УСТОЙЧИВОСТЬ ЯРОВОГО ТРИТИКАЛЕ К СПОРЫНЬЕ

Тысленко А.М.¹, Зуев Д.В.²

¹Кандидат сельскохозяйственных наук, ²научный сотрудник, Всероссийский научно-исследовательский институт органических удобрений и торфа, в г. Владимире.

УСТОЙЧИВОСТЬ ЯРОВОГО ТРИТИКАЛЕ К СПОРЫНЬЕ

Аннотация

Представлены результаты иммунологической оценки коллекционных образцов, сортов ярового тритикале на устойчивость к спорынье – одному из самых опасных заболеваний  культуры. Цель исследований - установить показатели восприимчивости растений к патогену в естественных условиях, их связь с продуктивностью, выявить устойчивые формы.  Исследования проводили в условиях Владимирской области на  дерново-подзолистой супесчаной почве, характеризующейся низким плодородием. Статистическая обработка полученных данных показала тесную отрицательную корреляцию между количеством спорыньи  и массой зерна с растения. При увеличении общей кустистости растения увеличивалось и число склероций (r= 0,56). На естественном инфекционном фоне выделены генотипы устойчивые к патогену,  отличающиеся небольшой общей кустистостью (1,2-1,3), симультанным развитием стеблей, укороченным периодом цветения.

 Ключевые слова: тритикале, спорынья, сорт, генотип, устойчивость.

Tyslenko A.M.¹, Zuev D.V.²

¹PhD in Agriculture, ²Research Associate, All-Russian Scientific Research Institute of Organic Fertilizers and Peat, Vladimir

STABILITY OF THE YARIAN TRITICALE TO ERGOT

Abstract

The article presents the results of immunological evaluation of collection samples and spring triticale varieties on resistance to ergot which is one of the most dangerous diseases of cropper. The aim of the research is to establish indicators of plant susceptibility to the pathogen under natural conditions and their relation to productivity to identify stable forms. Studies were carried out in the Vladimir region on sod-podzolic sandy loam soil characterized by low fertility. Statistical processing of the obtained data showed close negative correlation between the amount of ergot and the weight of grain from the plant. With an increase in the total bushiness of the plant, the number of sclerotia increased (r = 0.56). Genotypes resistant to the pathogen on the natural infectious background are characterized by a low total bushiness (1.2-1.3), simultaneous development of stems and a shortened flowering period.

Keywords: triticale, ergot, variety, genotype, stability.

В годы эпифитотий наблюдаются значительные поражения посевов ярового  тритикале   злостным грибным заболеванием спорыньёй  (возбудитель - сумчатый гриб Claviceps purpurea), что влечёт за собой значительные потери  урожая,  токсичность зараженного зерна [1, C. 127], [2, C. 67].  В зависимости от погодных условий  и степени интенсивности поражения болезнью  культивируемого сорта, потери урожая зерновых культур могут достигать 13-15%.  [3, С. 41].

Заражение растений, как правило, происходит через сформировавшиеся  в предыдущем году рожки, перезимовавшие на пашне или складских помещениях вместе с хранящимся  зерном.  Весной в почве рожки прорастают и  образуют сумки с аскоспорами. В период цветения растений ярового тритикале и других зерновых культур при благоприятных условиях температуры и влажности споры заражают цветковую завязь. В фазу созревания зерновых  инфицированная завязь превращается в склероций.   Тритикале в пораженном колосе  формирует один -  пять рожков [4, C. 6].

Склероции спорыньи, попавшие в зерновой ворох, загрязняют его алкалоидами и приводят к снижению качества продуктов  переработки. Содержание  рожков в зерне или муке не допускается более 0,05%, в противном случае они делают продукцию ядовитой для человека и животных [5, С. 29].

Наряду с агротехническими мероприятиями одним из наиболее перспективных способов   борьбы со спорыньёй является селекция устойчивых к патогену сортов [6, C. 66], [7, C. 71]. В отличие от других зерновых культур генофонд ярового тритикале недостаточно изучен по восприимчивости к этому грибному заболеванию и селекция культуры на устойчивость  к нему практически не проводилась [8, C. 15]. Поэтому оценка коллекционного, селекционного материала на искусственном и естественном (в годы эпифитотий)  инфекционных фонах, выявление устойчивых форм, использование их для гибридизации при выведении новых сортов носит актуальный характер.

Цель исследования – определить обстоятельства восприимчивости растений тритикале к спорынье в естественных полевых условиях, установить связь  количества склероций с элементами продуктивности, выявить устойчивые формы.

Материал и методы

Объектом исследования являлись 120  образцов  ярового тритикале из коллекций Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства им. Н. И. Вавилова, Международного центра улучшения пшеницы и кукурузы (СИММИТ, Мексика), а так же районированные  сорта, выведенные в научных учреждениях России и Белоруссии.  Происхождение  материала охватывало страны Латинской Америки (Аргентина, Чили, Мексика, Перу), США, Западной  (Польша, Германия) и Восточной Европы (Белоруссия, Украина),  Российскую Федерацию.

Исследования проводили на опытном поле   Всероссийского научно-исследовательского института органических удобрений и торфа (г. Владимир) в 2015-2017 гг. Опыты закладывали на дерново-подзолистой супесчаной почве,  характеризующейся следующими агрохимическими показателями пахотного слоя: рН_СОЛ – 5,4 - 5,6; содержание подвижного фосфора – 59-87  мг/кг почвы; обменного калия – 79 - 95 мг/кг почвы, гумуса 1,2%. Образцы высевали шестирядной сеялкой ССФК-6, площадь делянок 5 м², ширина междурядий 15 см, дорожек между делянками 40 см,  норма высева 500 всхожих  семян на квадратный метр, повторность четырёхкратная. Посев осуществляли в оптимальные для культуры сроки  − первой декаде мая.  Наблюдения, оценки и учёты выполняли  согласно   методическим указаниям ВИР им. Н. И. Вавилова [9, C. 4 – 50].

Мониторинг  каждого образца на устойчивость к спорынье оценивали глазомерно по 5 - бальной шкале, учеты поражения проводили на  пробных растениях (150 штук).

Анализ продуктивности и её зависимость от степени пораженности колосьев, осуществляли на заражённых растениях. На инфицированных колосьях учитывали  число колосков в колосе, число зерен в колосе, массу зерна с колоса. Статистическую обработку полученных данных проводили по методике Б. А. Доспехова [10, С. 263-301].

Результаты и обсуждение

В период проведения исследований на естественном инфекционном фоне наибольшая эпифитотия спорыньи наблюдалась в 2015, 2016 гг.

В эти годы в фазу цветения ярового тритикале отмечались обильное выпадение атмосферных осадков (на 40 - 60% выше нормы), высокая влажностью воздуха (70 - 85%), среднесуточные температуры воздуха превышали +17-20⁰С. Такой гидротермический режим оказался благоприятным для формирования аскоспор спорыньи и заражения ими цветущих колосьев.

В результате глазомерной оценки  удалось выделить образцы слабо восприимчивые к спорынье (степень поражения 1 – 2 балла). Ими оказались к - 3522 (Аргентина), к - 3720 (Мексика), к - 3724, к - 3725 (Польша), к - 3873, к - 3874, к - 3875, к - 3894, к - 3542 (Украина), к - 4016, к - 4017 (Воронежская обл.); сорта −  Лотас (Беларусь), Гребешок, Норманн, Кармен, Россика (Россия); селекционные номера ТР - 850, ТР - 849, Т - 377, Т - 380, Т - 396. В значительной степени (3-4 балла) поражались  сорта Ульяна (Беларусь), Амиго,  Квадро (Россия). Устойчивый к спорынье  материал отличался невысокой общей кустистостью (1,2-1,3), симультанным развитием стеблей, укороченным периодом цветения.

Выделившийся по устойчивости к патогену материал нашёл практическое применение в селекции. Уже осуществлено  26 комбинаций внутривидовых скрещиваний культуры, завязываемость  семян составила 47-76%. Полученные гибриды  будут использованы  для создания новых высокопродуктивных устойчивых сортов.

В опытах  отмечено  отрицательное действие спорыньи на урожайность. В 2017 году, когда эпифитотия спорыньи практически не наблюдалась продуктивность образцов составляла 650-490 г/м²,  в самом худшем по поражению колосьев 2015 году она снизилась до 520- 380 г/м², то есть  на 15 - 17% .

В среднем за три года   сортоиспытания зараженность зерновой массы  ярового тритикале варьировала от 0,10 (2015) до 0,02% (2017).

Структурный анализ растений выявил высокую продуктивность главного стебля и довольно низкую  боковых побегов.  Статистическая оценка экспериментальных  данных показала тесную отрицательную корреляцию между количеством спорыньи с растения и массой зерна с растения (r= - 0,40, r= - 0,51), при увеличении общей кустистости растения увеличивается и число склероций (r= 0,56).

Одновременно установлена отрицательная корреляционная зависимость между числом склероций спорыньи с одного колоса, числом зерен с растения и массой зерна с растения, которая составляла r= - 0,44 и r= - 0,64, соответственно.

При проведении оценки образцов тритикале на устойчивость к патогену выявлена степень поражаемости растений   на контурных и срединных рядках делянки. Отмечено, что количество склероций в полтора - два раза больше на растениях,  вегетирующих по контуру делянки, причем большее участие в этом принимают колосья с главного и бокового стеблей (1,9 - 2,6 рожка на колос), 18 - 22% рожков формируется  на колосьях боковых стеблей, тогда как на главном стебле только  8 – 10%.

Полученные данные свидетельствуют о том, что для снижения степени поражаемости сортов ярового тритикале спорыньёй кроме селекционных  следует применять и агротехнические методы (сроки сева, нормы высева, ширина междурядий).

В таблице 1 на примере  сильно восприимчивого к патогену сорта ярового тритикале Квадро  показано влияние спорыньи  на элементы его продуктивности.

 

Таблица 1 − Влияние  спорыньи на продуктивность растений ярового тритикале Квадро в различных рядках делянки, 2015-16 гг.

Элементы структуры	Рядки растений в делянке
	контурные		срединные
	стебли
	основной	боковой	основной	боковой
Количество зёрен в колосе, шт.	45,1±3,1	24,2±1,6	31,6±2,0	20,2±1,6
Количество склероций спорыньи в колосе, шт.	1,9±0,3	2,6±0,5	0,9±0,1	1,4±0,5
Масса зерна с колоса, г	2,0±0,2	1,2±0,1	0,9±0,05	0,5±0,02
Масса склероций с колоса, г	0,31±0,02	0,22±0,03	0,23±0,01	0,20±0,03

 

Выводы

В результате  оценки на естественном инфекционном фоне удалось выделить генотипы ярового тритикале слабо восприимчивые к спорынье. Для селекции культуры  на устойчивость к патогену в качестве исходного материала рекомендуются использовать   образцы − к - 3522 (Аргентина), к - 3720 (Мексика), к - 3724, к - 3725 (Польша), к - 3873, к - 3874, к - 3875, к - 3894, к - 3542 (Украина), к - 4016, к - 4017 (Воронежская обл.); сорта −  Лотас (Беларусь), Гребешок, Норманн, Кармен, Россика (Россия).

При проведении отборов  предпочтение следует отдавать растениям с симультанным развитием стеблей и укороченным периодом цветения.

Повысить устойчивость сортов ярового тритикале к спорынье возможно агротехническими методами (сроки сева, нормы высева, ширина междурядий).

Список литературы / References

1. Немкович А. И. Спорынья злаковых культур /А. И. Немкович // Защита и карантин растений. − 2005.− № 29. −  С. 127 − 132.
2. Афанасьева М. А. Спорынья пурпурная (Claviceps purpurea (Fr)Tul.) на озимой ржи / М. А. Афанасьева, Т. К. Шеметова, Л. И. Кедрова // Аграрная наука Северо-Востока. − 2003. − № 3. − С. 67 − 70.
3. Немкович А. И. Поражаемость злаковых культур спорыньей /А. И. Немкович // Защита и карантин растений. − 1998. − № 7. −  С. 41.
4. Буштевич В. Н., Гордей И.А. Особенности патогенеза на тритикале /В.Н. Буштевич, И.А. Гордей // Стратегии и новые методы в селекции и семеноводстве сельскохозяйственных культур: сб. статей. − Минск, 1994. − № 4. − С. 6.
5. Буга С. Ф. Роль гидротермических условий в прорастании склероциев Claviceps purpurea (Fr.) Tul. /С.Ф. Буга // Защита растений. – Минск, − 1998. − Вып. 21. − С. 28 − 33.
6. Дорофеев В.Ф. Исходный материал для селекции озимой тритикале в Нечернозёмной зоне / В.Ф. Дорофеев, Н. Н. Чикида // Сборник научных трудов по ботанике, генетике и селекции. – Л., ВИР, 1987. – Т. 111. – С. 66 – 72.
7. Дорофеев В. Ф. О возможности возделывания новой зерновой культуры тритикале / В. Ф. Дорофеев, У. К. Куркиев// Бюллетень ВИР. − 1974. − № 44 − 45. − С. 70 − 74.
8. Тысленко А. М. Оценка ярового тритикале на устойчивость к спорынье / А. М. Тысленко, Д. В. Зуев, В. Н. Баринов // Проблемы современной науки и образования. − 2016. − № 33(75). − С. 14 − 17.
9. Методические указания по изучению мировой коллекции пшеницы. Издание третье, переработанное. – Л., 1977. – 28 с.
10. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б. А. Доспехов. – М.: Агропромиздат, 1985. – 351 с.

Список литературы на английском языке/References in English

1. Nemkovich A. I. Sporyn'ya zlakovyh kul'tur [Ergot of cereal crops] /A. I. Nemkovich // Zashchita i karantin rastenij [Protection and quarantine of plants]. − 2005. − № 29. − P. 127 − 132. [in Russian]
2. Afanas'eva M. A. Sporyn'ya purpurnaya (Claviceps purpurea (Fr)Tul.) na ozimoj rzhi [Purifield arborea (Claviceps purpurea (Fr)Tul. on winter rye] / M. A. Afanas'eva, T. K. SHemetova, L. I. Kedrova // Agrarnaya  nauka Severo-Vostoka [Agrarian Science of the Northeast]. − 2003. − № 3. − P. 67 − 70. [in Russian]
3. Nemkovich A. I. Porazhaemost' zlakovyh kul'tur sporyn'ej [Susceptibility of cereals by ergot]  /A. I. Nemkovich //  Zashchita i karantin rastenij [Protection and quarantine of plants]. − 1998. −  № 7. −  P. 41. [in Russian]
4. Bushtevich V. N., Gordej I.A. Osobennosti patogeneza na triticale [Features of pathogenesis on triticale] /V.N. Bushtevich, I.A. Gordej // Strategii i novye metody v selekcii i semenovodstve sel'skochosajstwennych kul'tur: sb. statej [Strategies and new methods in plant breeding and seed growing of agricultural cultures: sat. articles]. − Minsk, 1994. − № 4. − P. 6. [in Russian]
5. Buga S. F. Rol' gidrotermicheskih uslovij v prorastanii sklerociev Claviceps purpurea (Fr.) Tul. [The role of hydrothermal conditions in the germination of sclerotia Claviceps purpurea (Fr.) Tul.] /S.F. Buga // Zashchita rastenij [Protection of plants]. − Minsk, − 1998. − Vyp. 21. − P. 28 − 33. [in Russian]
6. Dorofeev V.F. Iskhodnyj material dlya selekcii ozimoj tritikale v Nechernozyomnoj zone [Initial material for selection of winter triticale in the Non-chernozem zone] / V.F. Dorofeev, N. N. CHikida // Sbornik nauchnyh trudov po botanike, genetike i selekcii [Collection of scientific works on botany, genetics and selection]. – L., VIR, – 1987. – T. 111. – P. 66 – 72. [in Russian]
7. Dorofeev V. F. O vozmozhnosti vozdelyvaniya novoj zernovoj kul'tury triticale [On the possibility of cultivating a new triticale grain culture] / V. F. Dorofeev, U. K. Kurkiev// Byulleten' VIR [VIR Bulletin]. − 1974. − № 44 − 45. − P. 70 − 74. [in Russian]
8. Tyslenko A. M. Ocenka yarovogo tritikale na ustojchivost' k sporyn'e [Estimation of spring triticale for resistance to ergot] / A. M. Tyslenko, D. V. Zuev, V. N. Barinov // Problemy sovremennoj nauki i obrazovaniya [Problems of modern science and education]. − 2016. − № 33 (75). − P. 14 − 17. [in Russian]
9. Metodicheskie ukazaniya po izucheniyu mirovoj kollekcii pshenicy. Izdanie tret'e, pererabotannoe [Methodological guidelines for studying the world wheat collection. The third edition, revised] . – L., 1977. – 28 p. [in Russian]
10. Dospekhov B. A. Metodika polevogo opyta ( s osnovami statisticheskoj obrabotki rezul'tatov issledovanij) [Methodology of field experience (with the basics of statistical processing of research results] / B. A. Dospekhov. – M.: Agropromizdat, 1985. – 351 p. [in Russian]