Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Создание исходного материала для селекции озимой ржи на устойчивость к выпреванию в Северо-восточной части Нечерноземной зоны России

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Создание исходного материала для селекции озимой ржи на устойчивость к выпреванию в Северо-восточной части Нечерноземной зоны России"

РГОРОССЙЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СЕВЕРО-ВОСТОКА имени Н. В. РУДНИЦКОГО

На правах рукописи

ШЕШЕГОВА Татьяна Кузьмовна

УДК 633.13.631.52

СОЗДАНИЕ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА

ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ОЗИМОЙ РЖИ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ВЫПРЕВАНИЮ В СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ РОССИИ

(06.01.05 — селекция и семеноводство)

АВТОРЕФЕРАТ

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1993

Работа выполнена в научно-исследовательском институте сельского хозяйства Северо-Востока им. Н. В. Рудницкого в 1988—1992 гг.

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор В. Д. Кобылянский.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор 3. В. Абрамова; кандидат биологических наук Н. Г. Пугач.

Ведущее учреждение: Кировский СХИ.

Защита состоится « » 199 г. в часов

на заседании Специализированного совета К.020.18.01 по присуждению ученой степени кандидата наук во Всероссийском научно-исследовательском институте растениеводства им. Н. И.1 Вавилова по адресу: С.-Петербург, ул. Большая Морская (Герцена), 44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства им. Н. И. Вавилова.

Автореферат разослан « » 1993 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, доктор с.-х. наук

Е. В. Мажоров

ОБЩАЯ ХАРАКГЕРЖ1ИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Озимая рожь на Северо-Востоке Нечерноземья России является основной продовольственной культурой. Ее посевные площади здесь прзвшапт 1,5 млн.га. Одной из наиболее актуальных в этой зоне является проблема зимостойкости, которая тесно связана с устойчивостью к выпревании. Потери уро.тая озимой р.та от выпревания достигают в этом регионе, по данным А.И.Золотарева (1979) 20-23?' и 17% -по сведениям Л.И.Кедровой (1986), нередки случаи полной ги-• бели посевов на больших площадях.

Главная роль в повшении устойчивости озимой ржи к выпревании, несомненно, принадлежит селекции. Вместе с тем в самой природе выпревания еще много неясного. И прежде всего, нет единого мнения о причине выпревания. Выяснение ее облегчило бы задачу выбора исходного материала и методов селекции. Мировая коллекция сортов озимой ржи не располагает образцами, абсолютно устойчивыми к выпревания. Это затрудняет изучение природы этого явления применительно к задачам селекции и значительно удлиняет процесс создания высокоустойчивых сортов озимой ржи. Среди причин, вызывающих выпре-вание в литературе обсуждаются метеорологические, физиологические и фитопатологические.

Наши многолетние наблюдения показывают, что выпревание всегда сопровождается плесневекием и загниванием пораженных растений, что весьма характерно для грибных белезней.

В связи с этим существует необходимость выяснения роли грибной инфекции в выпревании посевов озимой ржи и обоснования методов генетико-селекционного решения проблемы устойчивости.

Дели и задачи исследований. Осковяой Целью нашей работы являлось уточнение причины выпревания озимой ржи. Обоснование принципа подбора исходного материала и его использование в селекционной работе при создании устойчивых сортов.

При этом были поставлены следующие задачи: I. Выяснить роль возбудителей снежной плесени и склеротинии в выпревании озимой ржи в условиях Северо-Востока Нечерноземья России.

а

2. Установить вредоносность этого явления в регионе.

3. Изучить характер наследования устойчивости к выпревайив.

4. Провести оценку исходного материала на искусственном фоне возбудителей снежной плесени (Fusarium nivale (ïr.) Ces., Fusarium cuIaoirun(W.G.£ru)Saccj. Выделить наиболее устойчивые сорта и формы из мировой коллекции и местного селекциЬнного материала.

Ö. Создать на основе выделенных сортов и форы ржи эффективные источники, пригодные для использования в селекции на устойчивость к выпреванию. б. Изучить хозяйственную и биологическую ценность источников устойчивости к выпреваниа.

Научная новизна исследований. Впервые в естественных природных условиях выявлено значение патогенов Fusarlwa nival» (Fr.)Ces. .Fusarium culmorun ( W.G.Saw)Saoc , и Sclerotinia ge aminaarua Bien, в выпревании озимой ржи. Выяснено изменение интенсивности проявления выпревания в зависимости от величины инфекционной нагрузки этих патогенов.

Для оценки информативности л значимости факторов выпре-вание озимой ржи впервые были использованы результаты ыного-факторнсго дисперсионного анализа. Показана доля сорта, величины инфекционной нагрузки и их взаимодействие в общей изменчивости признака устойчивости.

Выяснена степень вредоносности выпревания в условиях Северо-Востока Нечерноземья России. Изучена сопряженная изменчивость показателей продуктивности растений при равной степени поражения. Установлено, что при оценке и отборе на устойчивость к выпревании необходимо учитывать степень поражения растений снежной плесенью и склеротинией и их регене-рационную способность.

Впервые в условиях Северо-Востока Нечерноземья России изучено 120 образцов озимой ржи, характеризующиеся как устойчивые к снежной плесени и былревашш в коллекции ВИР, а также 4760 обра«цов Местного селекционного материала. Получена более полная и объективная характеристика исходного материала по устойчивости к выпревши» при их оценке на искусственном инфекционном фоне.

; Показана эффективность многократных непрерывных отбо-. ров на жестком инфекционном фоне высоноустойчивых к снежной

плесени генотипов из популяций сортов и гибридных потомств. Установлена высокая эффективность вовлечения их в гибридизацию при создании исходного материала, устойчивого к выл-ревашю.

Выявлены и содаиы источники высокой устойчивости к выпреваниа, сочетающие это свойство с другими хозяйственно-ценными признаками: высокой продуктивностью и толерантностью к другим наиболее вредоносным болезням.

Изучен характер наследовел ил устойчивости к выпрева-

шш.

Практическая ценность. В популяциях сортов и фоум озимой р:ки выделены генотипы с высокой устойчивостью к снежной плесени. Предложена методика создания на их основе исходного материала, устойчивосго к Еыпреванио. Получено 15 образцов озимой ржи, достоверно превышающих исходную форму и зимостойкий стандарт Вятка 2 по устойчивости к выпреванию. Созданы гибриды: Чулпан х 3 Вятка 2 F^i Радзиыа х 3 Вятка 2 F^; 2 Сорно-полевая (к-7747) х Кировская Ь9 Fg» 2 Местная (к-11039) х Кировская 89 Р2. отличающиеся от родительских форм и стандарта Вятка 2 более высокой устойчивостью к вып-

nrt iTYrtn I ж rmnn-\rirmValir\nrril-lA ГТл TTVTiaiJUííO_r\ft-*\nri Т ft t ШПТЧГПТ flonn.'

i

.AL

I

^работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, се..!и глав, выводов, практических рекомендаций, списка литературы и приложения. • Текст изложен на 16i -С, машинописи и иллюстрирован 19 таблицами, 7 рисунками ир "таблиц приложений. Список использованной литературы содержит 249 источников, в том числе ЪН на иностранных языках.

- Условия, материал к методы исследований. Работа проводилась в лаборатории селекции п первичного семеноводства озимой рам НКИСХ Северо-Востока' им.Н.Б.Рудницкого в период с 1988 по 1992 гг. Климат места проведения исследований умеренно континентальный с продолжительной многоснежной зимой и умеренно теплым летом. Снег часто выпадает на непро-мерзшую почву, глубина снежного покрова изменяется по годам от 50 см до 100 см и более, а продолжительность его залегания составляет 130-1 ЬО дней, симы относительно теплые с частыми оттепелями. Глубина промерзания почвы' в годы исследований ий превышала 30 см,, а температура почвы на глубине узла кущения была в основном на уровне 0 ... -4°С. Таким образом-, метеоусловия в годы проведения опытов способствовали выпреванию посевов озимой ржл.

Материалом исследований является набор сортов и дикорастущих форм озимой ржи в количестве 120' образцов коллекции йИР и 4760 образцов -селекции 'НИИСХ Северо-Востока.

Экспериментальные исследования осуществляли путем постановки полевых опытов по изучению коллекции, гибридного и селекционного материала на естественном и искусственном инфекционном фоне грибов P.nivale (Fr.)Cee. , F.culmorum . (W.G.Sm.) Saco, подбора пар для скрещиваний и проведения, контролируемых скрещиваний.

Учетная площадь делянок в различных питомниках изменялась от 0,5 м*- до Ï. м"" и 10 м - в конкурсном сортоиспытании. Ловто^ность 1-5 кратная при систематическом и рендо-мизированном размещении делянок.' ■

В качестве стандартов использовали районированные сорта: Вятка к, Дымка, Крона. Стандартом по устойчивости к '•выпреванию был зимостойкий сорт Вятка 2.'

Устойчивость к выпреванию устанавливали в соответствии со шкалой Международного классификатора СЭЗ piда Se cale

б

(1984) по проценту сохранившихся растений после поражения снежной плесенью и склеротинией. Для учета эаражзнности и изреженности посевов в связи с их гибелью от выпревглия с осени подсчитывали все растения на делянках, а весной -сохранившиеся растения.

Дифференциацию образцов ржи по устойчивости к вылре-ваниа проводили на основе следующих критериев: высоксус-тойчивый образец - отрастание растений 31-100%', устойчивый - 61Ч30&; среднеустойчивый - 41-60$; слабоустойчивый - 2140% и неустойчивый - менее Zl%.

При оценке изучаемого материала на устойчивость к снежной плесени и склеротинии, вьзиваацих выпреваниа посевов озимой ржи использовали следующие показатели: поражение растений, характеризующее процент порайонных растений на делянке и степень развития болезни, отражающее степень поражения растений в баллах или процентах. Учет поражения и степени развития болезни проводили сразу после схода снега, а отрастание - через недели .после начала весенней вегетации. При оценке развития болезни использовали б- ' бальную шкалу В.К.Неофитовой (1976).

При выяснении роли грибной инфекции в выпревании посевов озимой ржи ставили модельный опыт, задача которого заключалась в легальном изучении фитопйтологического фактора вылревания. С этой целью создавали условия для максимально возможного ослабления и усиления действия грибов P.nivale, F.culnorua и Д.Sclerotinia на растительный организм. Усиление действия грибной инфекции основывалось на повышении инфекционной нагрузки путем создания искусственного инфекционного фона (Неофитова В,К., 1976), а также заражения семян и растений (Бенкен A.A., Хрустовская В.Н., 1977).

Ослабление влияния инфекции заключалось.в обеззараживании источников инфекции (почвы раствором формалина за месяц до посева и семян - термической обработкой и протравливанием байтаном-универсалом - 19,öS с.п.)» а также осеннем опрыскивании вегетирукицих растений фундазолом -50% с.п.

Вредоносность выпревания определяли в зависимости от степени поражения растений по .снижению продуктивности и изменению продолжительности вегетационного периода^

Хозяйственную и биологическую ценность исходного материала изучали в соответствии с методикой государственного сортоиспытания (1971) и методическими указаниями ВИР (I9QI). •

Обработка экспериментальных данных проведена методами вариационного, корреляционного и десперсионного анализов по Б.А.ДоспеХову (1974).

Количественную характеристику характера наследования осуществляли с помощью показателя доминирования — Нр ( У. ' í>«fcr, Е.Егсу , I9&6).

• РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ .

ВЛИЯНИЕ ГРИБНОЙ 1ЩФЕКЦИИ-НА ШПРЕВАНЖ ОЭЖОИ РЖИ

С цельп уточнения причинно-следственных отношений между степенью развития фуэариоэно-склеротиниозной инфекции и зимней гибели растений озимой ржи от выпревания в период с 1990 по 1992 гг. закладывали многофакторный полевой опыт, схема которого представлена в таблице I.

В результате исследований установлено, что повышение инфекционной нагрузки грибов P.nlvalc , P.culnorua и в. groainearusi увеличивает гибель посевов от выпревания и наоборот, ослабление влияния инфекции уменьшает степень поражения растений и их гибель при перезимовке.

В результате термического обеззараживания семян более чем в 3 раза, по сравнению с инфицированными семенами снизилась степень поражения обоих сортов, а способность растений к отрастании возросла с 57 до 9Ь% у сорта Вятка Z и с 35 до 77 - у Вику. Подобнар тенденция сохранялась и на инфекционном фоне, где отсутствие первоначальной семенной инфекции почти в 2 раза увеличило отрастание растений: с 38 ■ до 62Й (Вятка 2) и с 20 до Ш (Вику).

Результаты протравливания семян байтаноы-универсалом в целом согласуется с данными термического обеззараживания, что указывает на Высокую эффектибность этого мероприятия в системе пмер борьбы с выпреванием.

Наилучшие результаты по устойчивости к выпревайте по-•лучены наши при комплексной защите посевов от действия грибной инфекции (обеззараживание почвы и семян и обработка посевов фундазолом). В этом случае. 2/3 растений сорта

Вятка 2 и почти половина посева высоковосприимчивого сорта Вику не имели признаков поражения. Часть растений на делянках все же была поражена, но развитие болезни было крайне низким (18% и 32%), что обеспечило практически их полную сохранность (88^ и 100^). Аналогичные результата получены в варианте с протравливанием семян.

- Таблица I.

Влияние грибной инфекции на внпревание озимой ржи . (1990 ... 1992 гг.)

Вариант

Сорт

Обеззараженный Инфекционный

-----' фен ----- - ■-■•■ -

з> « tÄ a>

а> t/Z к о я

<u • 3 к 0) « X

X S к X s я tsl

0) н а: E« о H ж

К • к т OTi» g-ftl s о о

«WI р. m о 3 а ä OS Pl tu о g <ч <a Pi

о Ен о do H

В PiO О в Pio о

Термическое обеззараживание семян

Протравливание семян байтаном-универсалом

Термическое обеззараживание семян + обработка посевов фундазо-л ом

Протравливание семян байтаном-универсалом + обработка посевов Фундазолом

Заражение семян F.nivale (Er.) Ces., r.culmorun

Заражение растений Sclerotinia graminaarum iion.

Вятка 2

Вику

Вятка 2 Вику

Вятка 2 Вику

Вятка 2 Вику

Вятка 2 Вику

Вятка 2 Вику

79

65

SI 84

30 64

53 69

100 100

100 100

26

35

55 58

21 31

63 92

95 100

77 100

99 100

79 100

18 100 78 32 88 95

100 88

77 94

57 100 35 100

92 40 100 96 14 100

71 -62 86 ,34

69 78

30 41

34 44

86 94

97 9й

66 47

90 63

92 69

38 20

39 10

НСР,

0,5

1,49 3,70 5,05

Инфицирование семян фузариозными грибами привело к одинаково

»

высокой степени поражения сортов и слабому их отрастанию на обоих фонах. А действие двойного инфекционного фона (почвенного и семенного) оказалось более вредоносным. Отрастание растений после поражения было крайне низким (203! и 3836).

Заражение растений суспензией спор гриба показало еще более губительное действие, чем фузариозные грибы. При анализе пораженных растений было установлено, что гриб чаща всего поражает Центры новообразования и регенерации органов, вследствие чего растение не отрастает. При 100% поражения растений развитие болезни было очень высоким независимо от величины почвенной инфекции, Отрастание после поражения даже у сорта Вятка 2 не превышало 40$, а посевы высоковослрйиычивого сорта Вику практически полностью погибли. Результаты исследований показали, что на фоне слабого действия грибной инфекции значительно сглаживается, генетические различия сортов по степени устойчивости к вдпрева-нию. Например, сорт Вику, который в наших условиях практически не зимует, при проведении защитных мероприятий показал высокую устойчивость к выпреванию.

Результаты статистической обработки подученных данных подтверждают приоритетную роль фузариоэно-склеротиниоэной инфекции при выпрерании. Установлено, что поражение растений и уровень развития болезни зависят в основном от воли-чины инфекционной нагрузки (почвенной и семенной), Доля этого фактора в поражении растений составила 70,1Й, а в развитии болезни - 66,7% (рис.1). Причем доля семенной инфекции существенно превышала значимость почвенной. Анализ влияния почвенной инфекции показал относительно высокую долю этого фактора (33,1?) только в поражении растений. Поэтому мы предполагаем, что создание искусственного инфекционного фона способствует заболеванию на начальном этапе патологического процесса: при контакте патогена с субстратом и начале проявления болезни. А степень поражения определяется в основном уровнем зараженности семян. Выявлена невысокая доля сорта в поражении растений (12,6$) и развитии болезни (17,155) и существенная его роль (Ы,1#) при отрастании растений.

Учитывая вышесказанное, в селекции на устойчивость х кылрованию на Северо-Востоке Нечерноземья России следует ориентироваться на способность растений к отрастанию и по-

Рисунок I.

Влияние различных Факторов в изменчивости выпре падая ^ Ч ..ем»

Пораженке

■ _ ^ц- по </ы нна Л -- ии^екциИ

лучению толерантного потомства

Отрастание

инфекций

Их починила

Развитие бблозни

С НН&ХЦЛ* я ГоГ'Т.К

—шлгнна » итчкц ¿ь

| } - иемч геюыр ч'"' к

■ .ВРВЛОЮСНОСТЬ ВДПРЕВАНИЧ "03ИМ0> :РЖИ

Большинство исследований по изучению вредоносности игп-ревания были проведены без учета количества и качестг-а урож жал от степени поражения растений. Креме того, изучение структурных изменений элементов продуктивности в связи с выпревакием и выявление наиболее вариабельных признаков представляется нам достаточно актуальным.

Вредоносность выпрева/шя проявилась в значительном снижении (на 19432$') продуктивности растений и удлинений (на I-3 дня) вегетационного периода.

Четко прослеживалась тенденция к ухудшении г?сох показателей продуктивности па мера увзли-чения степени поражения. При минимальной порайонности расташР отмочена наибольшая продуктивность у сортов: 40о т/и*- и' 375 г/м4*. Прч 'уровне развития болезни 90^ продуктивность снизилась до К>0 гД»2 и

68 гАА

Наибольшей изменчивость,э при этом отличались продуктивная кустистость и густота продуктивного с^гилсстоя. Изменчивость* репродуктигаых органов (колосков и серен к колосе), а также крупность зерна харантеризоголнсь' слпСой и срэд'гоГ степенью независимо от средой.« факторег л генотипа.

Корреляционный й рсгрееспочипЯ а;¡или.? шк!» тг.с.окозна-

чимыа связи между выпреванием и элементами продуктивности. Тесно коррелирует у обоих сортов продуктивная кустистость с поражением (»=-0,65 - Вятка 2; г=-0,о8- Вику) и степенью поражения растений (г=-0,79 - Вятка 2; »-0,73 - Вику). Что касается репродуктивных органов (колосков и зерен в колосе), продуктивности колоса и массы 1000 зерен, то корреляция здесь от средней до слабой. Данное обстоятельство указывает на невысокую взаимосвязь этих признаков с интенсивностью шпревания.

Установлена тесная связь мееду развитием болезни и продуктивностью: г=-0,67 (Вятка 2);г=-0,В0 (Вику); степенью отрастания и продуктивностью: г=0,68 (Вятка 2), г=0,78 (Вику) и средняя - между поражением растений и продуктивностью: г=-0,44 (Вятка 2)^ =-0,Ь5 (Вику). Корреляционный анализ выявил, что наличие пораженных растений имеет менее значимые связи мзщу элементами урожая, чем уровень развития болезни. Иными словами, даже 100Й поражение растений еще не определяет величину урожая. В большей степени продуктивность и элементы нее составляющие зависят от уровня развития болезни и отрастания растений.

НАСЛ1ЗД0ВАИШ УСТОЙЧИВОСТИ К ВШРЕВАНДО

Сведения о наследовании данного признака у озимой ржи ограничены и весьма противоречивы. Большое разнообразие сортов с различным генотиличесним проявлением свойства устойчивости к выпреванию свидетельствует о том, что ему присуща ярко, выраженнал наследственная обусловленность (Кобылянский В.Д., 1982).

В целях дальнейшего изучения характера наследования устойчивости к выпреванию был проведен анализ гибридного потомства Рр В изучении находились гибриды, полученные от скрещивания различных по устойчивости к выпреванию сортов озимой ржи - всего 14 гибридных комбинаций. Изучение наследования устойчивости к выпреванию показало, что гибриды первого поколения приближаются к уровню лучшего из родителей. Это указывает, что данный признак в большинстве своем проявляет себя как доминантный. Большая вероятность.получения устойчивого исходного материала возможна при насыщающих скрещиваниях. При этом проявление данного свойства у гибридов зависит

от генотипа вовлекаемых в гибридизацию родительских компонентов, При скрещивании различных по устойчивости к выпреванию сортов озимой ржи были обнаружены сбалые реципрохные различия. Б комбинациях, где в качестве опылителей использовали устойчивые к выпреванию сорта Вятка 2 и Ьсищаивг taueгn повышалась устойчивость гибридного погоиства. В случае вовлечения в гибридизацию высокоустойчивых к снежной плесени генотипов степень восприимчивости исходных родительских сортов и использовании их в качестве отцовского или материнского компонента существенной роли, не играют.

ИЗУЧЕНИЕ ГШЖВДА ОЗИШЙ ЕМ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ВЫПРЕВШИЙ

Эффективность использования искусственного инфекционного фона. Несмотря на то, что выпревание озимой ржи ежегодно наблюдается в условиях Северо-Востока Нечерноземья России, степень проявления и возбудители его обуславливающие сильно меняются по годам. Поэтому существенное различие в проявлении биотических и абиотических факторов снижает дифференциацию образцов по устойчивости к выпреванию и не позволяет объективно оценить исходный материал. Этого можно избежать при создании исвкусственного инфекционного фона.

За годы исследований поражение стандарта Вятка 2 на ес-тесственном фоне было в среднем 79SS.it ЮСЙ - на инфекционном. Степень поражения растений изменялась, соответственно, с 48,6^до 81,0;». Амплитуда изменчивости по отрастанию растений составляла 63% <инфекционный фон) и 82,(естественный фон). Коэфициенты вариации (%) по поражению растений развитию болезни и отрастанию были следующие: 1,54; 4,02; 6,60 (инфекционный фон) и, соответственно, 13,86; 24,6; 10,96 (естественный фон). Следовательно,, искусственный инфекционный фон ежегодно был равномерно жестким, что очень важно для объективной оценки изучаемого материала. За период с 1989 по 1992 гг. на искусственном инфекционном фоне изучено 120 образцов из коллекции 8ИР и 4780 образцов • местного селекционного материала. При этом не выявлено абсолютно устойчивых сортов и форм озимой ржи.'Но обнаружено большое разнообразие исходного материала по степени поражения и отрастания и большая генетическая изменчивость по. этим признакам на внутри- и -межпопуляционноы уровне. Это

позволило нам с высокой эффективностью проводить отборы непораженных и слабопораженных (балл поражения не выше 2,0) растений в популяциях сортов.

Большинство образцов характеризовались как слабоустойчивые к выпреванию. При 100?« поражена растений на искусственном инфекционном фоне развития болезни было так же- высоким. Четкая дифференциация изучаемого материала наблюдалась , в основном по уровню отрастания после поражения. Среди коллекционного материала ввделен 21 образец с устойчивостью к выпреванию на уровне или вше зимостойкого стандарта Вятка 2. Больше всего устойчивых образцов (13) обна-

ружено среди местных финских сортов, что указывает на их высокую адаптивность и пластичность. Устойчивыми к выпреванию оказались некоторые местные сорта из Казахстана !к-8033), Якутии (к-6523), Красноярского края (К-9Ы2), Карелии (к-7810), сорта из Сибири: Мининская, Житкинская, Удинская и Австрии -«.иггнл'У-ише>«. .

Из местного селекционного материала на инфекционном фоне выделено 895 образцов, превышающих стандарт Вятка 2 по устойчивости к выпреванию.

Результаты исследований свидетельствуют о том, что в генофонде изученного нами исходного материала имеется низкая частота генов, определяющих устойчивость к снежной плесени и выпреванию. В этой Связи, мы считаем, что основная стратегия селекции озимой ржи на данном этапе должна быть направлена на создание толерантных сортов с учетом регенерат ционной способности растений.

СОЗДАНИЕ УСТОЙЧИВОГО ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА

• Подученные в наших исследованиях материалы, раскрывая-щие роль грибной йнфекЦии при шпх«вании озимой ржи, выявление генетической изменчивости ч возможности, отбора устойчивых генотипов, а также установление доминирования признака устойчивости над склонностью к тшревангао у гибридовг Р^ позволили определить программу получения й использования в селекции высокоустойчивого к вкпрованию исходного Материала.

Сущность программы заключается в поиске и отборе исходного материала среди коллекции и костного селекционного

материала, а также экспериментального его создания путем ин-трогрессии генов устойчивости .в высокопродуктивные генотипы при неправильном отборе селектируемого материала на ис-хусственом провокационно-инфекционном фоне.

Направленный отбор в популяциях. Для реализации предлагаемой программы проводили улучшающий отбор в популяциях на жестком инфекционном фоне с целью увеличения частоты встречаемости генот ипов и создания источников устойчивости к выпревают.

За период исследований проведено 3 цикла отбора лучших по комплексу.признаков форм озимой ржи с последующим их внутри по пуля ци онным переопылением. В результате отбора изменилась структура устойчивости селектируемых популяций: в каждом поколении снижалась степень поражения растений, что положительно отражалось на их регенорационной способности.

Среди коллекционного материала вцделено 15 образцов, которые отличаются широким генотипическиы разнообразием по признаку устойчивости к снежной плесени и выпреванию и положительной реакцией на отбор (таблица 2).

Иммунологический сдвиг по уровню развития болезни при отборе в течение трех поколений по сравнению с исходной популяцией составил от 9,^до 38%, что говорит об увеличении доли непораженных и слабопораженных форм в популяциях сортов. Способность растений к отрастанию в результате отбора увеличилась на 13,0—,'>%. Улучшенные образцы характеризуются, как правило, более высокой продуктишостью, чем исходные формы и стандарт Вятка 2. Они представляют собой ценный материал для селекции на устойчивость к выпреванию.

Использование метода беккроссов. При создании нового исходного материала мы использовали также метод насыщающих скрещиваний высокопродуктивных селекционных форм с лучшими по устойчивости к снежной плесени и фенотипу растений, отобранных на жестком инфекционном фоне. Доминирование признака устойчивости позволило отбирать непораженные и слабопо-раженные (балл поражения не выше 2,0) растения в первом поколении каждого беккросса. До цветения в гибридных комбинациях удалялись также расщепляющиеся длинностебельные формы, а также растения со сравнительно слабым продуктивным кущением.

Всего получено и предварительно изучено 40 гибридных

Эффективность периодического отбора в селекции на устойчивость к выпреванию (1989 ... 1992 гг.)

Образец

Происхождение

Отрастание,

. .. 7"_

исходный сорт

Продуктивность __г/м*-._

Ра исхо- Рз'

исх. сорту

исх. сорту

• ГЦ

Вятка 2 - ст.

Житкинская

Сорно-нолевая

к-7747 Местная к-11040 к-11061 Мининская Ьипспиег Ъаи-Ыестная

К-П039 Удинская Уральская Местная к-8033 к-11073 к-11060 к-8523

Ильмень Местная к-11033

Кировская обл. Краснояр.край

Дагестан

Финляндия

Краснояр.край Австрия

Финляндия

Бурятия

Ленингр.обл.

Казахстан

_ П _ И

Респ.Саха

(Якутия)

Ленингр.обл.

Финляндия

240 -

264 290 109,8

204 227 108,2

219 234 106,8

241 274 113,6 237 270 114,0 267 282 109,6

70,9 -60,0 87,3 145,5

56,0 82,2 141,7

49,0 79,2 141,2 59,0 79,5 134,7 54,0 72,7 134,6 60,0 80,4 134,0

59,8 79;0 132,0 260 297 114,2

59.2 77,6 131,0 240 268 111,7 56,0 72,6 129,6 241 283 117,4

59.3 72,4 122,3 215 230 107,0 59,-8 72,7 121,5 - 265 281 106,0 65|9 79,4 120,5 229 240 105,0

67,8 80,3 118,4 281 304 108,2

58.4 69,6 119,0 300 304 101,3

70,0 79,1 113,0 249 263 105,6

001

9,45, Р001 х2=6,23, Р(

комбинаций. Наилучшие результаты по устойчивости к выпреванию и другим ценным признакам достигнуты в гибридах, полученных от скрещикшия источников устойчивости с сортами: Чул-пан, Радзиыа, Кировская 69 (табл.3). Привлечение в скрещивание высокоу.стойчивых к снежной плесени генотипов позволило получить бенкроссные потомства с увеличенной долей непораженных растений, низкой степанир поражения, что положительно отразилось на их перезимовке. Беккроссирование увеличило устойчивость к выпревани» на 13-15% по отношению к лучшей родительской форме. Беккроссное потомство отличалось также высокой продуктивность» и устойчивостью к полеганию, а гибриды полученные с участием нового, устойчивого к листовым болезням сорта Кировская 89 были устойчивы х мучнистой росе, бурой и стеблевой ркавчине.

■ Создание новых популяций озимой р.ш. На фоне естествен-

Хозяйственно-биологическая характеристика лучших гибридных популяций (1991 ... 1992 ГГ.)

Гибридные популяции

6 8,4 442 132

6 7,8 443 130

7 8,8 394 103

7 8,6 396 103 102,1

ного эпифитотийного развития склеротинии (1988 г.) и искусственного инфекционного фона возбудителей снежной плесени (1990 г.) из местного селекционного материала, полученного' на основе сорта Кировская 89 вццалены высокоустойчивыа генотипы, на основе которых были сформированы две короткостебе-льные популяции Снекана и Зима.

По результатам конкурсного испытания популяции по устойчивости к выпреванию были на уровне зимостойкого стандарта Вятка 2 (таблица 4).

Обе популяции превосходят короткостебельный стандарт Крона (на 6,6 - 13,8 ц/га) и исходный сорт Кировская 89 (на 3,7 - 10,9 ц/га) по урожаю зерна. Они отличаются также устойчивостью к полеганию и болезням: мучнистой росе и бурой ржавчине.

Устойчивость к

вылреаднию

а" о.

5 °

«8,5

о о о

Я « р"чэ

а

а и к о5 сз*а

К О

У

о А

Продук-

тивность

ег 5

о о я •

• о> ■

чз в и Р.

§ ч

ьч с\г

о> и ,а «о N

Я "

51

« Р.

Чулпан х Вятка 2 Р2

Радзима х ЗВят-ка 2 Р2

2 Сорно-полевая (к-7747) х Кировская 89

2 Местная (к-11039) х Кировская 89 Ро

84,4 114 84,6 115

4 4

74,6 113 б

78,5 ИЗ 7

3

2

НСР,

05

10,2

Агробиологическая характеристика новых популяций озимой ржи tKCtf, 1992 г.)

Популяция

Устойчивость К -1-

св С) «1 В

и • о к v;

<D о р. S

Pt-Ä Р, га «

С • W. Н « о г..«

я - О X Ö 03

в й ¡У о. к . ЧЧЗ

ы о

К 2 V3 и U

Урояай зерна

+ к стандартам

а-

п) «

С"

.5 (я

«

к о о,

I

• О Ol

«СО о

о,«

SS

Вятка 2 - ст. 69,0 Крона - ст. 40,0

Кировская.89 - ст. 48,0 Снежааа 66,7

Зима __ 56,7

НСР,

05

10,9

77,4 90,2 6.5 39,0 - +7,В 44,9 40,4 63,4 9,0 31,2 -7,8 - -2,9 92,2 96,4 9,0 34,1 -4,9 +3.1 -92.7 96,5 9,0 45,0 40,0 +13.8 +10,9 87,4 89,6 8,5 37,8 -1,2 +6,6 +3,7 69 53 4,5.

вывода

1. В результате проведенных исследований установлено, что выпревание озимой рта в Северо-Восточном регионе Нечерноземной зоны России обусловлено в основном поражением растений снежной плесенью (iusariua nivalo (й?.) Соа., Fusarium cuXcoruui (;v.G.Sn.) Sacc.) и склеротинией (Sclerotinia drani-nearun Ыоп.) при погодных условиях, благоприятных для развития патогенов. .

2. Установлено, что поражение растений и урогень развитая болезни зависит в большей степени от грибной инфекции, чей от особенности генотмкц а способность растений к отрастанию после поражения определяется в основном влиянием Их ' генотипа. Выявленная закономерность указывает на возможность создания толерантных сортов ржи.

3. Вредоносность внпревшшя озимой ржа проявилась в значительном снижении (на 19...82$) продуктивности растений и удлинении (на I...3 дня) вегетационного периода.

Накболь шей изменчивостью (V, %) при этом характеризуется продуктивная кустистость (8,3...23,1%) и густота продуктивного стеблестоя на. кв.м (12,8...59,8%). Изменчивость ' элементов продуктивности колоса характеризуется средней и слабой стевенью.

4. Установлено, что первичное поражение растений не

оказывает существенного влияния на урожай. Выявлена высокозначимая отрицательная зависимость между развитием болезни й урожаем (^=-0,67-0,80) и положительная - между степенью отрастания растений после поражения и урожаем (^=0,68-0,78).

5. Изучение гибридов первого поколения показало доминирование устойчивости над склонностью к выпреванию и практически равное наследование как по материнской, так и по отцовской линии.

Это позволяет при селекции ржи на'устойчивость к выпреванию проводить насыщающие скрещивания в сочетании с.отбором высокоустойчивых к сиеяноК плесени генотипов на жестком инфекционном фоне в каждом беккроссном поколении.

6. Наиболее объективную оценку исходного материала на устойчивость к. вылреваниа обеспечивает искусственный провокационно-инфекционный фон патогенов ruaarlun nivale (Яг.) Саз., Fusariua culaorum ('.V.G.Sn.) Sacc. При этом создается не только более сильный, но и. более выравненный инфекционный фон, исключающий ошибки при оценке исходного материала.

7. Из мирового генофонда ржи на жестком инфекционном фоне выделен 21 образец с устойчивостью я выпреванию на уровне или выше зимостойкого сорта Вятка 2. 9то Местные сорта из Казахстана С к-8033), Республики Саха (Якутия) (к-8523), Карелии (к-7810), Красноярского края (к-9612) и Финляндии (к-II033, к-1103Э,-к-П040, к-11041, к-11042, к-11043, к-11046, к-11054, к-11055, к-11060, к-IIOÔI, к-11067, к-11073), сорта сибирской селекции: Мининская и Житкинская, сорт из Бурятии тии - Удинская и из; Австрии - Lungauer ïauena.

Из местного селекционного материала выделено 895 образцов, превыщающих по устойчиовти к выпреванию стандарт Вятка 2.

8. Сочетание отбора на устойчивость к снежной плесени с отбором по другим ценным признакам растений до цветения в течение трех поко-лений позволило улучшить 15 популяций местных и селекционных сортов, у которых иммунологический сдвиг по уровню развития болезни составил от 9,4% до 38$ в результате увеличений доли непораженных и слаболораженных растений, & способность к отрастания увеличилась на 13,0...45, Урожайность увеличилась не только по сравнении с исходной популяцией, но и стандартным сортом Вятка 2.

Полученные образцы представляют собой источники устой-

чивостк к выпреванию - ценный исходный материал для селекции на этот признак.

9. Ыетодом насыщающих скрещиваний лучших по комплексу признаков фор» озимой ржи с источниками устойчивости к выпреванию при отборе на инфекционном фоне создан ряд гибридных популяций, превышающих на 13...ÏGfo лучшую родительскую форму по устойчивости к выпреванию и на З...ЗЙ по продуктив- • ности зерна. Популяции:2 Сорнополевая (к-7747) х Кировская 89 Eg и 2 местная (к-11039) х Кировская 89 Fg характеризуются также высокой устойчивостью к болезням - мучнистой росе и бурой ржавчине.

10. На фоне естественного зпифитотийного развития склеротинии и искусственного инфекционного фона снежной плесени выделены высокоустойчивые генотипы на-основе которых сформированы две короткостебельные популяции озимой ржи -Снежана и Зима, с устойчивостью к выпреванию на уровне зимостойкого стандарта Вятка 2.

Новые популяции достоверно превышают короткостебельный стандарт Крона (на 6,6...13,8 ц/га) и исходный сорт Кировская 89 (на 3,7...10,9 ц/га) по урожаю зерна, устойчивы к полеганию, в слабой степени поражаются мучнистой росой и бурой ржавяиной.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕВДАЦИИ

1. Учитывая большое влияние грибной инфекции на выпре-вание озимой ржи, для достоверной оценки исходного материала необходимо применять искусственный провокационно-инфекционный фон.

При его создании следует использовать инокулюм в виде

инфицированной спорами грибов barium nivale (St.) Cos, и

Fusarlum culnorum (Ví.G.Sn.) Saoo. размолотой зерносмеси, в внесенной в рядки при посеве и создании благоприятных для патогенов условияй.

2. Для создания устойчивых к выпреванию сортов озимой ржи предлагается следующая программа селекционных работ, проводимая на искусственном провокационно-инфекционном фоне:

- оценка и выявление устойчивого исходного материала;

- улучшающий отбор в по^ляциях с целью увеличения частоты встречаемости устойчивых генотипов и создания источников устойчивости к выпреванию;

- проведение насыцавщих скрещиваний высокопродуктивных селекционных форм с источниками иди донорами устойчивости;

- стабилизирующий отбор беккроссных популяциях лучших , генотипов, сочетающих высокую продуктивность и другие селекционно-ценные признаки с высокой устойчивостью к выпрева-нию.

Э. Созданные популяция коротхостебельной устойчивой ж выпреванип озимой ржи Снежана и Зима подготовить к передаче на Государственное испытание в зонах, где выпревание озимых культур лимитирует производство зерна озимой ржи.

Список основных опубликованных работ по теме диссертации:

1.Склеротиния на посевах озимой ржи //Бюл.ВИР.-1990.-Вып.199 . .-С.20-24 (В соавторство с В.Д.Кобылянсхим,Л.И.Кедровой}.

2.Изучение мировой коллекции озимой ржи на устойнивостъ к снежной плесени и склеротинии в Северо-Восточном регионе Нечерноземной воны РСЗСР //Материалы научно-методич. конф. молодых ученых и специалистов сельского хозяйства.-Киров, 1990.-С.86-90 (В соавторстве с Л.И.Кедровой).

3.Коллекция озимой ржи с высокой устойчивостью к Лтг^пь п1-ч'Ли'^х.рл, в Кировской области //Бю*.ВИР.-1990.-Вып.201.-С.24-26. . ' -

4. Селекция озимой ржи на устойчивость х болезням в зоне Северо-Востока //Йсесовз.научно-техн.конф: Тезисы докл.-

Саратов,1990.-С,63(В соавторстве с Л.И.Кедровой, Ю.П.Савельевым).

5.Вредоносность выпревания озимой ржи в условиях Кировской области //Бюл. ВИР. -1992. -Шп .206. -С .9-13.

6.Создание исходного материала озимой ржи устойчивого я снежной плесени //Воя.ВИР.-1992.-Вып.226.-С.6-9.

7.Влияние грибной инфекции на выпревание озимой ржи //Воя. . ВИР.-1992.-Вып.223.-С.23-24. . '

РТП.Тжп.ВИР.Зек.663.Tip.100, 22.11.93