Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Приемы повышения урожайности и качества оздоровительного материала в оригинальном семеноводстве картофеля в условиях Западной Сибири

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Приемы повышения урожайности и качества оздоровительного материала в оригинальном семеноводстве картофеля в условиях Западной Сибири"

На правах рукописи

РЯБЦЕВА Татьяна Васильевна

ПРИЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ И КАЧЕСТВА ОЗДОРОВЛЕННОГО МАТЕРИАЛА В ОРИГИНАЛЬНОМ СЕМЕНОВОДСТВЕ КАРТОФЕЛЯ В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

06.01.05 - селекция и семеповодство сельскохозяйственных растений

Автореферат на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

005531478

Красноярск 2013

005531478

Диссертационная работа выполнена в Государственном научном учреждении Кемеровский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии

Научный руководитель: кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Куликова Валентина Ивановна

Официальные оппоненты: Заушипцена Александра Васильевна,

доктор биологических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»,

профессор кафедры ботаники

Полухин Николай Иванович,

кандидат сельскохозяйственных наук, ГНУ Сибирский научно исследовательский институт растениеводства и селекции Россельхозакадемии, заведующий лабораторией селекции и семеноводства картофеля

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный

аграрный университет»

Защита состоится «02» июля 2013 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.037.06 при ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет» по адресу: 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 90, тел./факс: 8 (391) 227-36-09; e-mail: dissovet@kgau.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»

Автореферат разослан » ,2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

д-р с.-х. наук, доцент ^''/¿■■^ Халипский Анатолий Николаевич

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Современное оригинальное и элитное семеноводство картофеля широко использует исходный материал, оздоровленный от вирусов и других патогенов методом культуры ткани в сочетании с термо- и химиотерапией, клонового отбора, с применением современных систем диагностики. Последующее репродуцирование оздоровленного материала в благоприятных климатических и фи-тосанитарных условиях при отсутствии мероприятий по предотвращению вирусной реинфекции приводит к тому, что вирусный патогенез постоянно возрастает. Вследствие чего ухудшается его качество, снижается классность семенного материала картофеля, потери урожая могут достигать 40 % и более.

Главными переносчиками вирусов картофеля являются тли, численность которых значительно колеблется в зависимости от метеоусловий периода вегетации.

В семеноводстве картофеля ограничению распространения вирусной инфекции в полевых условиях способствует обязательный агроприем - раннее удаление ботвы, с учетом динамики распространения переносчиков вирусов, степени поражения патогенами и достижения максимального количества семенных клубней.

Решающими факторами повышения урожайности и качества картофеля являются: выращивание вирусоустойчивых сортов, здорового семенного материала, выполнение обязательных агроприемов, способствующих снижению распространения вирусов, в частности, раннее удаление ботвы.

Цель исследований: оценка комплекса приемов, повышающих урожайность и качество оздоровленного материала в оригинальном семеноводстве в условиях северной лесостепи и подтайги предгорий Западной Сибири.

Задачи исследований:

- провести сравнительную оценку различных концентраций ингибиторов вирусов и выявить оптимальную для освобождения картофеля от патогенов в культуре in vitro;

- дать оценку меристемных линий картофеля, оздоровленных методом апикальной меристемы по хозяйственно-ценным признакам;

- провести мониторинг распространения тлей — переносчиков вирусов, определить зону с минимальной степенью инфекционной нагрузки;

- изучить поражаемость оздоровленного материала вирусами, определить устойчивость вновь созданных сортов картофеля к патогенам;

- определить продуктивность оздоровленного материала а зависимости от уровня инфекциопной нагрузки и вирусоустойчивости сортов картофеля;

- выявить оптимальные сроки удаления ботвы, обеспечивающие высокое качество семенного материала картофеля;

- дать экономическую оценку изучаемых приемов.

Научная новизна

Определены оптимальные концентрации ингибиторов вирусов для регенерации меристем: виразол (0,01 %), хитозан (0,1 %), интерферон (0,01-0,1 %). Выделены лучшие меристемные линии картофеля по иммунологическим и хозяйственно-ценным признакам. Изучена степень устойчивости внесенных в Го-

3

сударственный реестр селекционных достижений сортов картофеля к вирусам. Впервые в условиях северной лесостепи и подтайги предгорий Западной Сибири выявлена зона чистых фитосанитарных условий выращивания оздоровленного картофеля и определено достижение «критического порога» вредоносности тлей. Установлены оптимальные сроки удаления ботвы, обеспечивающие получение высокого урожая оригинального семенного картофеля, соответствующего ГОСТу.

На защиту выносятся следующее положения:

1. Оздоровление картофеля методом апикальной меристемы с применением химиотерапии, позволяющим сократить сроки оздоровления. Лучшие мери-стемные линии, включенные в банк здоровых сортов картофеля.

2. Северная лесостепь - чистая фитосанитарная зона выращивания оригинального семенного картофеля. Степень вирусоустойчивости сортов картофеля, внесенных в Государственный реестр селекционных достижений.

3. Оптимальные сроки (16-20 августа) удаления ботвы, обеспечивающие высокое качество и продуктивность семенного картофеля.

Практическая ценность исследований

Обоснована эффективность применения ингибиторов вирусов (виразол, хитозан, интерферон) при оздоровлении сортов картофеля, позволяющих ускорить размножение в культуре in vitro и сократить сроки оздоровления на 1 год. В условиях северной лесостепи Кемеровской области рекомендованы к производству сорта картофеля, устойчивые к патогенам, с оптимальным сроком удаления ботвы, обеспечивающим повышение посевных качеств и выхода стандартной семенной фракции в семеноводстве картофеля.

Реализация результатов исследований

Полученные экспериментальные данные подтверждены результатами производственной проверки изучаемого комплекса приемов в ГНУ Кемеровский НИИСХ в процессе оригинального семеноводства, ЗАО «Береговой» (Кемеровская область), ЗАО «Овощевод» (Томская область).

Апробация работы

Основные положения диссертации доложены на заседаниях научно-методической комиссии и Ученого совета ГНУ Кемеровский НИИСХ (2003 -2012), научно-практической конференции «Адаптивные системы семеноводства» (г. Колпашево, 2007), заседании проблемного совета по селекции и биотехнологии «Селекция сельскохозяйственных культур на устойчивость к абиотическим и биотическим стрессам» (г. Барнаул, 2008), координационном совещании и научно-практической конференции посвященных 120-летию со дня рождения Л. Г. Лорха (г. Коренево, 2009), семинаре «Проблемы и перспективы развития производства картофеля и овощей в хозяйствах Алтайского края» (г. Барнаул, 2010), межрегиональной научно-практической конференции «Современные тенденции и перспективы инновационного развития картофелеводства» (г. Чебоксары, 2011), 11-й Международной селекционно-генетической школе-семинаре «Современное состояние и приоритетные направления развития генетики, эпигенетики, селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур» (г, Новосибирск, 2012).

По материалам диссертации опубликовало 14 работ, в том числе три в рецензируемых журналах ВАК. Получены авторские свидетельства на сорта картофеля Танай, Кемеровчанин, а также диплом Россельхозакадемии за лучшую завершенную научную разработку 2012 года «Биотехнология в оригинальном семеноводстве картофеля».

Объем и структура диссертации

Диссертационная работа изложена на 195 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 8 глав, выводов, предложений производству, библиографического списка и 29 приложений. Содержит 22 таблицы и 44 рисунка. Библиографический список включает 205 наименований, в том числе 16 - на иностранных языках.

Содержание работы 1 Состояние изученности вопроса

В главе представлен обзор литературы из отечественных и зарубежных источников по вопросам оздоровления картофеля методом культуры ткани, вирусного патогенеза картофеля, тлей - переносчиков вирусов картофеля и их вредоносности, реинфекции оздоровленного семенного материала картофеля, мероприятий по защите картофеля от вирусных болезней.

2 Условия, объекты и методы исследований

Лабораторные опыты выполнены на базе ГНУ Кемеровский НИИСХ (пос. Новостройка Кемеровского района). Полевые исследования проводились в северной лесостепи (пос. Новостройка Кемеровского района), открытой части северной лесостепи (пос. Мирный Ленинск-Кузнецкого района) и подтайге предгорий (пос. 2-я Пристань Мариинского района) Кемеровской области.

Анализ метеорологических условий в годы проведения опытов показал, что периоды вегетации различались по теплу и влагообеспеченности. По сумме активных температур ниже среднемноголетних данных был 2010 г., а 2012-й отличался экстремально высокими температурами воздуха. В остальные годы период вегетации был умеренно теплым. По сумме осадков вегетационные периоды 1999, 2003, 2011, 2012 гг. характеризовались недостаточным увлажнением. Осадков выше нормы выпало в течение вегетации в 2007, 2008 и 2009 гг.

Почва — средпемощный, среднегумусный, выщелоченный чернозем, тяжелосуглинистый по механическому составу. Содержание гумуса в пахотном слое от 8,5 до 10,1 %, обеспеченность нитратным азотом — 11,6—26,7 мг/кг, доступным фосфором — 95,0—230,0 мг/кг и обменным калием - 89,0-186,0 мг/кг, рН = 5,1-5,6.

Опыт 1 (2010—2012 гг.). Сравнительная оценка ингибиторов вирусов: хи-тозан, интерферон, виразол, и выявление их оптимальной концентрации (0,1 %, 0,05 %, 0,01 %) для освобождения растений картофеля от патогенов в культуре in vitro. Лабораторный опыт закладывали с шестью сортами картофеля: Удалец, Тулеевский, Танай, Красавчик, Каменский, Фиолетовый.

Опыт 2 (2003-2012 гг.). Оценка меристемных линий семи сортов картофеля: Накра, Любава, Удалец, Тулеевский, Кузнечанка, Танай, Кемеровчанин по хозяйственно ценным признакам. Меристемные линии выращивали в условиях

закрытого грунта, делянки двухрядковые, площадь делянки 4 м\ повторность 4-кратная, схема посадки 20 см х 35 см.

Опыт 3 (1999-2010 гг.). Влияние естественного инфекционного фона ви-русоустойчивости сортов на продуктивность и качество оздоровленного материала в оригинальном семеноводстве картофеля в условиях Кемеровской области. Опыт заложен в трех зонах Кемеровской области: северная лесостепь (пос. Новостройка Кемеровского района; три варианта опыта: исходные клубни, клоны 1-го года, супер-суперэлита), открытая часть северной лесостепи (пос. Мирныи Ленинск-Кузнецкого района) и подтайга предгорий (пос 2-я Пристань Мариинского района), питомник супер-суперэлита. Делянки двухрядковые, площадь делянки 30 м2, учетная - 25 м2, схема посадки 75 см х 35 см повторность 4-кратная, 6 сортов картофеля: Любава, Накра, Невский, Тулеев-скии, Удалец, Кузнечанка.

Опыт 4 (2007-2009 гг.). Влияние сроков удаления ботвы на семенные качества и продуктивность оригинального семенного картофеля (1 - ранний через 12-14 дней после достижения критического порога вредоносности тлей -переносчиков вирусов; 2 - через пять дней от первого; 3 - через пять дней от второго). Три сорта картофеля: Тулеевский, Удалец, Кузнечанка, два варианта-клоны 1-го года и супер-суперэлита. Делянки четырехрядковые, площадь делянки 30 м , учетная - 25 м", схема посадки 75 см х 35 см, повторность 4-кратная. г

Учеты и наблюдения проводились по следующим методикам

Методика исследований по культуре картофеля (1967). Тли - переносчики вирусов картофеля (1970). Методика проведения полевых обследований и послеуборочного контроля качества семенного материала картофеля (2005) Методика оценки оздоровленных сортов и меристемных линий в элитном семеноводстве картофеля (1991). Новые технологии производства оздоровленного исходного материала в элитном семеноводстве картофеля (рекомендации 2000) Безвирусное семеноводство картофеля (рекомендации, 1990). Приемы выращивания оздоровленного исходного материала картофеля в процессе оригинального семеноводства в Кемеровской области (рекомендации, 2004). Диагностика вирусных и бактериальных болезней картофеля (рекомендации, 2004) Методы биохимического исследования растений (1972). Математическая обработка ре-Б- в- Доспехову (1985), в компьютерной обработке по программе ЫМЬОЕСОК (2004). Методика определения экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений (1996).

Результаты исследований 3 Оценка ингибиторов вирусов при оздоровлении картофеля

Для успешной регенерации меристем выявлены оптимальные концентрации ингибиторов вирусов: виразола, хитозана, интерферона. Выход здоровых растении составил на сортах: Тулеевский (хитозан 0,01 %), Удалец (виразол 0,1 %) - 33,3 %, Танай (интерферон 0,1 %; 0,05 %) 25-50 %, Любава (интерферон 0,1 %; 0,01 %) - 75 % (табл. 1).

Таблица 1 - Приживаемость регенерантов (2010-2012 гг.), %

Вирусы, содержа- Вариант (фактор В)

щиеся в клубнях (фактор С) контроль виразол 0,01 % хитозан 0,01 % интерферон 0,1 % интерферон 0,05 % интерферон 0,01 %

Тулеевский Сфактор А1

Y 0 0 33,3 -■ I

(X+S+M),Y 0 0 0 -

Удалец

Y 0 33,3 0 — _

(X+S+M) 0 0 0 _

Танай (А)

Y 0 - - 25,0 25,0

(X+S+M),Y 0 - - 0 50.0

Любава

Y 50,0 - ' - 75,0 0 75.0

Диля влияния факторов: A(J - 31,51 %, АВ - 27,40 % ВС 16 44%

Установлено, что на приживаемость меристем в большей степени влияют взаимодействие факторов: сортовые особенности и степень поражения вирусами - 31,51 %, сортовые особенности, выбор ингибитора вирусов и его концен-ТалТо/- 27'4° %' степень поражения вирусами и выбор ингибитора вирусов -

10,44 /о.

Ингибиторы вирусов хитозан (0,05 %), интерферон (0,1 %, 0 05 % 0 01 %) увеличивают выход растений в культуре in vitro из микрочеренков im сортах-Каменскии - 8,2 шт.; Фиолетовый - 6,3 шт.; Красавчик - 7,7 шт.; Тулеевский -8,0 шт. (табл. 2).

^ Таблица 2 - Характеристика растений in vitro в зависимости от концентраций ингибиторов вирусов в питательной среде (2011-2012 гг.)

Сорт ■ (фактор А) Вариант (фактор В) Высота растений, см Количество междоузлий, штук Выбраковано нестандартных растений, %

Красавчик контроль 6,3 5,2 33,7

хитозан 0,05 % 7,6 5,3 16,2

интерферон 0,01 % 9,7 7,7 8,3

Каменский контроль 6,1 .3,8 45,1

хитозан 0,05 % 8,7 5,7 31,2

интерферон 0,05 % 13,0 8,2 0

Фиолетовый контроль 5,5 4,1 56,2

хитозан 0,05 % 8,1 5,1 26,8

интерферон 0,1 % 9,1 6,3 8,3

Тулеевский контроль 9,6 5,8 38,9

интерферон 0,1 % 15,9 8,0 0

интерферон 0,05 % 14,9 7,2 0

НСР05 А (доля влияния фактора, %) 2,1 (38,0) 1,1 (2,0)

НСР05 В (доля влияния фактора, %) 2,4(35,1) 1,3 (58,0)

Выявлено действие ингибиторов вирусов (доля влияния 35; 1-58,0 %) в качестве стимуляторов роста. Их применение увеличивает высоту растений, количество междоузлий и снижает количество нестандартных растений. Корр'еля-

7

ционным анализом установлена взаимосвязь между высотой растений и количеством междоузлий, г = 0,875 (п = 26, R = 0,388).

Оздоровление картофеля с применением ингибиторов вирусов позволило освободить от патогенов в культуре in vitro сорта: Каменский (хитозан 0,1 %, интерферон 0,01 %) - М; Фиолетовый (виразол 0,01 %) - S, М, Y; Тулеевский (интерферон 0,1; 0,05; 0,01 %) - Y; Красавчик (виразол 0,01 %) - X, S, М.

Продуктивность растений картофеля сорта Фиолетовый, свободных от вирусной инфекции, значительно превышала растения, пораженные вирусами в латентной форме, по количеству клубней на куст до 2,8 шт. (НСР05 = 0,7) и массе куста до 259 г (HCPos = 19,1). Данная закономерность отмечалась на сортах Каменский и Красавчик (табл. 3).

Таблица 3 — Продуктивность растений картофеля, оздоровленных с применением ингибиторов вирусов

Вариант Вирусы Клубней шт/куст Масса куста, г Масса клубня, г Выход клубней шт/м 2

Фиолетовый

Контроль S, М, Y 4,7 230 49,0 ! 188

Виразол 0,01 % 7,5 393 52,3 300

Хитозан 0,05 % М 5,0 230 46,0 200

HCPos 0,7 19,1 .4,7

Каменский

Контроль М 4,5 79 17,5 180

Хитозан 0,1 % 5,8 174 30,0 232

Хитозан 0,05% М 3,2 72 22,5 128

НСР05 0,8 13,0 2,5

К расавчик

Контроль X, S,M 1,9 29 15,0 76

Виразол 0,01 % 4,3 96 22,3 172

Хитозан 0,1 % X 2,1 67 31,1 84

HCPos 0,5 12,6 4,6

Поражение растений картофеля вирусами резко снижает продуктивность сортов: Фиолетовый (М) - на 32-66 %, Каменский (М) - на 22-58,6 %, Красавчик (X) - до 35,4 %, коэффициент корреляции г = 0,999 (n = 12, R = 0,576). 4 Оценка меристемных линий картофеля, оздоровленных методом апикальной меристемы, на хозяйственные, иммунологические качества В 2003-2012 гг. изучили 22 меристемные линии картофеля, оздоровленные методом апикальной меристемы. В процессе размножения оздоровленных сортов картофеля не выявлено морфологических изменений растений.

Результаты полевой оценки меристемных линий сортов картофеля: Накра, Любава, Удалец, Тулеевский, Кузнечанка, Танай, Кемеровчанин — показали, что линии одного сорта значительно различались по структуре урожая.

Средняя масса исходных клубней с одного куста у четырех линий сорта Накра варьировала от 432,1 г до 604,3 г (V = 42,0 ± 23,4 %), масса исходного клубня составляла от 67,5 г до 74,6 г (V = 36,2 ±11,7 %). Наибольшее количество клубней на куст получено у 3-й линии (8,1 шт.), наименьшее - у 1-й линии (6,2 шт.). Однако максимальное количество исходных клубней с 1 м2 - 24,7 шт.

и стандартных семенных клубней - 82,5 % получено у 1-й линии, менее продуктивной по количеству клубней на куст.

На сорте Тулеевский по продуктивности выделилась 4-я линия, масса куста и исходного клубня составила 520,9 г и 78,9 г'соответственно, а также по количеству стандартных семенных клубней - 83,1 % и - 57,7 игг/м2 (табл. 4).

Таблица 4 - Продуктивность и структура урожая меристемных линий

Сорт(А) Линия (Q Продуктивность меристемных линий Структура урожая

шт/куст г/куст масса клубня, г шт/м2 фракции, %

9 (7)-60 (55) мм > 60 (55) мм

Накра (2003-2005 гг.) 1 6,2 433,7 66,8 24,7 82,5 17,5

2 6,9 448,7 66,9 21,7 61,9 38,1

3 8,1 604,3 74,6 19,9 72,8 27,2

4 6,4 432,1 67,5 22,8 65,9 34,1

V,% 18,7 ± 10,6 42,0±23,4 36,2± 11,7 50,6±14,0

Тулеевский (2007-2008 гг.) 1 5,1 406,2 80,9 41,7 68,7 31,3

2 5,9 491,0 82,2 48,9 76,2 23,8

3 5,5 476,0 87,7 48,9 54,4 45,6

4 6,6 520,9 78,9 57,7 83,1 16,9

V,% 12,8±9,9 33,6±22,1 26,0±10,5 18,5±8,9

Кемеровчанин (2011-2012 гг.) 1 4,2 505,3 120,3 16,4 90,7 9,3

2 4,3 352,0 81,9 14,2 91,7 8,3

3 4,4 491,0 111,6 21,1 71,1 28,9

V, % 45,4±6,2 60,3±18,7 58,9±21,5 30,6±16,1

НСРщА 1,1 (64,0)* 109,5 (6,0) 8,9 (36,0)

В 0,7 (7,0) 71,7(4,0) 5,8

С 0,8 82,8 6,7

АВ 1,9(13,0) 189,6 (69,0) 15,4(45,0)

Примечание. Согласно ГОСТу Р 53136-2008, семенной картофель разделяется на три фракции: клубни, имеющие круглую и округлоовальную форму: < 9 мм, 9-60 мм, > 60 мм; клубни, имеющие овальную и овальноокруглую форму: < 7 мм, 7-55 мм, > 55 мм. * НСР05 (степень влияния фактора, %).

Линии сорта Кемеровчанин не различались по количеству клубней на куст, однако наблюдали изменение средней массы: куста от 352 до 505 г (V = 60,3 ± 18,7 %) и одного клубня от 81,9 до 120,3 г (V=58,9±21,5 %). В структуре урожая 1-й и 2-й линий получено наибольшее количество стандартных клубней - 90,791,7 %, у 3-й линии отмечено максимальное число крупных клубней - 28,9 %.

Для сохранения и поддержания сортов в банк здоровых сортов картофеля включено 19 линий по семи сортам. Получение оздоровленного исходного материала на основе рассадной культуры из микрорастений банка здоровых сортов картофеля позволяет ускорить сроки внедрения новых сортов в производство и обеспечить выращивание высокопродуктивного семенного материала.

5 Влияние естественного инфекционного фона, вирусоустойчивости сортов на продуктивность и качество оздоровленного материала, определение чистой фитосанитарной зоны в оригинальном семеноводстве картофеля в Кемеровской области На развитие общей численности тлей в условиях Кемеровской области в значительной степени влияют два критических момента: возвратные холода

3-й декады мая и 1-й декады июня (период размножения тлей на первичном хозяине) и ливневые дожди с сильными ветрами в период расселительного лета переносчиков с первичного хозяина, происходящего обычно в июне.

На посадках картофеля в условиях северной лесостепи первые особи тлей появлялись во 2-й, 3-й декадах июня, а в 2000 и 2012 гг. из-за недостатка влажности (менее 70 %) начало лёта наблюдалось во 2-й и 3-й декадах июля соответственно. Активность тлей - переносчиков вирусов зависела от метеорологических условий периода вегетации, и пик активности достигал с 3-й декады июня по 3-ю декаду августа. Минимальное количество тлей попало в ловушку в 2009 г. - 6 особей, максимальное - в 2002 г. - 326 особей. В популяции тлей мигрирующих на картофель, с 1999 по 2002 г. преобладали большая (25,342,6 %) и обыкновенная (12,8-40,4 %) картофельная тли, с 2003 по 2012 г. стали преобладать зеленая персиковая тля (22,8-62,7 %) и обыкновенная картофельная тля (21,6-74,3 %) (рис. 1).

3-Я д.

июнь

—О-1999 г.

-О-2004 г.

• а - • 2009 г.

3-я д.

1-я д. 2-я д.

август

—X—2002 г. - -Ж - 2003 г.

- -О - 2007 г. -*-2008 г.

—Ж—2012 г.

Рисунок I - Динамика численности крылатых тлей в агроценозе картофеля в условиях северной лесостепи

Наиболее интенсивный лёт переносчиков в открытой части северной лесостепи за годы исследований отмечен в 2008 и 2009 гт., когда на одну чашку Мерике было отловлено 228 и 260 шт. соответственно. Менее благоприятным для лёта и развития тлей был период вегетации 2006, 2007 и 2010 г., численность переносчиков на ловушку составила 34, 157 и 136 особей соответственно. Пик активности крылатых переносчиков, как правило, приходился на 1-ю и 2-ю декаду июля, в отдельные годы наблюдался второй пик в 1 -й декаде августа. Доминирующими видами в популяции тлей оказались обыкновенная картофельная тля (от 29,4 до 78,6 %) и зеленая персиковая тля (от 18,3 до 65,8 %) (рис. 2).

июнь июль август

- - 2006 г. (С. Л.) - -И- 2007 г. (С. Л.) — ■А— 2008 г. (С. Л.) —X— 2009 г. (С. Л.)

-•-2010 г. (С. Л.) --4-- 2006 г. (П. П.) —□—2007 г. (П. П.) -2008 г. (П. П.)

-♦—2009 г. (П. П.) —■-2010 г. (П. П.)

Рисунок 2 - Лет тлей - переносчиков вирусов, открытая часть северной лесостепи (С. Л.) и подтайга предгорий (П. П.), 2006-2010 гг.

В условиях подтайги предгорий неблагоприятными для лёта и размножения тлей - переносчиков вирусов были периоды вегетации в 2006-2009 гг., в ловушку попало от 3 до 39 шт. Благоприятные условия для развития популяции тлей на посадках картофеля сложились в 2010 г., тогда в ловушку попала 221 особь. Лёт тлей был сжатым по времени, начинался в 3-й декаде июня и прекращался в 3-й декаде июля. Активность крылатых тлей достигала своего максимума в 1-й и 2-й декадах июля. Наиболее распространенными оказались: обыкновенная картофельная тля (23,1-100,0 %) и зеленая персиковая тля (до 74,4 %).

Колоний бескрылых тлей на посадках картофеля за годы исследований не обнаружено. Выявлена корреляционная зависимость между температурой воздуха и количеством тлей г = 0,151...0,711 (п = 84, Я = 0,217), количеством осадков и численностью тлей г = -0,390...+0,557 (п = 84, И. = 0,217).

. При выращивании оздоровленного семенного картофеля в полевых условиях выявили вирусную реинфекцию. По результатам ИФА были идентифицированы X, Б, М, У, Ь-вирусы, доминирующая роль при повторном вирусном патогенезе принадлежала вирусам 8, М, У.

В процессе репродуцирования оздоровленный семенной материал картофеля подвергался вторичному поражению как отдельными вирусами, так и их комплексами, причем с каждой последующей репродукцией в большей степени от 0,2 % (исходные клубни) до 18,7 % (супер-суперэлита).

Распространение вирусной инфекции на растениях картофеля происходило тлями-переносчиками (г = 0,509...0,980; п = 35, И. = 0,349). Максимальный уровень пораженное™ вирусами в латентной форме достигал на изучаемых сортах: в северной лесостепи - Невский - 2,2 %, Кузнечанка - 4,7 %, Любава - 5,4 %, Тулеевский - 6,4%, Удалец - 13,8%; в открытой части северной лесостепи На-кра - 1,7 %, Невский - 3,0 %, Кузнечанка - 7,2 %, Любава - 9,8 %, Тулеевский -11,9 %, Удалец - 18,7 %; в подтайте предгорий - Невский - 2,8 %, Накра - 3,4 %, Кузнечанка - 6,0 %, Любава - 6,0 %, Тулеевский - 10,6 %, Удалец - 16,6 %.

Оценка сортов картофеля на скрытую вирусную инфекцию в полевых условиях показала, что сорта отличаются по устойчивости: очень высокая - Накра, Невский; высокая - Кузнечанка, Тулеевский, Любава; средневысокая - Удалец.

Снижение продуктивности растений, пораженных вирусами в латентной форме, в годы исследований (2003-2010) варьировалось в зависимости от виру-соустойчивости сорта, клубневого поколения и агроэкологической зоны возделывания картофеля (табл. 5).

Таблица 5 - Урожайность картофеля в зависимости от пораженности вирусами в изучаемых зонах Кемеровской области, средняя (2003-2010 гг.)

Сорт

Невский

Накра

Любава

Тулеев-

Удалец

Кузне-чанка

Вариант (фактор А)

ИК**

К

С/СЭ

ИК

С/СЭ

ИК

С/СЭ

ИК

Качество (фактор В)

зд*

зд

Ж.

пп

зд

Ж.

пп

Ж.

пп

пп

зд

пп

зд

пп

Урожайность, т/га средняя за годы исследований (фактор С)

северная лесостепь

средняя

17,89

30,86

33,96

26,26

16,20

27,44 29,96

19,29

19,84

33,58

24,50 29,10

23,36

36,85

С/СЭ

ИК

С/СЭ

ИК

С/СЭ

Ж.

пп

пп

зд

пп

зд

пп

зд

пп

зд пп

пп

-Ж-пп

31,12

± к здоровым

-7,70

+0,55

-9,08

-5,74

40,68

28,90

31,21

30,37

31,21

28,62

33,58

30,43

35,37

26,64

38,19

34,72

34,50

28,31

40,83

30,57

-5,73

открытая часть северной лесостепи

26,71

21,66

22,38

24,40

28,16

22,45

± к здоровым

-5,05

+2,02

-5,71

подтайга предгорий

средняя

29,44

27,07

29,16

26,39

34,62

33,22

-11,78

-0,84

-2,59

-3,15

-8,73

-3,47

-6,19

-10,26

26,05

18,83

28,65

22,51.

30,44

26,18

-7,22

-6,14

-4,26

29,77

28,50

31,12

27,94

24,95

26,59 +1,64

* ЗД ~ здоровые растения, ПП - пораженные патогенами;

* * ИК - исходные клубни, К - клоны 1-го года; С/СЭ - супер-суперэлита.

НСР05 для фактора А (клубневое поколение) - 2,66, НСРоз для фактора В (качество растений картофеля) - 2,17, НСР05 для фактора С (годы) - 3,44 т. Доля влияния факторов: Л - 0,03-6,6 %, В —15,39-24,46 %,С~ 12,32-19,31 %, АВ - 2,7-6,5 %, АС- 5 2-33 27 % ВС-17,13-21,98%.

Максимальное снижение урожайности растений картофеля, пораженных в период вегетации вирусной инфекцией, в среднем за пять лет зафиксировано: в северной лесостепи у сортов Тулеевский на 28,9 % и Любава на 27,04 %; в открытой части северной лесостепи у сортов Тулеевский на 27,7 % и Удалец на 21,4 %; в подтайте предгорий у сорта Удалец на 10,2 %.

На изменчивость урожайности в большей степени оказывают влияние следующие факторы: степень поражения растений вирусами (В) - 15,39-24,46 %, среда (С) - 12,32-19,31 %, взаимодействие факторов клубневое поколение и среда (АС) - 5,2-33,27 %, степень поражения растений и среда (ВС) 17 1321,98%.

Результаты исследований показали, что в Западной Сибири наиболее приоритетным фактором для выращивания оригинального семенного картофеля является северная лесостепь, преимущественный показатель - низкий инфекционный фон позволяющий получать семенной картофель, соответствующий стандартам качества.

6 Определение вредоносности тлей и достижения критического порога в оригинальном семеноводстве картофеля

Установлено, что вредоносность тлей - переносчиков вирусов картофеля зависит от температуры, г = 0,151 ...0,711 и осадков г = -0,390 (п = 84, R = 0 217) (1999-2012 гг.).

На посадках картофеля встречались шесть видов тлей с относительной вредоносностью вида от 0,1 до 1,0 балла (Банадысев С. А., 2003): Myzades persicae (1,0 балла), Aulacorthum solani (0,4 балла), Macrosiphum solanifolei (0,1 балла), Aphis nasturtii (0,4 балла), Aphis gossypii (0,4 балла), Acyrthosiphon pisum (0,1 балла). В популяции тлей - переносчиков вирусов на питомниках размножения оригинального семенного картофеля в период 1999-2002 гг. преобладали менее вредоносные виды, способные передавать вирусы только механическим путем: Macrosiphum solanifolei, Acyrthosiphon pisum. С 2001 г. в популяции тлей появился наиболее вредоносный вид, передающий тяжелые формы вирусной инфекции биологическим способом - Myzades persicae. В 2002 г. «критический порог» вредоносности был зафиксирован уже во 2-й декаде июля - 59,8 балла и к концу вегетации достиг 107,3 балла, это максимальное значение за все годы исследований (рис. 3).

120

80

ю 60 40 20 0

т, ш

-+-

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Год

ИИ вредоносность тлей • критический порог вредоносности Рисунок 3 - Вредоносность тлей, питомник клонов 1-го года, балл

Смена преобладающих видов в популяции тлей, мигрирующих на картофель, произошла в 2003 г. Даже при средней активности тлей в 2003 и 2005 гг. с преобладанием зеленой персиковой (43^9 %) и обыкновенной картофельной (37-46 %) тли был достигнут «критический порог» вредоносности в 3-й декаде августа (52,2 балла) и во 2-й декаде июля (50,1 балла) соответственно. «Критический порог» вредоносности также отмечали в 2010 г. (2-я декада июля) -52,8 балла и 2012 г. (3-я декада августа) - 77,0 балла, с наибольшим распространением обыкновенной картофельной тли (22-96 %) и зеленой персиковой тли (3-88,0 %).

Установлено, что «критический порог» вредоносности тлей - переносчиков вирусов зависит от видового состава (г = 0,666; п = 14, R = 0,532) и достигает пика во 2-й декаде июля в 2002, 2005, 2010 гг., во 2-й 2003 г. и 3-й 2012 г. декадах августа.

7 Влияние сроков удаления ботвы на качество оригинального семенного картофеля

В годы проведения исследований (2007-2009) по влиянию сроков удаления ботвы на качество оригинального семенного картофеля вредоносность тлей не достигала «критического порога» и составляла в 2007 г. - 17,8 балла, 2008 г. -26,8 балла, 2009 г. - 5,2 балла. Сроки удаления ботвы были обусловлены пиками лёта тлей прошлых лет, которые приходились на 3-ю декаду июля и 1-ю декаду августа, поэтому первый срок удаления ботвы - 16-20 августа, второй -21-25 августа, третий - 26-30 августа.

При поздних сроках удаления ботвы увеличивалась пораженность вирусной инфекцией в латентной форме на сортах: Тулеевский - в 1,4-6,1 раза, Удалец - в 1,3-3,2 раза, Кузнечанка - в 1,2-1,5 раза. В данном случае имеют место сортовые особенности к восприимчивости вирусной инфекции, сорт Кузнечанка наиболее устойчив к поражению патогенами (рис. 4).

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

клоны 1-го г. с/сэлита клоны 1-го г. с/сэлнта клоны 1-го г. с/еэлита

Тулеевский Удалец Кузнечанка

—♦— 2007 г. —»-2008 г. —*—2009 г. Рисунок 4 - Поражение растений картофеля вирусами в зависимости от срока удаления ботвы

Определена корреляционная взаимосвязь между количеством тлей и степенью поражения вирусной инфекцией (г = 0,620 ± 0,370, п = 21, Л = 0,433), при этом наиболее тесная зависимость отмечена в питомнике супер-супепэлита (г = 0,999).

Анализ продуктивности растений картофеля показал, что удаление ботвы в более поздние сроки увеличивает количество клубней на куст, происходит на-

14

растание массы куста и в целом повышается урожайность с единицы площади по изучаемым сортам.

На сорте Тулеевский урожайность увеличилась: в варианте клоны 1-го года при втором сроке удаления ботвы - на 2,34-4,92 т/га, при третьем сроке - на 3,67-6,44 т/га, в варианте супер-суперэлита при втором сроке - на 1,395,59 т/га, при третьем - на 5,5-15,4 т/га. Данная тенденция сохранялась на сортах Кузнечанка и Удалец.

Таблица 6 - Урожайность растений картофеля в зависимости от срока удаления ботвы

Сорт Вариант (А) Срок удаления ботвы (В) Урожайность, т/га (С)

2007 г. 2008 г. 2009 г. средняя ± к контролю

Тулеевский клоны 1-го года 1 (контроль) 25,56 34,47 , 31,97 30,70 _

2 27,90 37,03 36,89 33,94 +3,24

3 29,23 40,59 38,41 36,08 +5,38

суперсуперэлита 1 22,05 25,42 31,27 26,25

2 24,94 31,01 32,66 29,54 +3,29

3 27,15 40,82 39,99 35,99 +9,74

НСР05 А - 2,34 т/га, В - 2,86 т/га, С - 2,86 т/га Доля влияния факторов: А - 7,9 %, В - 27,2 %. С - 50.8 %

Удалец клоны 1-го года 1 26,34 31,38 29,63 29,12

2 29,54 36,22 30,57 32,11 +2,99

3 33,67 37,92 31,55 34,38 +5,26

суперсуперэлита 1 23,79 23,92 27,71 25,14

2 25,79 28,42 27,93 27,38 +2,24

3 30,90 34,69 30,95 32,18 +7,04

НСР05 А - 1,11 т/га, В - 1,36 т/га, С - 1,36 т/га Доля влияния факторов: А - 25,7 %, В - 37,0 %. С - 13 7 %

Кузнечанка клоны 1 -го года 1 29,86 37,39 31,33 32,86 _

2 32,93 38,07 31,79 34,26 +1,40

3 33,04 41,46 32,76 35,75 +2,89

суперсупер- 1 27,19 33,81 30,50

2 - 35,65 37,07 36,36 +5,86

элита 3 - 36,13 40,25 38,19 +7,69

НСР05 А - 2,27 т/га, В - 2,78 т/га, С - 2,78 т/га Доля влияния факторов: А - 4,0 %, В - 14,9 %, С - 27,2 %, АС - 42,5 %

Выявлено значительное влияние на урожайность картофеля следующих факторов: срока удаления ботвы (В) - от 15 % (Кузнечанка) до 37 % (Удалец); фактора среды (С) - от 13,7 % (Удалец) до 50,8 % (Тулеевский); взаимодействие факторов клубневое поколение (А) и среда (С) (Кузнечанка) - 42,5 %.

При изучении любого агроприема важно знать его влияние не только на урожайность, но и элементы его структуры.

В структуре урожая сорта Тулеевский, в вариантах клоны 1-го года и супер-суперэлита от первого срока удаления ботвы до третьего отмечена тенденция снижения количества семенных клубней до 8,5 % и 15,5 % соответственно, увеличения числа клубней размером более 55 мм до 21,6 % и 52,4 % (рис. 5). Данная динамика сохранялась на сортах Кузнечанка и Удалец.

Ii й Я шашщ Р 4

ill швш шШщ

менее 28 мм 28-55 мм более 55 мм менее 28 мм 28-55 мм более 55 мм

клоны 1-го года супер-суперэлита

□ 1 -й срок удаления ботвы И 2-й срок удаления ботвы О 3-й срок удаления ботвы

Рисунок 5 - Структура урожая картофеля, сорт Тулеевский, 2007-2009 гг.

Определен оптимальный срок удаления ботвы на посадках семенного картофеля - 16-20 августа.

8 Экономическая эффективность элементов технологии оздоровления и выращивания оригинального семенного картофеля

Экспериментальные исследования и экономический анализ эффективности показали:

- оздоровление картофеля с применением ингибиторов вирусов увеличивает коэффициент размножения в культуре in vitro в 1,4-2,2 раза;

- выращивание рассадных растений картофеля на основе оздоровленного исходного материала с применением ингибиторов вирусов (виразола, хитозана) позволяет получить исходных клубней с 1 м2 от 172 до 300 шт., соответствующих ГОСТу Р 53136-2008, и условно чистый доход с единицы площади (1 м2) от 2 877 до 7 239 руб.

Удаление ботвы на посадках картофеля в оптимальные сроки (16-20 августа) позволяет получить семенной картофель категории оригинальные, класса супер-суперэлита, соответствующий ГОСТу Р 53136-2008, с максимальным выходом семенной фракции (до 65 %), при этом прибыль с 1 га составляет 625805 тыс. руб. и рентабельность 252-309 %. При втором (21-25 августа) и третьем (26-30 августа) сроках снижается прибыль с 1 га на 30-243 тыс. руб. и рентабельность на 18—102 %.

Выводы

1. При оздоровлении картофеля биотехнологическими методами выявлены оптимальные концентрации ингибиторов вирусов для регенерации меристем сортов: Тулеевский - 0,1 % (хитозан); Красавчик, Фиолетовый - 0,01 % (вира-зол), Удалец - 0,1 % (вйразол); Танай - 0,05 %, 0,1 %, Любава - 0,1 %; 0,01 % (интерферон). Определена степень взаимодействия факторов в регенерации меристем: сорт и степень поражения вирусами - 31,51 %, сорт и ингибитор вируса - 27,40 %, степень поражения вирусами и ингибитор вирусов - 16,44 %.

В процессе микроклонального черенкования выявлено действие ингибиторов вирусов как стимуляторов роста (доля влияния 35,1-58,0 %).

2. При получении исходных клубней в открытом грунте установлено, что поражение растений вирусами снижает продуктивность сортов: Фиолетовый (М) до 66,0 %, Каменский (М) до 58,6 %, Красавчик (X) до 35,4 %, (г = 0,999).

3. Для сохранения и поддержания сортов картофеля в банк здоровых сортов включено 19 высокопродуктивных линий следующих сортов: Накра (3 линии), Любава (3 линии), Удалец (2 линии), Тулеевский (4 линии), Кузнечанка (4 линии), Танай (1 линия), Кемеровчанин (2 линии).

4. Степень поражения растений картофеля вирусной инфекцией находится в прямой зависимости от количества тлей - переносчиков вирусов (г = 0 509

0,980). г;

Изменение численности и пиков активности тлей - переносчиков вирусов связано со среднесуточной температурой воздуха (г = 0,151. ..0,711) и количества осадков (г = -0,390...+0,557) в зависимости от зоны возделывания картофеля. По видовому составу в агроэкологических зонах Кемеровской области преобладали Мугоскэ регасае, Аи1асогШт йо1ат.

5. Выявлена вирусная реинфекция оздоровленного семенного картофеля как отдельными вирусами (X, 8, М, У, Ь), так и их комплексами, возрастающая в процессе репродуцирования от 0,2 % (исходные клубни) до 18,7 % (супер-суперэлита). Восприимчивость растений картофеля к вирусам в значительной степени зависит от сорта (доля влияния фактора 30,6-63,3 %).

Сорта картофеля Накра, Невский имеют очень высокую устойчивость к патогенам, Кузнечанка, Тулеевский, Любава - высокую, Удалец - средневысокую.

6. На урожайность картофеля наибольшее влияние оказывает вирусный патогенез (доля влияния фактора (В) - степень поражения вирусами 15,39-24,46 %). Максимальное снижение урожайности составило: в северной лесостепи у сортов Тулеевский - 28,9 % и Любава - 27,04 %; в открытой части северной лесостепи у сортов Тулеевский - 27,7 % и Удалец - 21,4 %; в подтайге предгорий у сорта Удалец - 10,2 %.

7. Выявлено, что условия агроэкологической зоны северной лесостепи отличаются низким инфекционным фоном (от 6 до 141 тлей на ловушку за период вегетации) и являются наиболее пригодными для выращивания оригинального семенного картофеля, соответствующего стандартам качества.

8. Установлено, что «критический порог» вредоносности тлей - переносчиков вирусов зависит от видового состава (г = 0,664) и достигается в отдельные годы во 2-й декаде июля (2002, 200,2010 гг.), во 2-й (2003 г.) и 3-й (2012 г.) декадах августа.

9. Определен оптимальный срок удаления ботвы в условиях северной лесостепи - 16-20 августа, позволяющий получать оригинальный семенной картофель, соответствующий ГОСТу Р 53136-2008, с максимальным выходом семенной фракции у сортов Тулеевский - 65 %, Кузнечанка - 61 %, Удалец - 68 %.

10. На основе анализа экономической эффективности выращивание картофеля оздоровленного с применением ингибиторов вирусов (виразола, хитозана) позволяет получить с 1 м2 исходных клубней от 172 до 300 штук и условно чистый доход от 2 877 до 7 239 руб.

Удаление ботвы на посадках картофеля в оптимальные сроки (16-20 августа) позволяет получить прибыль с 1 га 625-805 тыс. руб. и рентабельность при этом составляет 252-309 %. При втором (21-25 августа) и третьем сроках (2630 августа) снижается прибыль с 1 га на 30 - 243 тыс. рублей и рентабельность на 18-102%.

Предложения производству

1. С целью сокращения сроков внедрения сортов при оздоровлении картофеля методом апикальной меристемы в сочетании с химиотерапией рекомендуется подбирать ингибиторы вирусов и их концентрации с учетом сортовых особенностей и пораженности вирусами в скрытой форме.

2. Для увеличения коэффициента размножения картофеля в культуре in vitro добавлять в питательную среду ингибиторы вирусов хитозан (0,05 %), интерферон (0,01-0,1%), оказывающие стимулирующее действие-на морфогенез растений и выход регенерантов.

3. В производстве семенного картофеля использовать исходный материал высокопродуктивных меристемных линий (растения in vitro, мини-клубни) свободный от вирусной и бактериальной инфекции.

4. При выращивании семенного картофеля применять раннее удаление ботвы во 2-й декаде августа с учетом динамики распространения тлей - переносчиков вирусов, степени поражения патогенами и достижения максимального количества семенных клубней.

Публикации по материалам диссертации:

1. Лапшинов Н. А. Влияние инфекционного фона на вирусоустойчивость сортов картофеля в условиях Кемеровской области / Н. А. Лапшинов, В. И. Куликова, Т. В. Рябцева И Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - 2004. — № 2 (152). — С. 27-29.

2. Куликова В. И. Оценка устойчивости оздоровленного семенного картофеля к вирусной реинфекции в условиях открытой части северной лесостепи Кемеровской области / В. И. Куликова, Т. В. Рябцева // Достижения науки и техники АПК. - 2011. — №6.-С. 43^5.

3. Лапшинов Н. А. Влияние сроков удаления ботвы на качество и продуктивность семенного картофеля / Н. А. Лапшинов, Т. В. Рябцева // Достижения науки и техники АПК. - 2012. - № 1. - С. 19-20.

4. Рябцева Т. В. Динамика лета тлей в зависимости от места обитания и погодных условий / Т. В. Рябцева, В. И. Куликова // Молодые ученые Сибирского региона — аграрной науке: мат-лы конф. молодых ученых Сибирского региона. - Омск, 2003. -С. 48-50.

5. Куликова В. И. Диагностика вирусных и бактериальных болезней картофеля в оригинальном семеноводстве: метод, пособие / В. И. Куликова, Н. А. Лапшинов, Л. С. Аношкина, Т. В. Рябцева. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2004. - 24 с.

6. Куликова В. И. Оценка оздоровленных сортов и меристемных линий в оригинальном семеноводстве картофеля / В. И. Куликова, Н. А. Лапшинов, В. П. Ходаева, Т. В. Рябцева // Научное обеспечение картофелеводства Сибири и Дальнего Востока: состояние, проблемы и перспективные направления: мат-лы Междунар. науч.-практ. конф. (г. Кемерово, 13-14 июля 2006 г.) / Россельхозакадемия, Сибирское отделение; Кемеровский НИИСХ. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2006. — С. 142-147.

7. Лапшинов Н. А. Производство семенного картофеля на полях Кузбасса: метод, рекомендации / Н. А. Лапшинов, В. И. Куликова, Т. В. Рябцева; изд. перераб., доп. — Кемерово, 2009.-43 с.

8. Лапшинов Н. А. Мониторинг тлей - переносчиков вирусов картофеля в зависимости от места обитания и погодных условий Кемеровской области / В. И. Куликова, Н. А. Лапшинов, Т. В. Рябцева, В. П. Ходаева // Картофелеводство: результаты исследований, инновации, практический опыт: мат-лы науч.-практ. конф. и координа-

18

ционного совещания «Научное обеспечение и инновационное развитие картофелеводства» / под ред. Е. А. Симакова; Рос. акад. с.-х. наук, Всерос. НИИ картоф. хоз-ва. -М.,2008.-Т. 2.-С. 80-87.

9. Рябцева Т. В. Изучение популяций тлей на посадках картофеля в условиях Кузбасса / Т. В. Рябцева, В. И. Куликова // Картофелеводство: сб. науч. тр. Материалы координационного совещания и научн.-практ. конф., посвящ. 120-летию со дня рождения А. Г. Лорха / под. ред. Е.А. Симакова; Рос. акад. с.-х. наук, Всерос. НИИ картоф. хоз-ва. - М., 2009. - С. 240-244.

10. Куликова В. И. Воспроизводство оздоровленного материала картофеля в различных агроэкологических зонах Кузбасса / В. И. Куликова, Т. В. Рябцева, В. П. Хо-даева // Развитие научного наследия Н. И. Вавилова на современном этапе: мат-лы Междунар. науч. конф., посвященной 120-летию со дня рождения академика Н. И. Вавилова (Новосибирск, 19 дек. 2007 г.) / Россельхозакадемия. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 2009.-С. 131-139.

11. Лапшинов Н. А. Тли - переносчики вирусов в семеноводстве картофеля в условиях Кемеровской области: метод, рекомендации / Н. А. Лапшинов, В. И. Куликова, Т. В. Рябцева. - Кемерово, 2009. - 60 с.

12. Куликова В, И. Семеноводство картофеля на оздоровленной основе в условиях Кемеровской области / В. И. Куликова, Т. В. Рябцева // Актуальные проблемы современной индустрии производства картофеля. - Чебоксары: КУП ЧР «Аго-Инновации», 2010. - С. 87-92.

13. Рябцева Т. В. Вирусная реинфекция оздоровленного семенного картофеля в агроэкологических условиях Северной лесостепи Кемеровской области / Т. В. Рябцева, В. И. Куликова // Современные проблемы селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур: мат-лы Межунар. науч.-практ. конф. (пос. Краснообск, 1821 июля 2011 г.) / Россельхозакадемия. Сиб. регион, отд-ние СибНИИРС. — Новосибирск, 2012.-С. 147-156.

14. Куликова В. И. Применение ингибиторов вирусов при оздоровлении картофеля: метод, указания / В. И. Куликова, Т. В. Рябцева, Н. А. Лапшинов, Е. А. Иванова. - Кемерово, 2012. - 25 с.

15. Авторское свидетельство № 51018 от 28.12.2010 г. на сорт картофеля Танай. Авторы: Л. С. Аношкина, 10. А. Вершинина, А. Н. Горшкова, В. И. Куликова, Т. В. Рябцева (доля авторства 5 %), В. П. Ходаева.

16. Диплом Россельхозакадемии за лучшую завершенную научную разработку 2012 года «Биотехнология в оригинальном семеноводстве картофеля».

17. Авторское свидетельство № 55904 от 11.03.2013 г. на сорт картофеля Кеме-ровчанин. Авторы: Л. С. Аношкина, Ю. А. Вершинина, А. Н. Горшкова, В. И. Куликова, Т. В. Рябцева (доля авторства 5 %), В. П. Ходаева.

Подписано в печать 21.05.2013. Формат 60x84'/i6. Бумага офсетная № 1. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,2. Тираж 100 экз. Заказ № 162

Адрес издательства и типографии: ООО «Издательство «Кузбассвузиздат». 650043, г. Кемерово, ул. Ермака, 7. Тел. 8 (3842) 58-29-34, т/факс 36-83-77. E-mail: 58293469@mail.ru

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Рябцева, Татьяна Васильевна, Кемерово

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ КЕМЕРОВСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

04201360344 На правах рукописи

РЯБЦЕВА ТАТЬЯНА ВАСИЛЬЕВНА

ПРИЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ И КАЧЕСТВА ОЗДОРОВЛЕННОГО МАТЕРИАЛА В ОРИГИНАЛЬНОМ СЕМЕНОВОДСТВЕ КАРТОФЕЛЯ В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: кандидат с.-х. наук, доцент В.И. Куликова

Кемерово 2013

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Введение............................................................................ 5

Глава 1 Состояние изученности оценки приемов, повышения урожайности и качества оздоровленного материала картофеля.................... 10

1.1 Оздоровление картофеля методом культуры ткани................... 10

1.2 Вирусные болезни картофеля.............................................. 14

1.3 Тли - переносчики вирусов картофеля и их вредоносность......... 21

1.4 Реинфекция оздоровленного семенного материала картофеля...... 28

1.5 Мероприятия по защите картофеля от вирусных болезней........... 33

1.5.1 Селекция устойчивых сортов............................................. 33

1.5.2 Агротехнические приемы, снижающие распространение вирусной инфекции..................................................................................... 36

Глава 2 Условия проведения и методика исследований................ 39

2.1 Природно-климатические условия Кемеровской области.............. 39

2.2 Погодные и почвенные условия в годы проведения исследований ... 41

2.3 Схема опытов..................................................................... 53

2.4 Объекты и методика исследований.......................................... 56

Глава 3 Оценка ингибиторов вирусов при оздоровлении картофеля 60

3.1 Изучение влияния ингибиторов вирусов при вычленении меристем 60

3.2 Изучение воздействия ингибиторов вирусов на рост и развитие микрочеренков в культуре in vitro.............................................................. 62

3.3 Сравнительная оценка продуктивности микрорастений, полученных с использованием ингибиторов вирусов, при выращивании рассадных растений картофеля в полевых условиях........................................................... 67

Глава 4 Оценка меристемных линий картофеля, оздоровленных методом апикальной меристемы на хозяйственные, иммунологические и качественные характеристики.................................................................. 71

4.1 Оценка фенологических показателей, морфологических признаков оздоровленных растений........................................................................ 71

4.2 Оценка иммунологических характеристик оздоровленных сортообразцов и меристемных линий..................................................................... 76

4.3 Оценка продуктивности, хозяйственных и качественных характеристик оздоровленных меристемных линий.................................................... 78

Глава 5 Влияние естественного инфекционного фона, вирусоустойчи-вости сортов на продуктивность и качество оздоровленного материала, определение чистой фитосанитарной зоны в оригинальном семеноводстве картофеля в Кемеровской области....................................................... 88

5.1 Агроэкологическая зона северная лесостепь (п. Новостройка, Кемеровский район).................................................................................. 88

5.1.1 Учёт численности и видового состава тлей-переносчиков вирусов 88

5.1.2 Динамика распространения вирусной инфекции..................... 93

5.1.3 Продуктивность растений картофеля.................................... 97

5.1.4 Качественные показатели оздоровленного клубневого материала картофеля ......................................................................................... 101

5.2 Агроэкологическая зона - северная лесостепь (открытая часть, п. Мирный, Ленинск-Кузнецкий район)...................................................... 103

5.2.1 Учёт численности и видового состава тлей-переносчиков вирусов 103

5.2.2 Динамика распространения вирусной инфекции..................... 106

5.2.3 Продуктивность растений картофеля.................................... 107

5.2.4 Качественные показатели оздоровленного клубневого материала картофеля ........................................................................................ 109

5.3 Агроэкологическая зона - подтайга предгорий (п. 2-я Пристань, Мари-инский район)............................................................................... 110

5.3.1 Учёт численности и видового состава тлей-переносчиков вирусов 110

5.3.2 Динамика распространения вирусной инфекции..................... 112

5.3.3 Продуктивность растений картофеля.................................... 114

5.3.4 Качественные показатели оздоровленного клубневого материала картофеля ........................................................................................ 115

5.4 Определение чистой фитосанитарной зоны для выращивания оригинального семенного картофеля....................................................... 117

Глава 6 Определение достижения «критического порога» вредоносности тлей, в оригинальном семеноводстве картофеля......................... 120

Глава 7 Влияние сроков удаления ботвы на продуктивность и качество

семенного картофеля................................................................... 125

Глава 8 Экономическая эффективность комплекса приемов оздоровления и выращивания оригинального семенного картофеля................ 133

8.1 Экономическая эффективность применения ингибиторов вирусов при оздоровлении картофеля............................................................... 133

8.2 Оценка экономической эффективности сроков удаления ботвы при выращивании оригинального семенного картофеля............................... 134

Выводы........................................................................... 137

Предложения производству................................................ 140

Библиографический список................................................ 141

Приложения .................................................................... 164

Введение

Актуальность проблемы

Одним из приоритетных направлений в развитии картофелеводства в рамках реализации Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынка сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008 - 2012 гг. является развитие сельскохозяйственных культур. Для решения этой проблемы в картофелеводстве особо важное значение имеет налаживание производства гарантированного здорового материала, свободного от фитопато-генных вирусов [1].

Внедрение системы безвирусного семеноводства в сельскохозяйственных организациях Кемеровской области позволило увеличить урожайность картофеля с 17,6 т/га (1997 г.) до 20,6 т/га (2011 г.).

Отличительной особенностью современного оригинального и элитного семеноводства картофеля является широкое использование исходного материала, освобожденного (оздоровленного) от вирусных и других инфекций методами биотехнологии и клонового отбора с применением современных систем диагностики. Как показывает практика, даже в относительно благоприятных для выращивания климатических и фитосанитарных условиях, уже на первых этапах последовательного размножения оздоровленного исходного материала возникают серьезные проблемы в связи с быстро прогрессирующим нарастанием вирусной инфекции за счет новых заражений, что приводит к существенному ухудшению качества и быстрому снижению классности семенного материала в процессе его размножения в полевых условиях [2].

Вирусные болезни широко распространены на картофеле и наносят значительный ущерб отрасли, в период вегетации потери урожая могут достигать 40 %. Особенно опасны для семенного картофеля вирусные болезни, возбудители которых переносятся насекомыми. По мнению М. И. Жуковой (2000) именно видовой состав переносчиков определяет состав вирусных болезней [3].

По количеству и распространенности видов, способных переносить вирусы, тли занимают первое место среди всех насекомых - переносчиков вирусов. Главными переносчиками вирусов картофеля являются следующие виды тлей: Му-zodes persicae (зелёная персиковая тля), Aulacortum solani (обыкновенная картофельная тля), Macrosiphum euphorbiae (большая картофельная тля), Aphis frangulae (крушинниковая тля), Aphis nasturtii (крушинная тля), Acyrtosiphon pisum (гороховая тля), численность крылатых тлей значительно колеблется в зависимости от метеоусловий года. Определение наступления «критического порога» интенсивности лета тлей - переносчиков вирусов, имеет важную роль, в оригинальном семеноводстве картофеля, так в Голландии, Германии, Беларуси и Европейской части России критическим порогом считается 50 баллов, что эквивалентно 50 крылатым особей персиковой тли на один ловчий сосуд.

В Государственном реестре селекционных достижений имеются сорта картофеля с различной степенью устойчивости к вирусным болезням, как при визуальной оценке, так и при тестировании на скрытую пораженность [4].

Решающим фактором повышения урожайности и качества картофеля является: выращивание вирусоустойчивых сортов, здорового семенного материала, выполнение обязательных агроприемов способствующих снижению распространения вирусов, в частности раннее удаление ботвы.

В связи с вышеизложенным, изучение ряда приемов для повышения урожайности и качества оздоровленного семенного картофеля в оригинальном семеноводстве является актуальным и представляет научно - практическое значение.

Цель исследований. Оценка комплекса приемов, повышающих урожайность и качество оздоровленного материала в оригинальном семеноводстве в условиях северной лесостепи и подтайги предгорий Западной Сибири.

Задачи исследований:

- провести сравнительную оценку различных концентраций ингибиторов вирусов и выявить оптимальную для освобождения картофеля от патогенов в культуре in vitro;

- дать оценку меристемных линий картофеля, оздоровленных методом апикальной меристемы по хозяйственно-ценным признакам;

- провести мониторинг распространения тлей - переносчиков вирусов, определить зону с минимальной степенью инфекционной нагрузки;

- изучить поражаемость оздоровленного материала вирусами, определить устойчивость вновь созданных сортов картофеля к патогенам;

- определить продуктивность оздоровленного материала в зависимости от уровня инфекционной нагрузки и вирусоустойчивости сортов картофеля;

- выявить оптимальные сроки удаления ботвы, обеспечивающие высокое качество семенного материала картофеля;

- дать экономическую оценку изучаемых приемов.

Научная новизна Определены оптимальные концентрации ингибиторов вирусов для регенерации меристем: виразол (0,01 %), хитозан (0,1 %), интерферон (0,01 - 0,1 %). Выделены лучшие меристемные линии картофеля по иммунологическим и хозяйственно-ценным признакам. Изучена степень устойчивости внесенных в Государственный реестр селекционных достижений сортов картофеля к вирусам. Впервые в условиях северной лесостепи и подтайги предгорий Западной Сибири выявлена зона чистых фитосанитарных условий выращивания оздоровленного картофеля и определено достижение «критического порога» вредоносности тлей. Установлены оптимальные сроки удаления ботвы, обеспечивающие получение высокого урожая оригинального семенного картофеля соответствующего ГОСТу.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Оздоровление картофеля методом апикальной меристемы с применением химиотерапии позволяющее сократить сроки оздоровления. Лучшие меристемные линии включенные в банк здоровых сортов картофеля.

2. Северная лесостепь - чистая фитосанитарная зона выращивания оригинального семенного картофеля. Степень вирусоустойчивости сортов картофеля внесенных в Государственный реестр селекционных достижений.

3. Оптимальные сроки (16 - 20 августа) удаления ботвы, обеспечивающие

высокое качество и продуктивность семенного картофеля.

Практическая ценность исследований Обоснована эффективность применения ингибиторов вирусов (виразол, хито-зан, интерферон) при оздоровлении сортов картофеля позволяющих ускорить размножение в культуре in vitro и сокращение сроков оздоровления на 1 год. В условиях северной лесостепи Кемеровской области рекомендованы производству сорта картофеля устойчивые к патогенам, с оптимальным сроком удаления ботвы, обеспечивающий повышение посевных качеств и выхода стандартной семенной фракции в семеноводстве картофеля.

Реализация результатов исследований

Результаты исследований нашли отражение в рекомендациях: «Производство семенного картофеля на полях Кузбасса» (Кемерово, 2009), «Тли — переносчики вирусов в семеноводстве картофеля в условиях Кемеровской области» (Кемерово, 2010), «Применение ингибиторов вирусов при оздоровлении картофеля» (Кемерово, 2012). Полученные экспериментальные данные подтверждены результатами производственной проверки изучаемого комплекса приемов в ГНУ Кемеровский НИИСХ в процессе оригинального семеноводства, ЗАО Береговой (Кемеровской области), ЗАО Овощевод (Томской области).

Апробация работы

Основные положения диссертации доложены на заседаниях научно-методической комиссии и Ученого совета ГНУ Кемеровский НИИСХ (2003-2012), на научно-практической конференции «Адаптивные системы семеноводства» (г. Колпашево, 2007 г.), заседании проблемного совета по селекции и биотехнологии «Селекция сельскохозяйственных культур на устойчивость к абиотическим и биотическим стрессам» (г. Барнаул, 2008 г.), координационном совещании и научно-практической конференции посвященных 120-летию со дня рождения Л.Г. Лорха (г. Коренево, 2009 г.), семинаре «Проблемы и перспективы развития производства картофеля и овощей в хозяйствах Алтайского края» (г. Барнаул, 2010 г.), межрегиональной научно-практической конференции «Современные тенденции и перспективы инновационного развития картофелеводства» (г. Чебоксары, 2011 г.),

11 -ой международной селекционногенетической школе - семинаре «Современное состояние и приоритетные направления развития генетики, эпигенетики, селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур» (г. Новосибирск 2012 г.).

По данным материалам диссертации опубликовано 14 научных статей, в том числе три статьи опубликованы в рецензируемых журналах ВАК. Имеются авторские свидетельства на сорта картофеля Танай (доля авторства 5 %), Кемеровчанин (доля авторства 5 %). Диплом Россельхозакадемии за лучшую завершенную научную разработку 2012 года «Биотехнология в оригинальном семеноводстве картофеля».

Объём и структура диссертации

Диссертационная работа изложена на 195 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 8 глав, выводов, предложений производству, библиографического списка и 29 приложений. В работе имеется 22 таблицы и 44 рисунка. Библиографический список содержит 205 наименований, в том числе 16 на иностранном языке.

Диссертационная работа является результатом экспериментальных исследований, проведенных в 1999 - 2012 гг. выполненных автором самостоятельно или при его непосредственном участии. Работа выполнена под руководством к. с.-х. н., доцента Куликовой Валентины Ивановны, которой автор выражает искреннюю признательность и благодарность. Выражаю глубокую благодарность за организационную помощь в работе и консультационное содействие директору института к. с.-х. н., доценту H.A. Лапшинову, коллективам «отдела селекции и семеноводства картофеля», опорного пункта «Возвышенка», заведующей Мариинского сортоучастка Проненко Нине Артемьевне и всем сотрудникам института за помощь, оказанную в проведении исследований.

Глава 1 Состояние изученности оценки комплекса приемов, повышения урожайности и качества оздоровленного материала

картофеля

1.1 Оздоровление картофеля методом культуры ткани

В картофелеводстве применение биотехнологии связано с необходимостью повышения урожайности и качества клубней картофеля. Наряду с внедрением высокоурожайных сортов, улучшением технологии возделывания, приемов и способов защиты от вредителей и болезней современное картофелеводство предусматривает получение здорового семенного материала.

Ещё в 70-80 - ые годы прошлого столетия усилиями ВНИИКХ и ряда других научно-исследовательских учреждений были усовершенствованы технологические процессы и организационно-методические основы элитного семеноводства картофеля.

Впервые метод культуры верхушечных меристем для оздоровления растений от вирусов был предложен французским ученым Дж. Морелем. В 1955 г. Дж. Морель и С. Мартин с помощью этого метода получили картофель, свободный от вирусов X, А, Y [5].

Технология оздоровления и размножения семенного картофеля биотехнол-логическими методами применяется в России, Эстонии, на Украине, в Беларуси и других странах [6-11].

Широкое распространение получили методы оздоровления сортов с применением культуры меристемной ткани, а также многократных черенкований мери-стемных микрорастений, выращиваемых в стерильной пробирочной культуре с последующей посадкой их в теплицах и получением тепличных клубней. Получаемый таким образом меристемный материал постепенно стал основой для элитного семеноводства картофеля во многих регионах и хозяйствах [12-14].

Меристемная культура стала рассматриваться в качестве универсального метода не только для «очистки» от инфекции старых, давно находящихся в производстве и полностью зараженных вирусами сортов, но и для оздоровления но-

вых сортов, даже на стади�