Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Разработка методов оценки исходного селекционного материала лука репчатого на устойчивость к бактериальным и грибным болезням в Нечерноземной зоне России

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Кандоба, Алексей Викторович, Москва

' г ^ ' У

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК . ВНИИ СЕЛЕКЦИИ И СЕМЕНОВОДСТВА ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР

На нравах рукописи КАНДОБА Алексей Викторович

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ИСХОДНОГО СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ЛУКА РЕПЧАТОГО НА УСТОЙЧИВОСТЬ К БАКТЕРИАЛЬНЫМ И ГРИБНЫМ БОЛЕЗНЯМ В НЕЧЕРНОЗЁМНОЙ ЗОНЕ РОССИИ

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство

Диссертация fia сои екание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научные руководители:

академик МАИ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Самохвалов А. П.,

кандидат сел ьс кохозя й ственн ых наук Агафонов А. Ф.

МОСКВА 1999

Содержание Введение стр.

I. Обзор литературы

1.1. Значение культуры лука.........................................................7

1.2. Ботаническая характеристика и биологические особенности лука репчатого.......................................................................9

1.3. Распространённость и вредоносность болезней лука Репчатого.............................................................................11

1.3.1. Распространённость и вредоносность возбудителей серой гнили лука.........................................................................12

1.3.2. Патогенез и состав популяций возбудителей серой шейковой гнили...................................................................18

1.3.3. Распространённость и вредоносность бактериоза...................21

1.4. Сравнительная оценка методов создания искусственных

и естественных инфекционных фонов.....................................25

1.5. Анализ методов оценки лука репчатого на устойчивость

к болезням...........................................................................31

II. Условия, материалы и методы исследований

2.1. Место и агроклиматические условия проведения исследований.....................................................................................34

2.2. Методы выделения, идентификации, проверки патогенности и оценки возбудителей грибных и бактериальных гнилей

лука репчатого......................................................................39

2.2.1. Методы выделения, идентификации, проверки патогенности

и оценки возбудителей бактериоза лука репчатого.................39

2.2.2. Методы выделения, идентификации, проверки патогенности

и оценки возбудителей шейковой гнили лука репчатого..........41

III. Динамика развития и вредоносность болезней лука репчатого

3.1. Динамика развития, вредоносность шейковой гнили и бактериоза............................................................................44

3.1.1. Динамика поражаемости лука репчатого шейковой гнилью.......44

3.1.2. Динамика поражаемости лука репчатого бактериозом.............49

3.2. Вредоносность бактериоза и шейковой гнили...........................52

IV. Разработка ускоренных лабораторных методов оценки исходного селекционного материала лука репчатого

4.1. Изучение совместного развития возбудителей бактериоза

лука репчатого.....................................................................56

4.1.1. Изучение возможной совместной оценки лука репчатого на

устойчивость к шейковой гнили и бактериозу..........................58

4.2. Разработка метода оценки лука репчатого на групповую устойчивость к бактериозу......................................................61

4.3. Разработка метода оценки лука репчатого на устойчивость

к серой шейковой гнили.........................................................65

4.4. Разработка метода оценки лука репчатого на устойчивость

к бактериозу и шейковой гнили................................................69

4.5. Исследование корреляции между поражаемостью лука - севка

и лука - репки бактериозом и шейковой гнилью........................76

4.6. Методы создания искусственных инфекционных фонов для оценки лука репчатого на устойчивость к болезням....................81

4.6.1. Создание искусственного инфекционного фона для оценки и отбора лука репчатого на устойчивость к бактериозу...............81

4.6.2. Создание искусственного инфекционного фона для оценки и отбора лука репчатого на устойчивость к шейковой гнили........84

V. Влияние различных способов выращивания лука - репки и схема оценки лука репчатого на устойчивость к болезням.

5.1. Влияние различных способов выращивания лука - репки на развитие бактериоза и шейковой гнили....................................87

5.2. Схема оценки лука репчатого на устойчивость к болезням.........94

5.2.1. Схема оценки лука репчатого на устойчивость к бактериозу.....96

Выводы............................................................................97

Практические рекомендации..............................................101

Список литературы...........................................................102

Приложения.....................................................................119

Введение

Задачи по надёжному обеспечению страны продуктами питания и сельскохозяйственным сырьём требуют реализации всех резервов для дальнейшего роста урожайности и валовых сборов сельскохозяйственных культур.

Важную роль в решении этой задачи должны сыграть мероприятия по защите растений от вредителей и болезней. Над решением этой проблемы работают многие учёные и практики в различных странах мира, ими разрабатываются многочисленные приёмы профилактики и борьбы с вредными организмами.

Интегрированная система защиты растений должна представлять собой оптимальную комбинацию биологических, агротехнических, химических, физических и других методов против комплекса болезней и вредителей в конкретной эколого- географической зоне на определённой культуре, направленную на регулирование численности вредных видов до хозяйственно неощутимых количеств при сохранении деятельности полезных организмов (Фадеев, Новожилов, 1984).

Создание и внедрение в производство устойчивых сортов является одним из перспективных элементов интегрированной системы защиты растений. Блестящее обоснование роли устойчивых сортов дано основоположником учения об иммунитете растений академиком Н.И. Вавиловым. Он указывал, что среди мер защиты растений от разнообразных заболеваний, вызываемых паразитическими грибами, бактериями, вирусами, а также различными насекомыми, наиболее радикальным средством борьбы с болезнями растений является введение в культуру иммунных сортов (Вавилов, 1935).

Возбудители болезней имеют сложную и весьма совершенную внутривидовую и популяционную структуру, обеспечивающую их адаптацию к условиям среды. При введении в производство нового

сорта сначала, как правило, отмечается депрессия возбудителя. Исключение составляют микроочаги, которые накопившись в достаточном количестве, могут вызывать проявление симптомов болезни. В результате мутационных и адаптационных процессов депрессия сменяется фазой расселения возбудителя. Если сорт не защищен эффективными генами устойчивости, то наступает фаза массового размножения (Гусева, 1986).

Вопросы селекции устойчивых к патогенам сортов различных культур постоянно находятся в центре внимания сельскохозяйственной науки. Однако защита растений от патогенов большей частью идёт по пути уничтожения болезнетворных агентов с помощью пестицидов или же создания сортов, устойчивых к одному патогену, комплексу возбудителей ( Балашова, 1988).

Для стабилизации устойчивости растений к болезням возможны два пути: иммунологически обоснованная сортосмена и создание сортов со стабильной длительной устойчивостью. Создание устойчивых к болезням сортов комплексный труд, включающий иммунологические, генетические, физиолога- биохимические и другие исследования (Зарубина, Гусева и др., 1988).

Достижения последних лет в области иммунитета растений позволяют говорить о том, что наиболее эффективным методом в борьбе с болезнями и вредителями является создание сортов, устойчивых к заболеваниям. Однако, трудности в нахожденнии иммунных форм среди огромного коллекционного материала, поражаемость растений не одной, а несколькими болезнями, длительность селекционного процесса сдерживают темпы работ в этом направлении. Поэтому, разработка ускоренных и надёжных в применении методов оценки исходного селекционного материала на

комплексную устойчивость к болезням и вредителям, приобретает большое практическое значение.

Вышеизложенное дало возможность определить цель диссертационной работы - научно обосновать и разработать методы оценки исходного селекционного материала лука репчатого на устойчивость к грибным и бактериальным заболеваниям в условиях Нечернозёмной зоны России.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Изучить вредоносность болезней в период вегетации и во время хранения.

2. Изучить тип взаимоотношений между патогенами, вызывающих бактериальные и грибные гнили.

3. Разработать методические основы ускоренной оценки исходного селекционного материала на устойчивость к грибным и бактериальным заболеваниям.

4. Разработать методические принципы создания полевого инфекционного фона для оценки лука репчатого на устойчивость к болезням.

5. Изучить влияние различных способов выращивания лука-репки на развитие болезней.

Эти основные положения представляются к защите. Они являются новыми и актуальными, отвечающими запросам современной селекции.

Научная новизна работы. Изучены типы взаимоотношений между патогенами, вызывающими грибные и бактериальные гнили лука репчатого в условиях центральных районов Нечернозёмной зоны России.

Разработаны лабораторные методы оценки лука репчатого на групповую устойчивость к бактериозу, а также на комплексную устойчивость к бактериозу и шейковой гнили. Разработаны способы создания искусственных инфекционных фонов для оценки на устойчивость к наиболее вредоносным болезням лука репчатого в период хранения.

Выявлена возможность сокращения потерь и снижение заболевания путём выращивания лука-репки в однолетней культуре.

Практическая значимость работы. За период 1996 -1999 гг. на основании результатов экспериментальных исследований разработаны методы оценки лука репчатого на устойчивость к бактериозу и шейковой гнили, а также методы создания искусственных инфекционных фонов для более жёсткой оценки лука репчатого к болезням.

Выращивание лука - репки в однолетней культуре способствует сокращению селекционного процесса, а также оздоровлению селекционного материала.

Разработана схема оценки и отбора исходного селекционного материала лука репчатого на комплексную устойчивость к бактериальной и шейковой гнилям, позволяющая ускорить селекционный процесс.

Выделены новые сортообразцы и формы лука репчатого с наименьшей восприимчовостью к бактериозу и шейковой гнили, которые включены в селекционный процесс для создания сортов и гибридов.

1. Обзор литературы.

1.1 Значение культуры лука.

Лук репчатый (Allium сера L, семейства Alliaceae)- многолетнее травянистое растение - одно из древнейших овощных культур, широко

распространённое почти на всех материках земного шара (Ершов, 1973; Воробьёва 1980; Алексеева 1982).

В пищу лук используют в свежем, вареном, жареном виде, он незаменим для приготовления и ароматизации самых разнообразных блюд ( Воробьёва, 1980).

Более ценен л питательном отношении зелёный лук, который содержит в себе много белков и является хорошим диетическим продуктом.

По данным Института питания Академии медицинских наук на каждого человека в среднем должно приходиться около 7 кг лука в год, а фактически норма потребления его в отдельных районах страны превышает 10 кг (Ершов, 1973).

Лук содержит большое количество сахара, минеральных солей, белков, эфирных масел и комплекс витаминов: А, В-<, В?, В3, С, Р, РР, а также витамин Н ( биотин ). В его состав входят красящие пигменты, глюкозиды, кверцетин и протокахеновая кислота. В золе лука находят 18 элементов. Особенно много витамина С в листьях лука, в 100 г зелёного лука содержится до 35мг..( Алексеева, 1982 }.

В луке имеется незначительное количество лимонной и яблочной кислот (Алексеева, 1960 ).

Особенно ценен пук наличием эфирных; масел и биологически активных веществ - витаминов и фитонцидов. Поэтому он ещё в глубокой древности -употреблялся- в пищу -человеком { Кюз,, Врожейт, 1936; Зеленин, 1975 ].

Эфирные масла -обусловливают острый вкус лука и его специфический запах. В зависимости от остроты вкуса сорта репчатого луш. деият на острые, шлуострые « сладкие, тисшатные ( .Ершов, Казакова, 1967; Иванова, Соболева, 1980 ).

Лук всегда -использовался-- как- лечебное средство в народной медици-не. Лечебные свойства луку придают,- имеющиеся в нём антибиотические вещества - фитонциды. Фитонциды лука обладают бактерицидным, противотрибным и противоглистным действием. Благодаря высокой фитонцидной активности лук используют как биологическое средство защиты, других растений: i настой из лушвой чешуи уничтожает тлю и клеща; опрыснутая им морковь лучше хранится (Девятова, 1972; Алексеева, 1982; Серёгина, .1993 ).

Сухую чешую лука можно использовать при хранении свежих огурцов и моркови ( Иванова/ Соболева, 1980 ).

Современной медициной установлено, что луковый сок способен растворять почечный песок и камни. В народной медицине печёными луковицами лечат фурункулы и нарывы, лук применяют как мочегонное и противоцинготное средство. Выявлена способность лука понижать содержание сахара в крови, из луковиц был выделен ирепарат манит; который употребляют больные диабетом.

Научной и жизненной практикой доказано, что люди не употребляющие в пищу овощи, в том числе лук, страдают различными болезнями ( Воробьёва, 1980),

1. 2. Ботаническая характеристика ибиопошческиеособенности лука репчатого.

По ботанической классификации лук репчатый принадлежит к семейству луковых { АШаееае), роду луков ( Allium L.), объединяющему свыше 600 видов растений, около 200 произростают на территории нашей страны.

Лук - многолетнее: растение^ образующеев первый год вегетации орган с запасом питательных веществ ( луковицу ), а на второй-генеративные органы и семена.

Морфологические особенности растения лука репчатого довольно подробно описаны рядом авторов- ( Алексеева, 1960; Эдельштейн, 1962; Казакова, 1975,1978),

Луковица состоит из укороченного стебля ( донца ) от нижней стороны которого отходят корни, а на верхней стороне расположены вегетативные и генеративные почки, прикрытые сочными чешуями.

о

Лук - холодостойкое растение. Семена прорастают при +3...+4 С,

оптимальная же температура роста растений находится в пределах

о о

+20...25 С. Всходы лука переносят заморозки -2 -3 С. С возрастом

устойчивость растений к низким температурам повышается. Высока устойчивость к неблагоприятным условиям осенне - зимне - весеннего периода и у луковиц (Реймерс, 1959).

В то же время, повышенные температуры необходимы луку репчатому в период формирования и созревания луковиц, при этом ускоряется отток питательных веществ в луковицу из листьев и усыхание последних ( Brewster, 1977).

Во многих монографиях лук репчатый характеризуется как влаголюбивое растение ( Реймерс, 1959; Алексеева, 1960, 1982; Казакова, 1978; Jones, Mann, 1965). Особенно много влаги необходимо в первой половине вегетации, когда идёт интенсивный рост вегетативной массы и формирование луковицы. Вместе с тем в период созревания луковицы влаги требуется уже меньше, а вот в конце вегетации она даже вредна (Воробьёва, 1980).

У лука репчатого есть ряд уязвимых мест: это и небольшая масса семени, и медленное его проростание, и поверхностная, с малым разветвлением корневая система, и пучок прямых, коротких листьев с недостаточной ассимиляционной поверхностью. Всё это не способствует конкурентноспособности растений лука в борьбе с

сорняками, особенно на ранних стадиях роста ( Эдельштейн, 1962; Hewson, Roberts, 1971; Brewster, Salter, Darby, 1977), а также приводит к тому, что для получения максимального урожая необходимо создать высокий уровень концентрации питательных веществ в почве при достаточном количестве влаги ( Ершов, 1977; Воробьёва, 1980; Nye, Brewster, Bhat, 1975; Greenwoord, Cleaver, Turner, 1976J.

После созревания луковицы наступает период относительного покоя, который зависит от природы сорта и условий хранения. У острых сортов он дольше , чем у полуострых и сл адких ( Реймерс, 1959):.

В период зимнего покоя в луковицах происходит ряд физиологических и морфологических изменений, в результате которых формируются генеративные органы растения- зачатки цветоноса и соцветия { Генкель, 1967). Но, чтобы такие изменения имели место, необходим определённый температурный режим, который воздействует на луковицы в период покоя.

Лук репчатый относится к ксеногамным растениям, то есть перекрёстно опыляемым с помощью пчёл, различных мух и других насекомых, характеризуется сильно выраженной протерандрией-явлением, когда пыльца созревает раньше, чем рыльце пестика (Триппель, 1982 ).

1. 3. Распространённость и вредоносность болезнй лука репчатого.

Среди овощных культур репчатый лук занимает одно из первых мест по объёмам закладки на длительное хранение как для продовольственных, так и для семеноводческих целей. Однако, значительная часть луковиц гибнет в период хранения. Эти потери возникают вследствие несоблюдения агротехнических требований к возделыванию культуры, травмирования луковиц при уборке и

транспортировке, нарушении режимов хранения, а также вследствии восприимчивости сортов и гибридов к наиболее вредоносным болезням,

Луковиц