Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Генетический полиморфизм яровой тритикале по устойчивости к патогенному комплексу возбудителей фузариоза колоса в условиях Московской области

ВАК РФ 03.02.07, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Генетический полиморфизм яровой тритикале по устойчивости к патогенному комплексу возбудителей фузариоза колоса в условиях Московской области"

Ои

На прсрах рукописи

ДУДНИКОВ Максим Васильевич

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОЛИМОРФИЗМ ЯРОВОЙ ТРИТИКАЛЕ ПО УСТОЙЧИВОСТИ К ПАТОГЕННОМУ КОМПЛЕКСУ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ФУЗАРИОЗА КОЛОСА В УСЛОВИЯХ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность: 03.02.07 - генетика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

1 3 ДЕК 2012

Москва 2012

005047382

Работа выполнена на кафедре генетики и биотехнологии ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К. А. Тимирязева»

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Соловьев Александр Александрович

Официальные оппоненты:

Джалилов Февзи Сеид-Умерович доктор биологических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева», лаборатория защиты растений, заведующий лабораторией

Одинцова Татьяна Игоревна доктор биологических наук, доцент, ФГБУН Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, группа молекулярно-генетических основ иммунитета растений, руководитель группы, ведущий научный сотрудник

Ведущая организация: ГНУ Московский научно-исследовательский институт сельского хозяйства «Немчиновка» Российской академии сельскохозяйственных наук

Защита состоится «19» декабря 2012 г. в 14-30 на заседании диссертационного совета Д 220.043.10 при Российском государственном аграрном университете - МСХА имени К.А. Тимирязева по адресу. 127550, г.Москва, ул.Прянишникова, д. 15, тел./факс (499) 976-24-92, e-mail: genetics@timacad.ru

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке им. Н.И. Железнова РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.

Автореферат разослан «16» ноября 2012 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Тритикале, будучи сравнительно новой зерновой культурой, сочетает в одном гибридном организме высокий потенциал продуктивности пшеницы и высокую устойчивость к экологическим стрессам и болезням ржи. Однако все чаще появляется информация о сильном поражении тритикале рядом болезней (ржавчина, фузариозы, мучнистая роса), ранее отсутствовавшими в посевах (Miedaner, 1997, Гагкаева, 2011). Одной из наиболее опасных и вредоносных из них является фузариоз колоса. Впервые заболевание описано H.A. Пальчевским в 1891 г., а далее детально изучено М.В. Ворониным в 1892 г. Работы A.A. Ячевского (1904), H.A. Наумова (1913) и И.И. Абрамова показали, что это заболевание является одним из наиболее распространённых у пшеницы, ржи, овса, ячменя в условиях теплого и влажного климата (Miedaner, 2002, Иващенко, 2004). Болезнь вызывает серьезные потери урожая и ухудшает хлебопекарные и кормовые качества. Фузариозы зерновых культур относятся к числу наиболее опасных заболеваний растений. Главная особенность грибов рода Fusarium заключается в их способности накапливать продукты жизнедеятельности, большинство из которых токсичны для теплокровных. Микотоксины образуются при заражении зерновых культур грибами в поле, в собранном урожае, при хранении, а также при переработке зерна. Среди них такие опасные для человека и животных трихотеценовые токсины, как дезоксиниваленол (ДОН), ниваленол, Т-2, НТ-2, диацетоксисцирпинол (ДАС), зеараленон, монилиформин, фумонизины и др. Интоксикация трихотеценовыми микотоксинами сопровождается поражением желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой и нервной систем (D'Mello et al. 1995, Bottalico 1998, Foroud, 2011). Лабораторные исследования на клеточных тканях животных показали, что низкие концентрации этой группы токсинов обладают мутагенным действием, индуцируют хромосомные изменения, влияют на биосинтез белка (Тутельян, 1985, Ward et al, 2008).

Иммунных к фузариозу сортов зерновых культур нет, наблюдаются различия только по степени устойчивости растений к патогенам (Snijders, 1990). Поскольку устойчивость в значительной мере зависит от условий окружающей среды, то этот признак рассматривается как относительный показатель. Устойчивость растений зерновых культур к фузариозу колоса является неспецифической, т.е. устойчивость к одному виду патогена, вызывающему фузариоз колоса, проявляется и к другим видам Fusarium (F. graminearum, F. culmorum, F. avenaceum, F. sporotrichioides, F. poae, F. sambucinum, F. moniliforme). Выявлено также отсутствие специфических взаимодействий генотипа штамма с генотипом растения-хозяина и, как следствие, отсутствие рас у грибов, вызывающих фузариоз колоса (Miedaner, 1997). Существуют несколько типов физиологической устойчивости зерновых к фузариозу, которые не всегда связаны друг с другом: I - устойчивость к проникновению патогена; П - к распространению патогена по колосу; III -устойчивость зерен к заражению патогеном; IV - толератность; V -способность к аккумуляции и/или деградации микотоксинов (Mesterhazy, 1997).

Моносомный анализ показал участие в контроле устойчивости у пшеницы не менее 9 хромосом (6D, 6В, 5А, 1В, 2В, ЗВ, 4В, 4D, 7А). На основе оценки наследуемости устойчивости, авторы пришли к выводу о преимущественном проявлении аддитивных эффектов генов и к необходимости отбора генотипа по фенотипу. При этом выявлен полигенный тип наследования устойчивости и наличие трансгрессии по изучаемым признакам, в том числе и устойчивости к болезни (Miedaner, 2002, Иващенко, 2004, Liu et al., 2009, Buerstmayr et al., 2009, Rutkoski et al., 2012).

Селекция на устойчивость к фузариозу колоса затруднена вследствие большого числа возбудителей, особенностей их биологи и отсутствием эффективных доноров устойчивости. Особое значение приобретают начальные этапы селекционного процесса, на которых очень важно идентифицировать местные популяции патогенов и провести оценку селекционных образцов по устойчивости к фузариозу колоса. Выведение устойчивых сортов является наиболее оптимальным решением проблемы фузариозов (Miedaner, 2010, Аблова, 2010). Однако устойчивость к фузариозу колоса, будучи комплексным признаком, часто ассоциируется с нежелательными агрономическими признаками.

Пели и задачи работы. Цель работы — выявить полиморфизм яровой тритикале по устойчивости к патогенному комплексу возбудителей фузариоза колоса в условиях Московской области.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

1. Изучить состав и структуру патогенного комплекса возбудителей фузариоза колоса в условиях Московской области.

2. Оценить патогенность и токсичность выделенных видов Fusarium ssp.

3. Подобрать и охарактеризовать оптимальный штамм для создания инфекционного фона фузариоза колоса.

4. Оценить сортообразцы на наличие внутренней инфекции (фузариоз зерна).

5. Оценить сортообразцы на естественном и искусственном инфекционных фонах по устойчивости к фузариозу колоса.

6. Подобрать оптимальные маркеры для отбора устойчивого материала к фузариозу колоса.

7. Изучить вредоносность фузариоза колоса яровой тритикале.

8. Оценить возможность передачи устойчивости к фузариозу от доноров на озимой пшенице.

9. Провести генетический анализ наследования устойчивости к фузариозу колоса.

Научная новизна.

Впервые показана необходимость видоспецифичной селекции яровой тритикале на устойчивость к фузариозу колоса к определенному возбудителю из группы Fusarium.

Изучена видовая и внутривидовая структура популяций возбудителей фузариоза колоса в условиях Московской области и изменчивость патогенных свойств грибов группы Fusarium sp.; теоретически обоснован состав искусственных инфекционных фонов; выделены патогенные виды и штаммы.

Показано, что для яровой тритикале наиболее информативной оценкой устойчивости к фузариозу колоса является искусственное заражение патогенными штаммами. Использование распространенных на пшенице показателей, ассоциированных с устойчивостью, таких как высота растения, визуальная оценка пораженности зерна на исследуемых образцах яровой тритикале не возможно.

Впервые на тритикале проведен анализ характера наследования устойчивости к фузариозу колоса на примере расщепления в гибридной комбинации Düblet х Légalo. Показано, что различия между этими сортами по устойчивости к фузариозу колоса при инокуляции штаммом С99 F.culmorum обусловлены действием минимум двух генов.

Положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Генетический полиморфизм яровой тритикале по устойчивости к фузариозу колоса.

2. Видовая и внутривидовая структура популяций возбудителей фузариоза колоса.

3. Видоспецифичность селекции яровой тритикале на устойчивость к фузариозу колоса.

4. Генетический контроль устойчивости к фузариозу колоса.

Практическая значимость. Результаты исследований имеют значение

для целенаправленного поиска устойчивого исходного материала и создания эффективных источников и высокоурожайных, устойчивых к фузариозным болезням сортов; проведения диагностики фузариозов яровой тритикале.

Выделены сортообразцы яровой тритикале, обладающие полевой устойчивостью и толерантностью к фузариозным болезням, и предложена программа включения их в селекционный процесс.

Достоверность результатов. Эксперименты проведены в соответствии с общепринятыми методическими принципами. Достоверность выводов основывается на статистической обработке данных.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы были представлены на Международной научной конференции молодых ученых и специалистов РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева (Москва, 2011), XII молодежной научной конференции, секция «Биотехнология в растениеводстве, животноводстве и ветеринарии» в ГНУ ВНИИСБ Россельхозакадемии (Москва, 2012), Международной научно-практической конференции "Генетические основы селекции, растениеводства и биотехнологии» (Киев, 2012), международной научной конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 125-летию академика Н.И. Вавилова (Москва, 2012), Международной летней школе «Биотехнология в сельском хозяйстве (AgroBioTech-12)» в РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (Москва, 2012).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ и подана 1 заявка на селекционное достижение.

Объем и структура диссертации. Материалы диссертации изложены на 135 страницах машинописного текста и включают 15 рисунков, 21 таблицу, приложение. Диссертация состоит из введения, 3 глав, выводов, заключения, списка литературы, списка иллюстративного материала и приложения. Список литературы включает 158 источников, из них 120 иностранных.

УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Характеристика погодных условий 2010-2012 гг.

Метеорологические условия 2010-2012 гг. в сравнении со среднемноголетними значениями характеризовались более высокими значениями температуры и меньшим количеством осадков (рис. 1).

Рис. 1. Метеорологические условия 2010-2012 гг.

Объекты исследования. Материалом для изучения послужили 96 образцов яровой гексаплоидной тритикале, а также 2 образца октаплоидной тритикале и 2 мягкой пшеницы. На фоне с искусственной инокуляцией F. culmorum протестирована популяция Рз растений, полученная от скрещивания сорта яровой гескаплоидной тритикале Düblet (обладает высокой полевой устойчивостью) с сортом яровой гескаплоидной тритикале Légalo (восприимчив на фоне с искусственной инокуляцией F. culmorum ). Кроме того, исследован материал озимой пшеницы, любезно предоставленный Л.А. Беспаловой и A.B. Васильевым (Краснодарский НИИСХ имени П.П. Лукьяненко), полученный с участием образца Sumai 3, несущего локус устойчивости к фузариозу Fhbl, и сортов Дельта и Дея (обладающие неспецифической устойчивостью к фузариозу колоса), так же сорта твердой пшеницы Карат и Леукурум 21 (поражаются в сильной степени).

Определение внутренней инфекции проводили по ГОСТ 12044-93.

Микологическую идентификацию грибов рода Fusarium spp. осуществляли в соответствии с определителем (Билай, 1977) по

морфологическим признакам. Молекулярно-генетическую идентификацию генотипов гриба осуществляли с использованием видоспецифических праймеров (Turner, 1998; Jurado, 2005).

Размножение мицелия для искусственной инокуляции проводили выращиванием культуры на стерильном зерне и на картофельно-глюкозном агаре.

Инокуляцию растений спорами грибов рода Fusarium проводили в фазу полного цветения методом распыления суспензии микроспор в поле. Инокулюм готовили за несколько часов до заражения путем смыва инфекционного начала. Суспензию готовили из расчета З...5х106 пропагул гриба в 1 мл.

Оценку пораженности фузариозом проводили по поражению визуально согласно Miedaner с соавт. (2003) в баллах и по пораженности зерна при визуальном выявлении и подсчете пораженных и непораженных зерен.

Выделение тотальной ДНК из мицелия фузариума проводили по методике Möller с соавт. (1992) с модификациями.

Выделение ДНК осуществляли из молодых листьев и корешков по методу Bernatzky и Tanksley (1986) с некоторыми модификациями.

Патогенность и фитотоксичность оценивали по ингибированию культуральным фильтратом роста корней и проростков растений по формуле:

Т = 100 % - ( Lon / Lk *100 )

Генетический анализ устойчивости к фузариозу осуществляли на расщепляющихся семьях F3, по проявлению фузариоза при искусственной инокуляции.

Статистический анализ результатов осуществляли с помощью пакетов программ MS Excell и AGROS2.11 (автор С.П. Мартынов).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Внутренняя инфекция зерна яровой тритикале в 2009-2011 гг.

Зараженность - это истинная инфицированность зерна, в том числе условно патогенными грибами, если были условия, благоприятствующие их проникновению внутрь через плодовую оболочку.

Оценка фузариоза зерна (ФЗ) среди всех изученных образцов коллекции яровой тритикале урожаев 2009-2011 гг. за указанные годы составила 4,95%, что находится на уровне экономически и биологически значимого порога в 5% (Гагкаева, 2011). Однако на суммарный показатель существенное влияние оказали погодно-климатические условия 2010 г. в котором средняя зараженность составила всего 2,67%, в то время как показатели 2009 и 2011 гг. (6,51% и 5,67%) превосходили порог вредоносности, такая же тенденция отмечена и по встречаемости образцов с фузариозной инфекцией 35% в 2010 г. и 86% и 78% в 2009 и 2010 гг. соответственно. Во многом различия в показателях зараженности по годам объясняются экстремальными погодными условиями в период вегетации растений в 2010 г. Так же на относительно невысокую среднюю зараженность, при почти 100% встречаемости образцов с

фузариозной инфекцией, повлияла высокая зараженность семян грибом Alternaría alternata.

Образцы по степени зараженности фузариозом зерна были разделены на три группы: 0-5%, 6-10%, свыше 10%. В группу с незначительной зараженностью (табл. 1) за три исследуемых года попали 24 образца, зерно с их посевов можно использовать на семенные и продовольственные цели, однако, среди них нет ни одного районированного в нашей зоне сорта, что делает необходимой селекцию на устойчивость к фузариозным болезням.

Таблица 1

Образцы яровой тритикале с фузариозом зерна ниже 5%_

№ п/п Сорт/образец 2009 г. 2010 г. 2011г. Среднее за три года

1 Арта 59 3,0 1,0 4,0 2,7

2 Лена 1270 5,0 4,0 5,0 4,7

3 Düblet 0,0 0,0 0,0 0,0

4 Grego 5,0 3,0 5,0 4,3

5 popw9 5,0 2,0 5,0 4,0

6 ПРАО-1 4,0 1,0 3,0 2,7

7 ПРАГ418 3,0 1,0 3,0 2,3

8 ПРАГ 500/1 4,0 2,0 5,0 3,7

9 ПРАГ 511 4,0 2,0 4,0 3,3

10 ПРАГ 518 3,0 1,0 3,0 2,3

11 ПРАГ 553/2 4,0 3,0 5,0 4,0

12 ПРАГ 554 2,0 1,0 2,0 1,7

13 Л 12 4,0 1,0 3,0 2,7

14 Л 15 5,0 3,0 5,0 ■ 4,3

15 Л 22 4,0 2,0 4,0 3,3

16 Л 8-3 5,0 2,0 5,0 4,0

17 Л 8645 4,0 1,0 2,0 2,3

18 к-1068 2,0 1,0 2,0 1,7

19 к- 1715 4,0 1,0 4,0 3,0

20 С 169 5,0 2,0 5,0 4,0

21 С 198 4,0 3,0 4,0 3,7

22 PI429082 3,0 2,0 3,0 2,7

23 PI520484 5,0 2,0 4,0 3,7

24 Amigo 5,0 2,0 3,0 3,3

Партии зерна с 10% поражением семян скрытой формой фузариоза для пищевых и семенных целей непригодны и могут использоваться только на фуражные цели после обеззараживания (Гагкаева, 2011). Причем скрытая инфекция, при высоком содержании токсинов, может сохраняться в зерне до 3 лет. В изученном нами генофонде только у образцов Légalo (Польша) и PI429160 фузариоз зерна за исследуемый период был равен 10%. Большая

часть коллекции - 74 образца попала в группу с низким накоплением внутренней инфекции (6-10%).

Видовой состав патогенного комплекса возбудителей фузариозов В результате проведенных исследований с зерна яровой тритикале в 20092011 гг. выделено 5559 штаммов грибов рода Fusarium ssp. (табл. 2). Патогенный комплекс был представлен следующими видами - F. avenaceum, F. graminearum, F. culmorum, F. sporotrichioides. F. poae. Преимущественное положение в комплексе занимал вид F. culmorum (61,22%), на втором месте, неизменно располагался F. graminearum (20%) именно эти виды считаются основными возбудителями фузариоза колоса и зерна в Центрально-Нечерноземной зоне. Они сходны по требованиям к теплу и влажности воздуха.

Таблица 2

Виды Fusarium ssp., выделенные из зерна яровой тритикале в 2009-2011 гг.

№ Вид 2009 г. 2010 г. 2011 г. Всего

1 F. avenaceum 176' 7,11%" 92 9,59% 156 7,34% 424 7,63%

2 F. graminearum 460 18,58% 190 19,81 462 21,75% 1112 20,00%

3 F. culmorum 1696 68,50% 449 46,82% 1258 59,23% 3403 61,22%

4 F. sporotrichioides 100 4,04% 148 15,43% 188 8,85% 436 7,84%

5 F. poae 44 1,78% 80 8,34% 60 2,82% 184 3,31%

6 Всего 2476 959 2124 5559

выделено штаммов, шт.; процент от общего числа штаммов.

2009 и 2011 гг. характеризовались сходными погодными условиями (рис. 1) и структурой патогенного комплекса (табл. 2). В 2010 г. в период цветения-созревания яровой тритикале стояла сухая и жаркая погода, что отрицательно сказалось на развитии грибов рода Fusarium, поэтому было выделено на 62% и 55% меньше изолятов, чем 2009 и 2011 гг. соответственно. Кроме того, существенно поменялась структура патогенного комплекса, снизилась доля F. culmorum (46,82%), а доля F. роае и F. sporotrichioides возрасла до 8,34% и 15,43%. Это объсняется тем, что F. роае и F. sporotrichioides относительно малотребовательны к теплу и влажности (Brennan et al., 2003; Doohan et al., 2003).

Патогенность и фитотоксичность штаммов группы Fusarium На пригодность создания инфекционного фона были протестированы, полученные из Всероссийской коллекции микроорганизмов, следующие культуры мицелиальных грибов: Fusarium avenaceum штамм В КМ F-2307, Fusarium culmorum штамм В КМ F-844, Fusarium graminearum штамм ВКМ F-1668, Fusarium роае штамм ВКМ F-1606, Fusarium sporotrichiodes штамм ВКМ F - 1667, а также штамм Fusarium culmorum С99, выделенный нами с зерна сортообразца яровой тритикале С 99 в 2009 г.

По токсиногенности штаммы возбудителей дифференцируют на группы:

• нетоксичные - ингибирование роста растений 0-30%,

• слаботоксичные — ингибирование роста растений 31—50%,

• умеренно-токсичные - ингибирование роста растений 51-70%,

• токсичные - ингибирование роста растений свыше 70%.

Все исследуемые штаммы попали в группу нетоксичных, показатель токсичности (Т), изменялся от 0% у F. роае до 24,8% у F. culmorum штамм С99 (табл. 3).

Таблица 3

Оценка токсичности штаммов грибов рода Fusarium на проростках яровой

Контроль F. avenaceum F. culmorum (ВКМ F-844) F. culmorum (С 99) F. graminearum F. poae F. sporotrichioides

- 10,3 20,5 24,8 12,0 0,0 13,7

Генетический анализ исследуемых видов Fusarium

Генетические и биохимические исследования, выполненные на ряде видов Fusarium, позволили идентифицировать ряд гомологичных генов вовлеченных в биосинтез трихотеценов.

Генетические различия по присутствию генов служат в основе идентификации отдельных видов. Разработаны видоспецифические праймеры, позволяющие проводить молекулярно-генетическую идентификацию видов. На примере, представленном на рисунке 2, показаны результаты ПЦР-реакции с изучаемыми штаммами гриба, позволяющие надежно производить видовую идентификацию. Для генетически близких видов F. culmorum и F. graminearum необходимо использовать перекрестные тесты.

Морфолого-культуральная характеристика штамма С99 F. culmorum

Морфолого-культуральные типы колоний гриба изучали на картофельно-глюкозном агаре. С этой целью культуру высевали в тридцатикратной повторности в чашки Петри на картофельно-глюкозном агаре и выращивали в течение двух недель при температуре 22-24°С. Оценку морфолого-культуральных признаков (МКП) колоний грибов проводили по цвету и топографии воздушного и субстратного мицелиев, спорулирующей активности на 12-14 день роста колоний (табл. 4). Для получения суспензии спор каждую колонию гриба смывали 30 мл дистиллированной стерильной воды. Для отделения конидий от мицелия суспензию тщательно встряхивали в течение 10 мин на качалке при режиме 200 оборотов в минуту. В камере Горяева под микроскопом подсчитывали количество конидий.

Спорулирующую способность колоний гриба рассчитывали по формуле:

С = 7,5* п/25 = 0.3*п,

где: С - споруляция гриба (млн.кон./чашку Петри);

п - количество конидий в 25 клетках камеры Горяева;

7,5 - переводной коэффициент;

25 - количество, просмотренных клеток камеры Горяева.

Рис. 2. Электрофорез продуктов амплификации ПЦР-реакции с видоспецифическими праймерами. Верхний ряд: 1-10 - реакция с праймерами на F. culmorum, 12-17 - реакция с праймерами на F. sporotrichioides, 18-24 реакция с праймерами на F.poae: 1, 2 — F. culmorum; 3, 4 -F. culmorum; 5, 6 -F. poae; 7, 8 -F. culmorum; 9, 10 - F.graminearum;\\ -M - 100-bp ladder; 12, 13 -F. sporotrichioides; 14, 15 -F. avenaceum; 16, 17 -F. culmorum; 18, 19 -F.poae; 20, 21 -F. sporotrichioides; 22, 23 -F. graminearum; 24, 25 -F. avenaceum. Нижний ряд: 1-15 - реакция с праймерами на F. graminearum 17-24 - реакция с праймерами на F.avenaceum'. 1, 2, 3 —F. sporotrichioides; 4, 5 -F.poae; 6, 7 —F. culmorum; 8, 9 — F. avenaceum; 10, 11 -F.poae; 12, 13 -F. culmorum; 14, 15 -F. graminearum; 16 - M - 100-bp ladder; 17, 18 - F.avenaceum; 19, 20 - F. graminearum; 21, 22 -F. culmorum; 23, 24 -F. sporotrichioides.

Таблица 4

Морфолого-культуральные признаки штамма F. culmorum С 99

Описание МКП Споруляция (млн.кон./чашка Петри) Размер макроконидий с 5 перегородками

воздушный мицелий субстратный мицелий

Ватообразный, рыхлый или густой, светло-розовый, иногда цвета расположены концентическими кольцами сливяный 5 - 180 5-8 х 30^5 мкм

Выбор штамма для создания инфекционного фона

Среди достаточно большого количества видов, вызывающих фузариоз колоса, наибольшее распространение имеют Т7. сиЫогит и Р. ^аттеагит. Сравнение показателей - поражения колоса (РНВ), снижения продуктивности (РБК) и поражения зерна при искусственном заражении штаммами этих видов показала наибольшую эффективность использования штамма С99 вида У7. сиЫогит (табл. 5).

Таблица 5

Диапазон изменения иммунологических показателей для 17 генотипов яровой

тритикале после искусственной иннокуляции Р. си!тогит и К кгаттеагит

Признак Р. си1тогит С99 Р. %гаттеагит

тт тах среднее тт тах среднее

РНВ, % 0,0 45,6 6,8 0,0 10,0 1,4

РБК, % 21,4 49,5 43,8 33,4 49,3 45,8

Ф3,% 0,0 14,0 5,3 0,0 14,0 2,9

Оценка по зерну, балл 0,0 5,0 1,8 0,0 5,0 1,4.

Тесная корреляция, обнаруженная между поражением зерна, снижением продуктивности и искусственной инокуляцией Р. си1тогит штаммом С99, обеспечивает возможность отбора одновременно на два типа устойчивости (табл. 6).

Таблица 6

Взаимосвязь иммунологических показателей для 17 генотипов яровой

тритикале после искусственной иннокуляции Р. сиЫогит и К %гаттеагит

БОК, % Ф3,% РНВ, %

К сиЫогит С99 Р. ¿гаттеагит Р. сиХтогит С99 аттеагит сиЫогит С99 Р £7-аттеагит

ФЗ,°/о -0,35 -0,21 - - - -

БИВ, % -0,62* 0,20 -0,02 0,01 - -

Оценка по зерну, балл -0,75** 0,01 0,52* 0,01 0,35 0,33

Различия в коэффициентах корреляции по типам устойчивости у разных видов фузариума делает необходимым отбор устойчивых генотипов не только на разные типы устойчивости, но и к разным видам.

Оценка устойчивости образцов яровой тритикале на естественном инфекционном фоне

Изучение анализируемого генофонда яровой тритикале на естественном фоне не показало большой дифференциации по устойчивости. У изученных 97 образцов, лишь у 33 было выявлено незначительное поражение (не более 10%

растений), развитие болезни не превышало 4-х баллов (поражено до 30% колоса), однако была обнаружена закономерность - наличие опушения колоса повышает вероятность заражения. У всех 33 сортообразцов, имевших признаки поражения, колос был опушен и, чем, сильнее был выражен данный признак, тем выше процент поражения. Для более точного разделения имеющихся образцов по уровню устойчивости была проведена инокуляция.

Изучение характера и уровня вредоносности фузариоза колоса яровой тритикале

Фузариоз колоса снижает все показатели продуктивности и высоту растений яровой тритикале по мере увеличения степени поражения растений фузариозом колоса (рис. 2).

Колличество зерен е главном колосе, шт

за 1 • ; >

Поражение, балл

Поражение, балл

Масса 1000 зерен, гр

И п

и11э

Высота растений, см

Поражение, балл Поражение, балл

Рис. 3. Снижение показателей продуктивности растений яровой тритикале сортообразца 131/7

Негативное влияние болезни проявилось в снижении озерненности колоса на 77% у сильно восприимчивых растений (9 баллов), что сказалось на продуктивности. По мере увеличения пораженности снижалась выполненность зерна, оно формировалось сильнопленчатое, что обеспечило снижение массы зерна с колоса с 1,93 г до 0,14 г (на 93%). Растения с симптомами фузариоза колоса достоверно отличались по высоте от здоровых (ниже на 13%). Это во многом объясняется микроклиматическими особенностями внутри посева - чем ближе к почве, тем оптимальнее условия для развития патогена (дольше сохраняется роса, прохладнее днем и т.д.).

Проявление устойчивости образцов яровой тритикале по годам исследования (на основе РНВ-индекса) В отличие от естественного фона оценка в условиях искусственного заражения показала изменение поражения фузариозом колоса от 0 до 100%, а

уровень развития достигал 100%, что характеризует искусственный инфекционный фон как жесткий. Это позволило объективно оценить исходный материал по устойчивости к фузариозу колоса.

Был рассчитан индекс для каждого генотипа (FHB-индекс), на основе средневзвешенного значения за три года, с использованием поправочных коэффициентов, полученных на основе изучения стандартов (Snijders, 1990): FHB-индекс,%=(0,44*FHB¿m0 + 0,97*FHB^/ + l,59*FHB2WÍJ/3

Коэффициенты перед показателями каждого года рассчитывали на основе показателей поражения 6 сортов-стандартов - Укро, Ярило, Abaco, Лана, 131/7, Ульяна (табл. 7). Изучение стандартов показало, что в 2011 и 2012 гг. болезнь развивалась существенно сильнее, чем в 2010 г. Среднее значение поражения фузариозом колоса у 6 стандартов было 10,40%, 22,96%, 37,68% для 2010, 2011 и 2012 гг., соответственно, со средним значением за три года 23,68%.

99 испытуемых генотипа яровой тритикале по устойчивости к фузариозу колоса на основе FHB-индекса разделены на 4 группы:

1. Устойчивые 0-5%, R - 8 образцов;

2. Среднеустойчивыеб-15%, MR - 24 образца;

3. Средневосприимчивые 16-65%, MS - 64 образцов

4. Восприимчивые 66-100%, S - 3 образца.

Устойчивые и восприимчивые образцы приведены в таблице 8.

Таблица 7

Поражение сортов-стандартов фузариозом колоса в 2010-2012 гг.

Сорт 2012 г. 2011 г. 2010 г.

FHB, % FHB, % FHB, %

Укро 43,5 17,9 45,6

Ярило 10,5 6,5 0,0

Abaco 42,3 59,4 5,2

Лана 79,0 25,1 11,6

131/7 18,3 23,2 0,0

Ульяна 32,5 5,7 0,0

Среднее 37,7 23,0 10,4

Таблица 8

Устойчивые и восприимчивые к фузариозу колоса коллекционные образцы _яровой тритикале_

Устойчивые 0-5%, R Dublet, PI429157, 131/7188, PI429251, PI428835, Presto/Tesmo, 25АД20, к-1200

Восприимчивые 66-100%, S Л 8-3, к-3256, Л 8112

Оценка коллекции сортообразцов яровой тритикале по признакам поражения фузариозом

Kolb и Boze (2003) предложили использовать в дополнение к FHB-индексу, индекс ISK учитывающий несколько показателей поражения фузариозом колоса: I - поражение фузариозом, S - развитие болезни на колосе (FHB-индекс), и К - снижение продуктивности (FDK). Для расчета ISK используются поправочные коэффициенты 0,3, 0,3 и 0,4 (для I, S К соответственно).

ISK= (0,3 Inc(%)) + (0,3 Sev(%)) + (0,4 FDK(%))

На основе расчета индекса выделены наиболее перспективные источники устойчивости, которые могут быть включены в селекционные программы: PI429157, Düblet, 131/7188, С 169, ПРАГ 511, PI520484, к-1200, Grego, PI429251, Presto/Tesmo. Эти сортообразцы имели значение показателя до 25% (табл. 9, выделены серой заливкой).

Таблица 9

Характеристика коллекционных образцов яровой тритикале по ISK-индексу

Сорт/ сортобразец ISK Сорт/ сортобразец ISK

PI429157 17,39 Légalo 52,28

Düblet 18,00 Abaco 52,63

131/7188 19,10 Popw9 53,25

С 169 19,44 ПРАГ 554/2 53,69

ПРАГ 511 20,88 Лана 54,30

PI520484 21,01 к-3256 54,46

к-1200 21,08 Л 12 54,76

, . Grego , 22,75 Укро 56,25

PI429251 24,36 PI587279 56,70

Presto/Tesmo . 24,51 С 198 58,58

ПРАГ 518 25,75 Лена 1270 58,91

Арта 59 26,44 Л 8112 59,99

PI429160 26,61 Л 13 60,43

PI428835 26,65 Л 8-3 60,48

С 17 26,90 Л 8120 60,89

... С 99 63,13

Взаимосвязи между изучаемыми признаками поражения фузариозом

Считается, что в эколого-генетической экспрессии устойчивости могут участвовать и другие наследуемые признаки, определяющие конституционный иммунитет растений. Есть сведения о связи устойчивости к фузариозу колоса с высотой растений и скороспелостью, являющимися, при определенных условиях, важными элементами защиты (АЫоуа, 81иБагепко, 1996).

В наших исследованиях достоверные взаимосвязи отмечены только между поражением колоса и поражением зерна и только для 2010 и 2011 гг. (табл. 10). Эти данные существенно разнятся с результатами других авторов, полученными на пшенице. Возможно, это обусловлено сложившимися погодно-климатическими условиями и биологическими особенностями яровой тритикале, среди которых могут быть открытый тип и продолжительность цветения.

Таблица 10

Взаимосвязь между признаками поражения фузариозом и высотой __растения__

Признак РБК Поражение зерна Высота растения

РНВгою 0,08 0,52* -0,18

РНВ2011 -0,11 0,63' -0,19

РНВ2012 -0,31 0,08 0,07

БЭКгою - 0,04 0,01

РБКгоп - 0,10 -0,03

РБК-го 12 - -0,26 0,01

Поражение зерна 20ю 0,04 - -0,11

Поражение зерна 2011 0,10 - 0,07

Поражение зерна 2012 -0,26 - -0,08

Генетический анализ устойчивости яровой тритикале к фузариозу

колоса

Устойчивость к фузариозу колоса - полигенный признак, однако для пшеницы выделены несколько локусов, определяющих изменчивость данного признака. Для тритикале практически отсутствуют данные по генетическому контролю устойчивости к фузариозу колоса. Первоначальный отбор различающихся по проявлению устойчивости сортообразцов тритикале основывался на оценке поражения колоса и зерна. В соответствии с результатами оценок отобраны наиболее устойчивые и поражаемые сортообразцы, которые были включены в скрещивания. Для гибридологического анализа была взята комбинация скрещивания между

сортообразцами из Польши Düblet и Légalo, в дополнение характеризующиеся высокой продуктивностью в наших условиях.

Анализ расщепления, выполненный на семьях поколения F3, показал различия в генетическом контроле признака устойчивости к фузариозу колоса у изученных сортов по двум генам. У одного из этих генов наблюдается неполное доминирование и доминантная гомозигота по нему является супрессором по отношению к другому гену, что дает соотношение фенотипов 7:6:3. Проверка этой гипотезы, выполненной в целом по семьям с использованием у?, а также внутри семей среднеустойчивых растений F3, подтвердила данную гипотезу (табл. 11).

Таблица 11

Наследование устойчивости к фузариозу колоса у яровой тритикале

Комбинация скрещивания, поколение Реакция по устойчивости к фузариозу колоса х2 (для 7:6:3)

устойчивые средне-устойчивые восприимчивые всего

Düblet х Légalo, F2 39 32 10 81 2,22

Среднеустойчивые семьи F3 16 10 6 32 0,62

Маркирование локуса устойчивости к фузариозу колоса Fhb 1

Для повышения качества зерна тритикале широко используются скрещивания тритикале с сортами пшеницы, характеризующимися высокими показателями качества. К продовольственному зерну предъявляются более высокие требования, в том числе и по поражению и контаминации микотоксинами. В качестве основных доноров устойчивости к фузариозу колоса в мире используются несколько сортов-доноров пшеницы, в частности Sumai 3, Nobeokabozu komugi, Frontana, Ringo Star, Arina и их производные. В ходе наших исследований с помощью молекулярного маркера Wms493, локализованного в QTL-локусе Fhbl, была проведена оценка 19 линий гибридного происхождения (5-7 поколения) Краснодарского НИИСХ имени П.П. Лукьяненко, полученные с участием образца Sumai 3, несущего данный локус (QTLflis.3BS), а также сортов Дельта и Дея. Сопоставление результатов их оценки по поражению в условиях Краснодарского края и наличием маркера не позволило обнаружить достоверной корреляции между устойчивостью и маркером.

Это может быть объяснено сочетанием неспецифической устойчивости к фузариозу колоса у сортов Дельта и Дея со специфической устойчивостью от Sumai 3. Использование этого маркера на мягкой пшенице позволило выделить из этого набора 4 линии (170 f 12, 170 f 4, 170 f 3, 13-04 f 10), сочетающие в себе два типа устойчивости и их использование в селекции на создание устойчивых к фузариозу сортов более приоритетно.

Изучение другой группы линий - сортообразцов твердой пшеницы, полученных от скрещивания Бита! 3 с сортами Карат и Леукурум 21 показало, что они все поражаются фузариозом в сильной степени, несмотря на присутствие в одной из линий локуса РкЫ. В целом, полученные на пшенице результаты использования маркера \Vms493 показали эффективность его применения на мягкой пшенице, тогда как на исследованном наборе линий твердой пшеницы не возможно сделать однозначные выводы о его применимости.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 м 12 13 14 15 16 17 18 1S 20

Рис. 4. Электрофорез продуктов амплификации ПЦР-реакции маркера Wms493 на тритикале и пшенице (1,2- Düblet; 3,4- Légalo; 5,6- 131/7; 7, 8 -С169; 9, 10 — С99; м - маркер молекулярного размера; 12, 13 - пшеница Sumai 3; 14,15 - Лана; 16, 17 - Укро; 18 - 20 - Лена 1270).

Изучаемые сортообразцы яровой тритикале имеют различное происхождение и были выведены в разное время, что предполагает вероятность присутствия локуса FhbJ. Применение маркера Wms493 на изучаемой коллекции не выявило присутствия аллеля, сцепленного с устойчивостью к фузариозу, как у устойчивых, так и у неустойчивых сортообразцов (рис. 4). Передача признака устойчивости к фузариозу колоса в яровую тритикале от доноров озимой пшеницы сопровождается дополнительными проблемами, связанными с расщеплением по типу развития, а также нарушениями в мейозе у отдаленного гибрида. Однако, по нашему хмнению, применение данного маркера может облегчить данный перенос.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе впервые выполненных комплексных исследований яровой тритикале на устойчивость к фузариозу колоса выявлен патогенный комплекс фузариоза, из которого на основе сравнительного анализа был выделен наиболее агрессивный штамм С99 F. culmorum для создания инфекционного фона. Установлено, что образцы тритикале различаются по степени поражения фузариозом колоса. На основе оценок признаков поражения фузариозом дана характеристика сортообразцов по степени устойчивости. Выделены перспективные образцы для включения в селекционно-генетические исследования устойчивости к фузариозу колоса яровой тритикале. Проведен генетический анализ наследования признака устойчивости, который показал наличие олигогенного контроля устойчивости в комбинации скрещивания

Légalo x Düblet, генетические различия между которыми могут быть объяснены действием двух генов. Показано, что молекулярный маркер Wms493, локализованный в локусе количественного признака QTLftis.3BS, который эффективен для озимой мягкой пшеницы, не может быть использован для оценки исследуемой коллекции яровой тритикале.

ВЫВОДЫ

1. Установлен полиморфизм яровой тритикале по проявлению устойчивости к фузариозу колоса на естественном фоне. Среди изученных 97 образцов у 33 было выявлено незначительное поражение (не более 10% растений), развитие болезни не превышало 4-х баллов (поражено до 30% колоса).

2. Патогенный комплекс фузариоза яровой тритикале представлен видами F. avenaceum, F. graminearum, F. culmorum, F. sporotrichioides. F. poae. С зерна яровой тритикале в 2009-2011 гг. выделено 5559 штаммов грибов рода Fusarium ssp. Преимущественное положение в комплексе занимал вид F. culmorum (61,2%).

3. Все исследуемые штаммы попали в группу нетоксичных, показатель токсичности изменялся от 0% у F. роае. Наиболее токсичным оказался у F. culmorum штамм С99, для которого токсичность составила 24,8%.

4. Для яровой тритикале необходимо производить отбор устойчивых генотипов не только на разные типы устойчивости, но и к разным видам, о чем свидетельствуют тесная корреляция между визуальной оценкой поражения зерна, снижением продуктивности (FDK) и искусственной иннокуляцией F. culmorum штаммом С 99.

5. Установлено, что по степени зараженности фузариозом зерна группируются на три группы - до 5%, 6-10%, свыше 10%. В группу с незначительной зараженностью за три исследуемых года попали 24 образца (одна четвертая часть коллекции), зерно с таких посевов можно использовать на семенные и продовольственные цели, однако среди них нет ни одного районированного в Московской области сорта, что делает необходимой селекцию на устойчивость к фузариозным болезням.

6. Установлен характер наследования устойчивости яровой тритикале к фузариозу колоса, вызываемого F. culmorum, на примере комбинации скрещивания Düblet х Légalo, генетические различия между которыми обусловлены минимум двумя генами.

7. Выделены образцы с высокой устойчивостью: Düblet, PI429157, 131/7188, PI429251, PI428835, Presto/Tesmo, 25АД20, к-1200, которые мы рекомендуем к включению в программу скрещиваний при создании сортов яровой тритикале устойчивых к фузариозу колоса. Практическим иммунитетом к болезни в полевых условиях обладал только сорт Düblet (Польша).

8. На основе изучения яровой тритикале сортообразцы PI429157, Düblet, 131/7188, С169, ПРАГ 511, PI520484, к-1200, Grego, PI429251, Presto/Tesmo могут быть рекомендованы в исследованиях устойчивости к

фузариозу колоса. Из отечественных сортов наименьший уровень поражения имеет сорт Ярило. Данный сорт мы рекомендуем использовать в годы, когда прогнозируется высокий уровень развития фузариоза колоса.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Дудников М.В., Шанин М.С. Оценка коллекции яровой тритикале по наличию скрытого заражения грибами рода Fusarium ssp. Н Международная научная конференция молодых ученых и специалистов: Сборник статей. М.: Изд-во РГАУ-МСХА, 2012.- Т. 1.- С. 24-27.

2. Дудников М.В., Шанин М.С., Васильев A.B., Дивашук М.Г. Характеристика образцов озимой пшеницы по наличию локуса FHB1 и устойчивости к фузариозу колоса// Сборник тезисов участников XII молодежной научной конференции «Биотехнология в растениеводстве, животноводстве и ветеринарию), посвященной памяти академика РАСХН Георгия Сергеевича Муромцева.- Москва, 2012.- С. 23-34.

3. Дудников М.В., Шанин М.С., Соловьев A.A. Оценка образцов яровой тритикале по устойчивости к фузариозу колоса (Fusarium ssp.)II 36ipKa тез доповедей учасштав М1жнароджи науково-практично1 конференцй "Генелчш основи селекцй, насшництва i бицтехнолопй: наука, освгга, практика".- Киев, 2012.- С, 62-63.

4. Беспалова Л.А., Васильев A.B., Аблова И.Б., Филобок В.А., Худокормова Ж.Н., Давоян P.O., Давоян Э.Р., Карлов Г.И., Соловьев A.A., Дивашук М.Г., Майер Н.К., Дудников МЛ., Мироненко Н.В., Баранова O.A. Применение молекулярных маркеров в селекции пшеницы в Краснодарском НИИСХ им. П.П. Лукьяненко // Вавиловский журнал генетики и селекции, 2012,-Т. 16, № 1.-С. 37-43.

5. Bespalova L.A., Vasilyev A.V., Ablova I.B., Filobok V.A., Khudokormova Zh.N., Davoyan R O., Davoyan E.R., Karlov G.I., Soloviev A.A., Divashuk M.G., Mayer N.K., Dudnikov M.V., Mironenko N.V., and Baranova O.A. The Use of Molecular Markers in Wheat Breeding at the Lukyanenko Agricultural Research Institute (Применение молекулярных маркеров в селекции пшеницы в Краснодарском НИИСХ им. П.П. Лукьяненко) // Russian Journal of Genetics: Applied Research, 2012.- Vol. 2, No. 4,- P. 286-290.

6. Соловьев A.A., Дудников M.B., Шанин М.С. Полиморфизм яровой тритикале по устойчивости к фузариозу колоса // Вестник СГАУ, 2012,- № 11.-С. 23-29.

7. Соловьев A.A., Дудников М.В., Рубан A.C., Гущин A.B., Князев А.Н. Заявка на выдачу патента на селекционное достижение №58651/8755613 от 01.08.2012.

Отпечатано с готового оригинал-макета

Формат 60х84'/|б. Усл. печ. л 1,16. Тираж 100 экз. Заказ

Издательство РГАУ - МСХА 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44 Тел.: (499) 977-00-12, 977-26-90, 977-40-64

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Дудников, Максим Васильевич

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Краткая характеристика яровой тритикале.

1.2. Классификация тритикале.

1.3. Краткая характеристика грибов рода Fusarium.

1.3.1. Классификация рода Fusarium.

1.3.2. Морфологические особенности грибов рода Fusarium.

1.4. Болезни вызываемые грибами рода Fusarium.

1.5. Микотоксины.

1.5.1. Генетический контроль биосинтеза микотоксинов у грибов рода Fusarium.

1.5.2. Хемотипы грибов рода Fusarium, их географическое распространение и токсичность.

1.5.2. Методы выявления и количественного определения микотоксинов в зерне и зерновых продуктах.

1.6. Фузариоз колоса {Fusarium graminearum Schwabe).

1.6.1. Фузариоз колоса, общая характеристика паталогического процесса.

1.6.3. Комплекс мероприятий для снижения вредоносности фузариозов.

1.6.3. Устойчивость зерновых культур к фузариозу колоса.

1.6.4. Селекция на устойчивость к фузариозу колоса.

1.6.5. Доноры устойчивости к фузариозу колоса.

1.6.6. Методы селекции на устойчивость к фузариозу колоса.

1.6.7. Связь устойчивости к фузариозу колоса с различными признаками растений.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

2.1. Почвенно-климатические условия.

2.3. Растительный материал.

2.4. Методы исследований.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1 Определение внутренней инфекции зерена за 2009 - 2011 гг.

3.1.1 Кластерный анализ.

3.2 Определение видового состава возбудителей.

3.3 Оценка патогенности и фитотоксичности.

3.3.1. Изучение морфолого-культуральных признаков.

3.3.2. Изучение генетических признаков хемотипов F. graminearum и F. culmorum.

3.4. Оценка устойчивости образцов яровой тритикале на естественном инфекционном фоне.

3.5. Выбор штамма для создания инфекционного фона.

3.6. Изучение характера и уровня вредоносности фузариоза колоса яровой тритикале.

3.7. Проявление устойчивости образцов яровой тритикале по годам исследования (на основе FHB-индекса).

3.8. Оценка коллекции сортообразцов яровой тритикале по признакам поражения фузариозом.

3. 9 Взаимосвязи между изучаемыми признаками поражения фузариозом.

3.10. Проверка устойчивости коллекционных образцов к фузариозу колоса в тепличных условиях.

3.11 Генетический анализ устойчивости яровой тритикале к фузариозу колоса.

3. 12 Маркирование локуса устойчивости к фузариозу колоса

Fhbl.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Генетический полиморфизм яровой тритикале по устойчивости к патогенному комплексу возбудителей фузариоза колоса в условиях Московской области"

Тритикале, будучи сравнительно новой зерновой культурой, сочетает в одном гибридном организме высокий потенциал продуктивности пшеницы и высокую устойчивость к экологическим стрессам и болезням ржи. Однако все чаще появляется информация о сильном поражении тритикале рядом болезней (ржавчина, фузариозы, мучнистая роса), ранее отсутствовавшими в посевах [1, 9, 10, 94, 95]. Одной из наиболее опасных и вредоносных из них является фузариоз колоса {Fusarium head blight). Впервые заболевание описано H.A. Пальчевским в 1891 г., а далее детально изучено М.В. Ворониным в 1892 г. Работы A.A. Ячевского (1904), H.A. Наумова (1913) и И.И. Абрамова показали, что это заболевание является одним из наиболее распространённых у пшеницы, ржи, овса, ячменя в условиях теплого и влажного климата [3, 20]. Болезнь вызывает серьезные потери урожая и ухудшает хлебопекарные и кормовые качества. Фузариозы зерновых культур относятся к числу наиболее опасных заболеваний растений. Главная особенность грибов рода Fusarium заключается в их способности накапливать продукты жизнедеятельности, большинство из которых токсичны для теплокровных. Микотоксины образуются при заражении зерновых культур грибами в поле, в собранном урожае, при хранении, а также при переработке зерна. Среди них такие опасные для человека и животных трихотеценовые токсины, как дезоксиниваленол (ДОН), ниваленол, Т-2, НТ-2, диацетоксисцирпинол (ДАС), зеараленон, монилиформин, фумонизины и др. Интоксикация трихотеценовыми микотоксинами сопровождается поражением желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой и нервной систем [55, 60, 61, 62].

Лабораторные исследования на клеточных тканях животных показали, что низкие концентрации этой группы токсинов обладают мутагенным действием, индуцируют хромосомные изменения, влияют на биосинтез белка [32, 144, 145].

Иммунных к фузариозу сортов зерновых культур нет, наблюдаются различия только по степени устойчивости растений к патогенам [120, 121, 122].

Поскольку устойчивость в значительной мере зависит от условий окружающей среды, то этот признак рассматривается как относительный показатель. Устойчивость растений зерновых культур к фузариозу колоса является неспецифической, т.е. устойчивость к одному виду патогена, вызывающему фузариоз колоса, проявляется и к другим видам Fusarium (F. graminearum, F. culmorum, F. avenaceum, F. sporotrichioides, F. poae, F. sambucinum, F. moniliforme) [1, 2, 49, 73, 74, 89, 90, 91, 92]. Выявлено также отсутствие специфических взаимодействий генотипа штамма с генотипом растения-хозяина и, как следствие, отсутствие рас у грибов, вызывающих фузариоз колоса [90, 91, 93]. Существуют несколько типов физиологической устойчивости зерновых к фузариозу, которые не всегда связаны друг с другом: I - устойчивость к проникновению патогенна [116]; II - устойчивость к распространению патогена по колосу [116]; III - устойчивость зерен к заражению патогеном; IV - толератность; V - способность к аккумуляции и/или деградации микотоксинов [95]. Проведенный моносомный анализ показал участие в контроле устойчивости у пшеницы не менее 9 хромосом (6D, 6В, 5А, 1В, 2В, ЗВ, 4В, 4D, 7А). На основе оценки компоненты экологической и генетической вариансы и наследуемости устойчивости, авторы пришли к выводу о преимущественном проявлении аддитивных эффектов генов и к необходимости отбора генотипа по фенотипу [20, 96, 98, 99, 56, 58, 59]. При этом выявлен полигенный тип наследования устойчивости и наличие трансгрессии по изучаемым признакам, в том числе и устойчивости к болезни [96, 99].

Селекция на устойчивость к фузариозу колоса затруднена вследствие большого числа возбудителей, особенностей их биологи и отсутствием эффективных доноров устойчивости. Особое значение приобретают начальные этапы селекционного процесса, на которых очень важно идентифицировать местные популяции патогенов и провести оценку селекционных образцов по устойчивости к фузариозу колоса. Выведение устойчивых сортов является наиболее оптимальным решением проблемы фузариозов [1, 120, 123]. Однако устойчивость к фузариозу колоса будучи комплексным признаком часто ассоциируется с нежелательными агрономическими признаками.

Цели и задачи работы. Цель работы - выявить полиморфизм яровой тритикале по устойчивости к патогенному комплексу возбудителей фузариоза колоса в условиях Московской области.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

1. Изучить состав и структуру патогенного комплекса возбудителей фузариоза колоса в условиях Московской области.

2. Оценить патогенность и токсичность выделенных видов Fusarium spp.

3. Подобрать и охарактеризовать оптимальный штамм для создания инфекционного фона фузариоза колоса.

4. Оценить сортообразцы на наличие внутренней инфекции (фузариоз зерна).

5. Оценить сортообразцы на естественном и искусственном инфекционных фонах по устойчивости к фузариозу колоса.

6. Подобрать оптимальные маркеры для отбора устойчивого материала к фузариозу колоса.

7. Изучить вредоносность фузариоза колоса яровой тритикале.

8. Оценить возможность передачи устойчивости к фузариозу от доноров на озимой пшенице.

9. Провести генетический анализ наследования устойчивости к фузариозу колоса.

Научная новизна.

Впервые показана необходимость видоспецифичной селекции яровой тритикале на устойчивость к фузариозу колоса к определенному возбудителю из группы Fusarium.

Изучена видовая и внутривидовая структура популяций возбудителей фузариоза колоса в условиях Московской области и изменчивость патогенных свойств грибов группы Fusarium sp.; теоретически обоснован состав искусственных инфекционных фонов; выделены патогенные виды и штаммы.

Показано, что для яровой тритикале наиболее информативной оценкой устойчивости к фузариозу колоса является искусственное заражение патогенными штаммами. Использование распространенных на пшенице показателей, ассоциированных с устойчивостью, таких как высота растения, визуальная оценка пораженности зерна на исследуемых образцах яровой тритикале не возможно.

Впервые на тритикале проведен анализ характера наследования устойчивости к фузариозу колоса на примере расщепления в гибридной комбинации Düblet х Légalo. Показано, что различия между этими сортами по устойчивости к фузариозу колоса при инокуляции штаммом С99 F.culmorum обусловлены действием минимум двух генов.

Положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Генетический полиморфизм яровой тритикале по устойчивости к фузариозу колоса.

2. Видовая и внутривидовая структура популяций возбудителей фузариоза колоса.

3. Видоспецифичность селекции яровой тритикале на устойчивость к фузариозу колоса.

4. Генетический контроль устойчивости к фузариозу колоса.

Практическая значимость. Результаты исследований имеют значение для целенаправленного поиска устойчивого исходного материала и создания эффективных источников и высокоурожайных, устойчивых к фузариозным болезням сортов, проведения диагностики фузариозов яровой тритикале.

Выделены сортообразцы яровой тритикале, обладающие полевой устойчивостью и толерантностью к фузариозным болезням, и предложена программа включения их в селекционный процесс.

Достоверность результатов. Эксперименты проведены в соответствии с общепринятыми методическими принципами. Достоверность выводов основывается на статистической обработке данных.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы были представлены на Международной научной конференции молодых ученых и специалистов РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева (Москва, 2011), XII молодежной научной конференции, секция «Биотехнология в растениеводстве, животноводстве и ветеринарии» в ГНУ ВНИИСБ Россельхозакадемии (Москва, 2012), Международной научно-практической конференции "Генетические основы селекции, растениеводства и биотехнологии» (Киев, 2012), международной научной конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 125-летию академика Н.И. Вавилова (Москва, 2012), Международной летней школе «Биотехнология в сельском хозяйстве ^гоВюТесЬ-12)» в РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (Москва, 2012).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ и подана 1 заявка на селекционное достижение.

Заключение Диссертация по теме "Генетика", Дудников, Максим Васильевич

ВЫВОДЫ

1. Установлен полиморфизм яровой тритикале по проявлению устойчивости к фузариозу колоса на естественном фоне. Среди изученных 97 образцов у 33 было выявлено незначительное поражение (не более 10% растений), развитие болезни не превышало 4-х баллов (поражено до 30% колоса).

2. Патогенный комплекс фузариоза яровой тритикале представлен видами F. avenaceum, F. graminearum, F. culmorum, F. sporotrichioides. F. poae. С зерна яровой тритикале в 2009-2011 гг. выделено 5559 штаммов грибов рода Fusarium. Преимущественное положение в комплексе занимал BHflF. culmorum ((51,2%).

3. Все исследуемые штаммы попали в группу нетоксичных, показатель токсичности изменялся от 0% у F. роае. Наиболее токсичным оказался у F. culmorum штамм С99, для которого токсичность составила 24,8%.

4. Для яровой тритикале необходимо производить отбор устойчивых генотипов не только на разные типы устойчивости, но и к разным видам, о чем свидетельствуют тесная корреляция между визуальной оценкой поражения зерна, снижением продуктивности (FDK) и искусственной иннокуляцией F. culmorum штаммом С 99.

5. Установлено, что по степени зараженности фузариозом зерна группируются на три группы - до 5%, 6-10%, свыше 10%. В группу с незначительной зараженностью за три исследуемых года попали 24 образца (одна четвертая часть коллекции), зерно с таких посевов можно использовать на семенные и продовольственные цели, однако среди них нет ни одного районированного в Московской области сорта, что делает необходимой селекцию на устойчивость к фузариозным болезням.

6. Установлен характер наследования устойчивости яровой тритикале к фузариозу колоса, вызываемого F. culmorum, на примере комбинации скрещивания Düblet х Légalo, генетические различия между которыми обусловлены минимум двумя генами.

7. Выделены образцы с высокой устойчивостью: Düblet, PI429157, 131/7188, PI429251, PI428835, Presto/Tesmo, 25АД20, к-1200, которые мы рекомендуем к включению в программу скрещиваний при создании сортов яровой тритикале устойчивых к фузариозу колоса. Практическим иммунитетом к болезни в полевых условиях обладал только сорт Düblet (Польша).

На основе изучения яровой тритикале сортообразцы PI429157, Düblet, 131/7188, С169, ПРАГ 511, PI520484, к-1200, Grego, PI429251, Presto/Tesmo могут быть рекомендованы в исследованиях устойчивости к фузариозу колоса. Из отечественных сортов наименьший уровень поражения имеет сорт Ярило. Данный сорт мы рекомендуем использовать в годы, когда прогнозируется высокий уровень развития фузариоза колоса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе впервые выполненных комплексных исследований яровой тритикале на устойчивость к фузариозу колоса выявлен патогенный комплекс фузариоза, из которого на основе сравнительного анализа был выделен наиболее агрессивный штамм С99 F. culmorum для создания инфекционного фона. Установлено, что образцы тритикале различаются по степени поражения фузариозом колоса. На основе оценок признаков поражения фузариозом дана характеристика сортообразцов по степени устойчивости. Выделены перспективные образцы для включения в селекционно-генетические исследования устойчивости к фузариозу колоса яровой тритикале. Проведен генетический анализ наследования признака устойчивости, который показал наличие олигогенного контроля устойчивости в комбинации скрещивания Légalo х Düblet, генетические различия между которыми могут быть объяснены действием двух генов. Показано, что молекулярный маркер Wms493, локализованный в локусе количественного признака QTLfhs.3BS, который эффективен для озимой мягкой пшеницы, не может быть использован для оценки исследуемой коллекции яровой тритикале.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Дудников, Максим Васильевич, Москва

1. Аблова И.Б., Грицай Т.И. Исходный материал для селекции озимой мягкой пшеницы на устойчивость к фузариозу колоса в Краснодарском крае. / В кн.: Пшеница и тритикале. Краснодар, 2001, с. 337-351.

2. Абрамов И.Н. Болезни сельскохозяйственных растений Дальнего Востока. Хабаровск, 1938, 292 с.

3. Билай В.И. Фузарии. Киев: Наукова думка, 1977, 444 с.

4. Гаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю. Фузариоз зерна на севере Нечерноземья и в Калининградской области в 2007-2008 годах // Защита растений и карантин, 2010, № 2, с. 23-25.

5. Гаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю., Буркин A.A., Кононенко Г.П. Зараженность грибами рода Fusarium и контаминация микотоксинами зерна овса и ячменя на севере Нечерноземья // Сельскохоз. биология, 2009, № 6, с. 89-93.

6. Гагкаева Т.Ю. Фитопатогенный гриб Fusarium cerealis на территории России // Микология и фитопатология, 2009, т. 43, № 4, с. 331-342.

7. Гагкаева Т.Ю. Эколого-популяционные исследования гриба Fusarium graminearum Schwabe и фузариозоустойчивость пшениц и эгилопсов. Автореф. канд. дисс. СПб, 1994, 22 с.

8. Гагкаева Т.Ю., Гаврилова О.П., Левитин М.М. Современное состояние таксономии грибов рода Fusarium секции Sporotrichiella // Микол, и фитопат., 2008а, т. 42, № 3, с. 201-213.

9. Ю.Гагкаева Т.Ю., Гаврилова О.П., Левитин М.М., Новожилов К.В. Фузариоз зерновых культур // Защита и карантин растений, 2011, № 4, с. 70-120.

10. Гагкаева Т.Ю., Левитин М.М. Современное состояние таксономии грибов комплекса Gibberella fujikuroi II Микол, и фитопат., 2005, т. 39, №6, с. 1-14.

11. Н.Грушко Г.В., Линченко С.Н., Хан В.В. Характеристика и условия распространения фузариоза колоса на посевах озимой пшеницы южных регионов России // Современные проблемы науки и образования, № 2, 2005.

12. Гужов, Ю.Л., Фукс, А., Валичек, П. Селекция и семеноводство культивируемых растений. Текст. / -М.: Мир, 2003. 536 с.

13. Гуляев, Г.В. Селекция растений в XXI веке . Текст. //Наука и жизнь. М.: Пресса, 1996. - № 4. - С. 19-22.

14. Донченко Л.В., Надыкта В.Д. Безопасность пищевой продукции. М.: Пищепромиздат, 2001, 528 с.

15. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта. Текст. / М.: Агропромиздат, 1985.-351 с.

16. Жученко, A.A. Экологическая генетика культурных растений и проблемы агросферы (теория и практика): Монография в двух томах. Текст. М.: ООО «издательство Агрорус», 2004. Том II. - 466 с.

17. Иващенко В.Г., Шипилова Л.А., Назаровская Н.П. Фузариоз колоса хлебных злаков СПб.: ВИЗР, 2004. - 164 с.

18. Инфекционные фоны в фитопатологии под редакцией академика ВАСХНИЛ Л.Ю. Фадеева; Москва «Колос» 1979.206 с.

19. Львова Л.С., Кизленко О.И., Шульгина А.П., Омельченко О.Д. и др. Особенности образования дезоксиниваленола и зеараленона в зерне пшеницы, пораженной фузариозом колоса // Микол. и фитопат., 1997, т. 31, №6, с. 52-58.

20. Львова Л.С., Омельченко М.Д., Орлова Н.Ю., Быстрякова З.К. Микотоксины фузариозной пшеницы. Особенности ее приемки, хранения и переработки // Обзорная информация. Сер.: Элеваторная промышленность. - М.: ЦНИИТЭМ хлебопроизводство, 1992, с. 1-44.

21. Монастырский O.A. Современное состояние и проблемы исследования токсикогенных грибов, поражающих злаковые культуры // Актуальные вопросы биологизации защиты растений. Пущино, 2000, с. 79 89.

22. Павлова Т.В., Тимофеева О.В., Боговская Г.С., Измалкова А.Г. Особенности реализации патогенного потенциала гриба Gibberella zeae (Schwein.). Тезисы докладов: Фузариоз колоса зерновых злаковых культур, Краснодар, РАСХН, 1992, с. 18-19.

23. Пальчевский H.A. Болезни культурных злаков Южно-Уссурийского края.-СПб, 1891,40 с.

24. Райлло А.И. Грибы рода Fusarium. -М., 1950, 416 с.

25. Селиванова Т.Н., Байбакова О.В., Черненко В.Ю. Распространенность фузариоза колоса озимой пшеницы в Центрально-Черноземном районе. Проблемы защиты зерновых культур от фузариоза и от других болезней. Минск, 1991, с. 64-67.

26. Соколов М.С. Исследования СКНИИФ по эпифитологии фузариоза колоса и фузариотоксигенезу / Тезисы докладов: Фузариоз колоса зерновых злаковых культур. Краснодар, РАСХН, 1992, с. 4-7.

27. Тутельян В.А., Кравченко JI.B. Микотоксины (медицинские и биологические аспекты). М.: Медицина, 1985. - 320 с.

28. Частная селекция полевых культур / В.В. Пыльнев, Ю.Б. коновалов, Т.И. Хупацария, O.A. Буко, Е.В. Пыльнева, Л.И. Долгодворова, П.М. Конорев, B.C. Рубец, В.М. Пыльнев, А.Н. Березкин, J1.JI. Березкина. -М.: КолосС, 2005.-552 с.

29. Шевченко, В. Е. Тритикале / В.Е. Шевченко, Т.А. Павлюк, В.В. Верзилин. Воронеж: Воронежский государственный аграрный университет имени К. Д. Глинки, 1997. - 281 с.

30. Шешегова Т.К. Селекция озимой ржи на устойчивость к фузариозным болезням на Северо-Востоке Нечерноземья России. Дис. д-ра биол. наук. СПб, 2005.

31. Шешегова Т.К., Харина А.В. Вредоносность фузариозов пшеницы в Кировской области // Защита и карантин растений, 2008, № 2, с. 29-30.

32. Шипилова Н.П. Видовой состав и биоэкологические особенности возбудителей фузариоза семян зерновых культур. Автореф. канд. дисс. -СПб, 1994, 20 с.

33. Шипилова Н.П., Нефедова Л.И., Иващенко В.Г. Диагностика фузариозного поражения колоса и заражения зерна на северо-западе России // Сб. метод, рекоменд. по защите растений, 1998, с. 208-220.

34. Adler Н. Lew, W. Brodacz W. Edinger, Oberforster M. Occurrence of moniliformin, deoxynivalenol, and zearalenone in durum wheat (Triticum durum, Desf.) // Mycotoxin Res., 1995, № 11, p. 9-15.

35. Anonym. Bestimmung von Zearalenon. VDLUFA-Methodenbuch Band III, 16.9.1 VDLUF A-Verlag Darmstadt, 1993.

36. Anscombe F.J. and Tukey J.W. The extamination and analysis of residuals. Technometrics 5, 1963, P. 141 160.

37. Argys J., Van Stanford D. and TeKrony D. Fusarium graminearum infection during wheat seed developement and its effect on seed quality. Crop Science 43, 2003, P. 1782- 1788.

38. Arseniuk E., Foremska E., Goral T. and Chelkowski J. Fusarium head blight reactions and accumulation of dioxinivalenol (DON) and some of its derivatives in kernels of wheat, triticfle and rye. Phytopatology 147, 1999, P. 577-590.

39. Bai, F., Liu, S., and Witzmann, F.A. 2005. A de-streaking method for two-dimensional electrophoresis using the reducing agent tris(2-carboxyethyl)phosphine hydrochloride and alkylating agent vinylpyridine. Proteomics 5:2043-2047.

40. Bai, G.-H., Chen, L.-F., and Shaner, G.E. 2003. Breeding for resistance to fusarium head blight of wheat in China. Pages 296-317

41. Bai, G.-H., Desjardins, A.E., and Plattner, R.D. 2002. Deoxynivalenol-nonproducing Fusarium graminearum causes initial infection, but does not cause disease spread in wheat spikes. Mycopathologia 153:91-98.

42. Bai, G.H., Plattner, R., Desjardins, A., and Kolb, F. 2001. Resistance to Fusarium head blight and deoxynivalenol accumulation in wheat. Plant Breed 120:1-6

43. Balkandzhieva Yu., Karadzhova Y. Genetic sources of resistance to Fusarium on the ear // Plant sei., Sofia, 1994, v. 31, № 7-10, p. 79-82.

44. Ban T. and Inagaki M. Genetic difference of resistence to Fusarium head blight in two wheat cultivars. Wheat in a Global Environment. Kluwer Acad. Publ. The Netherlands, P. 359 365.

45. Ban T. and Suenaga K. Genetic analysis of resistence to Fusarium head blight caused by Fusarium graminearum in Chinese wheat cultivar Sumai3 and the Japanese cultivar Saikai 165. Euphitica 113, 2000, P. 87 99.

46. Becker-Weigel M. Handelshemnis: Mykotoxine. GetreideMagazin 8, 2003, S. 158- 160.

47. Bickert C. Wie stark ist die Belastung? DLG Mitteilung 2, 2003, S. 20 -21.

48. Birzele B., Meier A., Hindorf H., Kraemer J. and Dehne H.W. Epidemiology of Fusarium infection and dioxinivalenol content in winter wheat in the Rhineland, Germany. European Journal of Plant Pahtology 108, 2002, P. 667-673.

49. Bottalico A. Fusarium diseases of cereals: Species complex and related mycotoxin profiles in Europe, Journal of Plant Pahtology 80, 1998, P. 85 -103.

50. Buerstmayr H., Ban T., Anderson J.A. QTL mapping and markerassisted selection for Fusarium head blight resistance in wheat: a review // Plant Breed., 2009, v. 128, p. 1-26.

51. Buerstmayr H., Lemmens M., Berlakovich and Ruckenbauer P. Combining ability of resistance to head blight caused by Fusarium culmorum in the F1 of a seven parent diallel of winter wheat (Triticum aestivum L.). Euphitica 110, P. 199-206.

52. Buerstmayr H., Lemmens M., Grausgruber H., Ruckenbauer P. Scab resistance of international wheat germplasm // Cereal Res. Commun., 1996, v. 24, p. 195-202.

53. Foroud, N.A., McCormick, S., MacMillan, T., Ellis, B.E., Kendra, D.F., and Eudes, F. in preparation. Increased aggressiveness of emergent Fusarium graminearum strains in North America. New Phytol.

54. Gagkaeva T.Y. and Yli-Mattila T. Genetic diversity of Fusarium graminearum in Europe and Asia. European Journal of Plant Pahtology 110, 2004, P. 551 -562.

55. Geiger H.H. Populationsgenetik und Pflanzenzüchtung gestern, heute, morgen - Arbeitsgemeinschaft der Pflanzenzüchter, Gumpenstein, 1999, S. 89-95.

56. Gervais L., Dedryver F., Morlais J.Y., Bodusseau V., Negre S., Bilous, Groos C. and Trottet M. Mapping of quantitative trait loci for field resistance to Fusarium head blight in European winter wheat. Theor.Appl.Genet. 106, 2003, P. 961 970.

57. Hall M.D. and Van Sanford D.A. Diallel analysis of Fusarium head blight resistance in soft red winter wheat. Crop. Science 43, P. 1663 1670.

58. Heinrich N. Qantitativ-genetische Untersuchungen zur Vererbung der Resistenz gegen Ährenfusarium bei Triticale, Dissertation, Universität Hohenheim, Stuttgart, 2003.

59. Hilton A.J., Jenkinson P., Hollins T.W. and Parry D.W. Relationship between cultivar height and severity of Fusarium head blight in wheat. Plant Pahtology 48, 1999, P. 202 208.

60. Iyer M.S. Cousin M.A. Immunological detection of Fusarium species in cornmeal. Journal of Food Protection 66, 2003, P. 451 456.

61. Jenkinson P. and Parry D.W. Splash dispersal of conidia of Fusarium culmorum and Fusarium avenaceum, Mycological Research 98, 1994, P. 506-510.

62. Jiang G.L. Combining ability analysis of scab resistance for Fl and F2 in 4x5 factorial cross of common wheat. Wheat Information Service 87, Nanjing Agricultural University, China, 1998.

63. Kang Z. and Buchenauer H. Cytology and ultrastructure of the infection of wheat spikes by Fusarium culmorum. Mycology Research 104, 2000, P. 1083- 1093.

64. Klahr A., Möhler V., Herz M., Wenzel G. and Schwarz G. Enhanced power of QTL detection for Fusarium head blight resistance in wheat by means of codominant scoring of hemizygous molecular markers. Molecular Breeding 13,2004, P. 289-300.

65. Krska R. Analytik von Fusarium-Mytotoxinen in Europa. Nachr. Chem. Tech. Lab. 47, 1999, P. 553.

66. Logrieco A., Bottalico A., Mule G., Moretti A. et al. Epidemiology of toxigenic fungi and their associated mycotoxins for some Mediterranean crops // Eur. J. Plant Pathol., 2003, v. 109, p. 645-667.

67. Lukanowski A., Lenc L., Sadowski C. First report on the occurrence of Fusarium langsethiae isolated from wheat kernels in Poland // Plant Dis., 2008, v. 92, p. 488.

68. Lukanowski A., Sadowski C. Occurrence of Fusarium on grain and heads of winter wheat cultivated in organic, integrated, conventional systems and monoculture // J. Appl. Genet., 2002, v. 43A, p. 69-74.

69. Malla S., Ibrahim A.M.H., Yen Y., Berzonsky W. et al. Quantitative trait loci analysis of novel Fusarium head blight resistance in Tokai 66 // American J. of Agricultural and Biological Sci., 2010, v. 5, № 1, p. 62-69.

70. Markell S.G., Francl L.J. Fusarium head blight inoculum: species prevalence and Gibberella zeae spore type // Plant Dis., 2003, v. 87, p. 814-820.

71. McCormick, S. 2003. The role of DON in pathogenicity. Pages 165-183 in: Fusarium Head Blight of Wheat and Barley. Eds. K.J. Leonard and W.R. Bushnell. The American Phytopathological Society, St. Paul, Minnesota.

72. McCormick, S.P., Alexander, N.J., and Proctor, R.H. 2006. Heterologous expression of two trichothecene P450 genes in Fusarium verticillioides. Can J Microbiol 52:220-226.

73. McCormick, S.P., Alexander, N.J., Trapp, S.E., and Hohn, T.M. 1999. Disruption of TRI101, the gene encoding trichothecene 3-0-acetyltransferase, from Fusarium sporotrichioides. Appl Environ Microbiol 65:5252-5256.

74. McCormick, S.P., and Alexander, N.J. 2002. Fusarium Tri8 encodes a trichothecene C-3 esterase. Appl Environ Microbiol 68:2959-2964. 198

75. McCormick, S.P., Hohn, T.M., and Desjardins, A.E. 1996. Isolation and characterization of Tri3, a gene encoding 15-O-acetyltransferase from Fusarium sporotrichioides. Appl Environ Microbiol 62:353-359.

76. McCormick, S.P., Taylor, S.L., Plattner, R.D., and Beremand, M.N. 1990. Bioconversion of possible T-2 toxin precursors by a mutant strain of Fusarium sporotrichioide NRRL 3299. Appl Environ Microbiol 56:702-706.

77. McMullen, M., Halley, S., Schatz, B., Meyer, S., Jordahl, J., and Ransom, J. 2008. Integrated strategies for Fusarium head blight management in the United States. Cereal Res Commun 36:563-568.

78. McMullen, M., Jones, R., and Gallenberg, D. 1997. Scab of wheat andbarley: a reemerging disease of devasting impact. Plant Dis 81:1340-1348.

79. Meier A. Zur Bedeutung von Umweltbedinungen und pflanzenbaulichen MaBnamen auf den Fusarium-Befall und die Mykotoxinbelastung von Weizen. Dissertation, Bonn, 2003.

80. Mesterhazy A. Breeding wheat for Fusarium head blight resistance in Europe. APS Press, Minnesota, USA, 2003, P. 211 240.

81. Mesterházy A. Methodology of resistance testing and breeding against Fusarium head blight in wheat and results of the selection // Cereal Res.Communic., 1997, v. 25, № 3/2, p. 51-654.

82. Mesterhazy A. Progress in breeding of wheat and corn genotypes not susceptible to infection by Fusaria, Elsevier, Amsterdam, 1989, P. 357 -386.

83. Mesterhazy A. Selection of head blight resistant wheats through improved seedling resistance. Plant Breeding 98, 1987, P. 25 36.

84. Mesterhazy A. Types and components of resistance to Fusarium head blight of wheat. Plant Breeding 114, 1995, P. 377 386.

85. Miedaner T. and Geiger H.H. Estimates of combining ability for resistance in winter rye to Fusarium culmorum head blight. Euphitica 89, 1996, P. 339 -344.

86. Miedaner T. Breeding wheat and rye for resistence to Fusarium diseases. Plant Breeding 116, 1997, P. 201 220.

87. Miedaner T., Reinbrecht C. and Schilling A.G. Association among agressiveness, fungal colonisation, and mykotoxin Produktion of 26 isolates of Fusarium graminearum in winter rye head blight. Z.PflKrankh. Pflschutz 107, 2000, P. 124-134.

88. Miedaner T., Schilling A.G. and Geiger H.H. Competition effects among isolates of Fusarium culmorum differing in aggressiveness and mykotoxin production on heads of winter rye. European Journal of Plant Pahtology 110, 2004, P. 63 70.

89. Miller J.D., Young J.C., Sampson D.R. Deoxynivalenol and Fusarium head blight resistance in spring cereals // Phytopath. Z., 1985, v. 113, p. 359-367.

90. Munkvold G.P., Desjardins A.E. Fumonisins in maize. Can we reduce their occurrence? // Plant Dis., 1997, v. 81, p. 556-564.

91. Munkvold G.P., McGee D.C., Carlton W.M. Importance of different pathways for maize kernel infection by Fusarium moniliforme II Phytopath., 1997, v. 87, p. 209-217.

92. Muthomi J.W., Mutitu E.W. Occurrence of mycotoxin producing Fusarium species and other fungi on wheat kernels harvested in selected districts of

93. Kenya / In African Crop Sei. Conference Proceedings, 2003, v. 6, p. 290294.

94. Muthomi J.W., Oerke E.-C., Dehne H.-W., Mutitu E.W. Susceptibility of kenyan wheat varieties to head blight, fungal invasion and deoxynivalenol accumulation inoculated with Fusarium graminearum II J. of Phytopath., 2002, v. 150, № l,p. 30-36.

95. Nelson P.E., Toussoun T.A., Marasas W.F.O. Fusarium species: An Illustrated Manual for Identifications. The Pennsylvania State University Press, 1983, 193 p.

96. Nicholson P., Chandler E., Draeger R.C., Gosman N.E. et al. Molecular tools to study epidemiology and toxicology of Fusarium head blight of cereals // Eur. J. Plant Pathol., 2003, № 109, p. 691-703.

97. Nkongolo K.K., Dostaler D., Couture L. Effect of betaine, choline and anther extracts from wheat on the growth of Fusarium graminearum // Can. J. Plant Pathol., 1993, v. 15, p. 81-84.

98. Obst A. Versieht bei Vorfrucht Mais. BW agrar 9, P. 23 24.

99. Offenbächer G. Zur Analytik Fusarium-Mykotoxine. Fusarium-Befall und Mykotoxin-Belastungvon Getreide Ursachen, Auswirkungen, Vermeidungsstrategien, 2001.

100. Schmolke M., Zimmerman G., Buerstmayr H., Schweizer G., Miedaner T., Korzun V., Ebmeyer E. and Hard H. Molecular mapping of Fusarium head blight resistance in a winter wheat populations Dream/Lynx. Theor. Appl. Genet, (submitted), 2005.

101. Schroeder H.W., Christensen J.J. Factor affecting resistance of wheat to scab caused by Gibberella zeae // Phytopath., 1963, v. 53, p. 831-838.

102. Shen X., Ittu M. and Ohm H.W. Quantitative trait loci conditioning resistance to Fusarium head blight in wheat linie F201R. Crop Science 43, 2003, P. 850-857.

103. Sinha R.C., Savard M.E. Concentration of deoxynivalenol in single kernels and various tissues of wheat heads // Can. J. Plant Pathol., 1997, v. 19, p. 812.

104. Snijders C.H.A. Diallel Analysis of resistence to head blight caused Fusarium culmorum in winter wheat. Euphitica 50, 1990b, P. 1 8.

105. Snijders C.H.A. Fusarium head blight and mykotoxin contamination of wheat, a review. Netherlands Journal of Plant Pathology 96, 1990a, P. 187 -198.

106. Snijders C.H.A. Genetic variation for resistance to Fusarium head blight in bread wheat, Euphitica 50, 1990c, P. 171 179.

107. Snijders C.H.A. The inheritance of resistance to head blight caused Fusarium culmorum in winter wheat. Euphitica 50, 1990c, P. 11-18.

108. Snijders C.H.A. The inheritance of resistance to head blight caused by Fusarium culmorum in winter wheat // Euphitica, 1990, v. 50, p. 9-17.

109. Snyder W.C., Hansen H.N. The species concept in Fusarium // Amer. J. Bot., 1940, v. 27, p. 64-67.

110. Srobárová A., Sliková S., Sudyova V. Diversity of the Fusarium species associated with head and seedling blight on wheat in Slovakia // Biologia, 2008, v. 63, № 3, p. 332-337.

111. Stack R.W. Common root rot of hard red spring wheat // Biol, and Cultural Tests for Control of Plant Dis., 1986, v. 2, p. 40.

112. Stack R.W., Frogberg R.C., Casper H. Reaction of spring wheats incorporating Sumai#3 derived resistance to inoculation with seven Fusarium species // Cereal Res. Commun., 1997, v. 25, № 3/2, p. 667-671.

113. Steffenson B.J. Fusarium head blight of barley: impact, epidemics, management, and strategies for identifying and utilizing genetic resistance / In book: Fusarium head blight of wheat and barley. APS PRESS, 2003, p. 241-295.

114. Steiner B., Lemmens M., Griesser M., Scholz U., Schondelmaier J. and Buerstmayr. Molecular mapping of resistance to Fusarium head blight in the spring wheat cultivar Frontana. Theor. Appl. Genet. 109, 2004, P. 215 224.

115. Stepien L., Popiel D., Koczyk G., Cehlkowsky J. Wheat-infecting Fusarium species in Poland their chemotypes and frequencies revealed by PCR assay // J. of Appl. Genetics, 2008, v. 49, p. 433-441.

116. Strange R.M, Smith H. A fungal growth stimulant in anthers which predisposes wheat to attack by Fusarium graminearum // Physiol. Plant Pathol., 1971, № l,p. 141-150.

117. Strange R.N., Smith H. Effects of choline, betaine and wheat-germ extract on growth of cereal pathogens // Trans. Br. Mycol. Soc., 1978, v. 70, p. 193199.

118. Sugiura Y., Fukasaku K., Tanaka T., Matsui Y. et al. Fusarium poae and Fusarium crookwellense, fungi responsible for the natural occurrence of nivalenol in Hokkaido // Appl. Environ. Microbiol., 1993, v. 59, № 10, p. 3334-3338.

119. Sutton B. and Cowger C. The Fusarium head blight epidemic of 2003 in the Southeastern United States, www.scabusa.org/pdfs/uswbsi03reportse-epidemic.pdf.

120. Sutton B. and Cowger C. The Fusarium head blight epidemic of 2003 in the Southeastern United States, www.scabusa.org/pdfs/uswbsi03reportse-epidemic.pdf.

121. Sutton J.C. Epidemiology of wheat head blight and maize ear rot caused by Fusarium graminearum II Can. J. of Plant Pathol., 1982, v. 4, p. 195-209.

122. Tekauz A., Fetch J.M., Rossnagel B.G., Savard M.E. Progress in assessing the impact of Fusarium head blight on oat in western Canada and screening of Avena germplasm for resistance // Cereal Res. Comm., 2008, v. 36B, № 8, p. 49-56.

123. Tekauz A., McCallum B., Ames N., Fetch J.M. Fusarium head blight of oat current status in western Canada // Can. J. Plant Pathol., 2004, v. 26, p. 473-479.

124. Tekauz A., McCallum B., Gilbert J. Fusarium head blight of barley in western Canada // Can. Plant Pathol., 2000, v. 22, p. 9-16.

125. Torp M., Nirenberg H.I. Fusarium langsethiae sp. nov. on cereals in Europe // Intern. J. Food Microbiol., 2004, v. 95, p. 247-256.

126. Toth B., Mesterhazy A., Nicholsan P., Teren J. and Varga J. Mykotoxin production and molecular variability of European and American isolates of

127. Fusarium culmorum. European Journal of Plant Pahtology 110, 2004, P. 587 -599.

128. Waalwijk C., Kastelein P., de Vries I., Kerenyi Z. et al. Major changes in Fusarium spp. in wheat in the Netherlands // Eur. J. Plant Pathol., 2003, v. 109, p. 743-754.

129. Waldron B.L., Moreno-Sevilla B., Anderson J.A., Stack R.W. and Frohberg R.C. RFLP mapping of QTL for Fusarium head blight resistance in wheat. Crop Science 39, 1999, P. 805 811.

130. Wilke A.L., Bronson C.R., Tomas A., Munkvold G.P. Seed transmission of Fusarium verticillioides in maize plants grown under three different temperature regimes // Plant Dis., 2007, v. 91, p. 1109-1115.

131. Wilson A., Simpson D., Chandler E., Jennings P. et al. Development of PCR assays for the detection and differentiation of Fusarium sporotrichioides and Fusarium langsethiae H FEMS Microbiol. Lett., 2004, v. 233, p. 69-76.

132. Wollenweber H.W., Reinking O.A. Die Fusarium, ihre Beschreibung, Schadwirkung und Bekämpfung. Berlin: Paul Parey, 1935, 355 p.

133. Xi K., Turkington T.K., Chen M.H. Systemic stem infection by Fusarium species in barley and wheat // Can. J. of Plant Pathol., 2008, v. 30, № 4, p. 588-594.

134. Xu X.M., Parry D.W., Nicholson P., Thomsett M.A. et al. Predominance and association of pathogenic fungi causing Fusarium ear blight in wheat in four European countries // Eur. J. Plant Pathol., 2005, v. 112, p. 143-154.

135. Xu Y., Fang Z. Method of testing the resistance of wheat cultivars to the scab and the differentiation of the virulence of the causal organism // Acta Phytopath. Sinica., 1982, v. 12, p. 53-57.

136. Yang Z.P., Gilbert J., Fedak G., Somers D.J. Genetic characterization of QTL associated with resistance to Fusarium head blight in a doubledhaploid spring wheat population // Genome, 2005, v. 48, p. 187-196.

137. Yiannikouris A. and Jounany J.P. Mykotoxins in feeds and their fate in animals: a review. Animal Research 51, 2002, P. 81 99.

138. Yli-Mattila T., Paavanen-Huhtala S., Parikka P., Konstantinova P. et al. Molecular and morphological diversity of Fusarium fungi in Finnish and north-western Russia // Eur. J. Plant Pathol., 2004, v. 110, p. 573-585.

139. Yli-Mattilla T., Gagkaeva T., Ward T.J., Aoki T. et al. A. novel Asian clade within the Fusarium graminearum species complex includes a newly discovered cereal head blight pathogen from the Far East of Russia // Mycologia, 2009, v. 101, p. 841-852.

140. Zhou W.C., Kolb F.L., Bai G.H., Domier L.L. and Yao J.B. Effect of individual Sumai3 chromosomes on resistance to scab spread within spikes and dioxinivalenol accumulation within kernels in wheat, Hereditas 137, 2002, P. 81-89.

141. СПИСОК ИЛЛЮСТРАТИВНОГО МАТЕРИАЛА

142. Рисунок 1.1. Форма макроконидий у видов рода Fusarium: 1. эллиптически изогнутые; 2. параболически изогнутые; 3. гиперболически изогнутые; 4.угревидно-изогнутые 29.15

143. Рисунок 1.2. Форма микроконидий: А овальные, яйцевидные, удлиненные; В - грущевидные, удлиненно-грушевидные, шаровидные; С - веретеновидные 29.15