí efficient genes for greenbug resistance in sorghum //Растениевъдни науки (Plant Science).-.1994.- V. 31.- N7-10.- P. 93-95.
36. Радченко Е.Е. Новые доноры устойчивости сорго к обыкновенной злаковой тле //Материалы I съезда ВОГиС.- Генетика. -1994.- Т. 30, приложение. - С. 130.
37. Радченко Е.Е., Столяренко С.Б. Перспективные доноры устойчивости сахарного сорго к обыкновенной злаковой тле // Селекция и семеноводство. - 1994.- N2,- С. 35-36.
38'! Радченко Е.Е. Доноры устойчивости к обыкновенной злаковой тле для,селекции сорго в Краснодарском крае // Защита расте-46
ний от вредителей и болезней. Сб. научн. трудов С. -ПГАУ. - С. -Пб. -1994.- С. 3-8.
39. Радченко Ё.Е. Новые гены устойчивости сорго к обыкновенной злаковой тле //Генетика.- 1995.- Т.3.1.- N5.- С.668-673.
40. Radchenko Е.Е. Greenbug (Hotnoptera: Aphidldae) adaptation to sorghum varieties with different • genes for resistance //Adaptation in Plant breeding. XIV EUCARPIA Congress. Abstr. Jy-vaskila, Finland.- 1995,- P.50.
41. Radchenko E.E. New genes for resistance to the greenbug In sorghum // XIII Intern. Plant Protection Cortgress. The Hague -The Netherlands, 1995. Abstracts. European Journal of Plant Pathology. - P. 1043. .
42. Радченко Е.Е. Генетический контроль различных механизмов устойчивости сорго к обыкновенной злаковой тле // Защита растений в условиях реформирования агропромышленного комплекса: экономика, эффективность, экологичность, Всеросс. съезд по защите растений. Тезисы докл. С.-Пб.- 1995. - С. 238.
43. Радченко Е.Е. Антибиотическая устойчивость сорго к обыкновенной злаковой тле // Защита растений. - 1995. - N10.- С.16-17.
44. Радченко E. Е., Андрияш Н. В., Алпатьев В.Н. Создание устойчивых к злаковой тле линий сорго // Кукуруза и сорго,- 1996.-N1.- С. 11-12.
45. Radchenko Е.Е. Intracpeclfic variability in host plânt adaptation of the greenbug. Schizaphis g'ramima Rond. (Hoaoptera: Aphidldae) // Proc. XX Intern. Congress of Entomology. Firenze, Italy. - 1996.- P. 245.
46. Радченко Е.Е. Анализ наследования устойчивости сорго к обыкновенной злаковой тле с помощью отрезков листьев, помещенных в водный раствор бензимидазола // Защита растений от вредителей, болезней и сорняков. Сб. научн. трудов С.-ПГАУ - С.-Пб. - 1997. -С. 77-81.
47. Radchenko Е.Е. Identification of new genes for greenbug resistance t in sorghum //. Cereals - Pathogens an4 Stress Factors Interaction. Second Intern. Symp. Abstr. Poznan, Poland. - 1997. - P. 60. ' - „
-
Радченко, Евгений Евгеньевич
-
доктора биологических наук
-
Санкт-Петербург, 1997
-
ВАК 03.00.15
- БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ТЛЕЙ НА КУКУРУЗЕ И ИХ РОЛЬ В РАСПРОСТРАНЕНИИ ВИРУСОВ В ПОСЕВАХ ЗЛАКОВЫХ КУЛЬТУР
- БИОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЗЛАКОВЫХ ТЛЕЙ В СВЯЗИ С ОЦЕНКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ
- Селекционная ценность исходного материала зернового и сахарного сорго в условиях юга России
- Генетическая характеристика источников устойчивости сорго к обыкновенной злаковой тле
- Особенности формирования консорций сосущих вредителей и их энтомофагов на сортах озимой пшеницы
