МОНИТОРИНГ АГРЕССИВНОСТИ ПОПУЛЯЦИИ ВОЗБУДИТЕЛЯ БУРОЙ РЖАВЧИНЫ В АГРОЦЕНОЗАХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ ПО ОТНОШЕНИЮ К УСТОЙЧИВОМУ ВИДУ ПШЕНИЦА ТИМОФЕЕВА

МОНИТОРИНГ АГРЕССИВНОСТИ ПОПУЛЯЦИИ ВОЗБУДИТЕЛЯ БУРОЙ РЖАВЧИНЫ В АГРОЦЕНОЗАХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ ПО ОТНОШЕНИЮ К УСТОЙЧИВОМУ ВИДУ ПШЕНИЦА ТИМОФЕЕВА

Научная статья

Плотникова Л. Я.¹, Пожерукова В. Е.²

₁Проф., д-р биол. наук, Омский Государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина

₂Аспирант, Омский Государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина

Аннотация

Цель исследования - изучение особенностей взаимодействия возбудителя бурой ржавчины Puccinia triticina с набором образцов вида T timopheevii, оценка и прогноз изменений в популяционном составе патогенного гриба P. triticina.Полученные данные свидетельствуют о том, что прежде иммунный вид стал в слабой степени поражаться высоко агрессивными изолятами P. triticina.

Ключевые слова: Triticum timopheevii, бурая ржавчина, Puccinia triticina, популяция.

Key words: Triticum timopheevii, leaf rust, Puccinia triticina, population.

Деятельность человека приводит к активному изменению экологической среды, что отражается на составе и структуре видов, входящих в естественные и искусственные биоценозы. В связи с интенсификацией сельского хозяйства создаются гигантские агроценозы основной зерновой культуры - мягкой пшеницы, следствием чего является резкое снижение биоразнообразия, стимуляция быстрой эволюции патогенных микроорганизмов и регулярные вспышки болезней.

В настоящее время общепризнано, что экологически оправданным способом защиты культурных растений является использование устойчивых сортов, что снижает пестицидную нагрузку на биосферу. Наиболее проверенным источником генов устойчивости для культурных растений являются дикие виды. Их устойчивость сформировалась в результате длительной эволюции с патогенами.

Дикий вид пшеница Тимофеева (Triticum timopheevii Zhuk.) считается носителем генов устойчивости к комплексу грибных болезней. Генетическими и молекулярными исследованиями установлено, что этот вид несет уникальный пул генов, в связи с чем ему была присвоена геномная формула АtAtGG (Бадаева и др., 2000). Абсолютная устойчивость (иммунитет) T. timopheevii подтверждалась разными исследователями вплоть до начала XXI в. по отношению к закавказской, центрально-европейской, северо-западной, западно-сибирской популяциям P. triticina. Пшеница Тимофеева постоянно используется в селекционных программах как донор генов устойчивости к ржавчинным болезням.

Деятельность человека является важнейшим фактором, определяющим темпы микроэволюции фитопатогенных организмов. Микроэволюция идет по пути изменения вирулентных свойств и специализации к видам и сортам растений, что проявляется в образовании физиологических рас и биотипов, поражающих определенный круг сортов. В последние десятилетия в Западной Сибири на большой площади стали возделывать устойчивые к бурой ржавчине сорта пшениц. Однако, общая экологическая обстановка и превышение допустимых размеров площадей, занятых генетически однородными сортами с геном Lr9, привели к существенным популяционным сдвигам, появлению новых вирулентных рас возбудителя бурой ржавчины. Начиная с 2005 г. были преодолены эффективные в других регионах России и мира гены устойчивости Lr9, Lr36, Lr24, Lr26, интрогрессированные от разных видов злаков (Мешкова, Россеева, 2008).

В связи с этим нами был проведен мониторинг взаимоотношений популяции P. triticina с растениями иммунного вида T. timopheevii. Для экспериментов были использованы десять образцов T. timopheevii из коллекции Всероссийского института растениеводства им. Н.И. Вавилова (ВИР), относящиеся к двум ботаническим разновидностям – var. timopheevii и viticulosum, в каждом образце изучали по десять растений. Исследования проводили в лабораторных условиях на стадии проростков. Листья растений заражали суспензией урединиоспор популяционных сборов P. triticina (Михайлова, Квитко 1970). Урединиоспоры для экспериментов собирали с районированных в Западной Сибири сортов пшеницы. Контролем служил восприимчивый сорт мягкой пшеницы Памяти Азиева. Тип реакции растений определяли по пятибалльной шкале (Mains, Jackson, 1926), к иммунным относили растения с типом реакции балл 0, к устойчивым – 1-2, восприимчивым – 3-4.

Результаты исследований показали, что образцы T. timopheevii были неоднородны по симптомам взаимодействия с грибом, внутри них выявлены иммунные, устойчивые и даже восприимчивые растения. На части иммунных растений отсутствовали симптомы поражения, на других проявлялись некротические пятна – результат реакции сверхчувствительности (СВЧ). В каждом образце также выявлены устойчивые растения. В образце k-35915 обнаружено 15% восприимчивых (балл 3) растений. В наиболее устойчивых образцах T. timopheeviiвыявлено 70-80% иммунных растений (k-30920, k-31684, k-46956, k-38555). В образцах k-35914, k-35915, k-35916 отмечено 90-100% устойчивых растений. Эти результаты показали, что часть генов устойчивости и механизмов защиты, обеспечивающих иммунитет вида T. timopheevii были преодолены в результате появления новых вирулентных изолятов патогена.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что деятельность человека спровоцировала изменения в популяционном составе патогенного гриба P. triticina, которые привели к появлению изолятов, способных поражать высоко устойчивый вид. Среди изученных образцов пшеницы Тимофеева иммунные к бурой ржавчине растения были выделены в образцах k-38555, k-30920, k-46956, k-31684, они перспективны для интрогрессии генов в геном пшеницы.

Список литературы / References

1. Бадаева Е.Д., Прокофьева З.Д., Билинская Е.Н. ми др. Цитогенетический анализ устойчивых к бурой ржавчине и мучнистой росе гибридов, полученных от скрещивания мягкой пшеницы (Triticum aestivum L., AABBDD) с пшеницами группы Timopheevii (AtAtGG) // Генетика. 2000. Т. 36. № 12. С. 1663-1673.

2. Мешкова Л.В., Росеева Л. П. Тенденция увеличения вирулентности возбудителя бурой ржавчины пшеницы к эффективным генам устойчивости в Омской области / Современные средства, методы и технологии защиты растений: Матер. ежегод. научно-пр. конф. НГАУ, СибНИИЗХим. – Новосибирск, 2008.

3. Михайлова Л. А., Квитко К.В. Лабораторные методы культивирования воз​будителя бурой ржавчины пшеницы Puccinia recondita f.sp. tritici Rob. ex Desm. // Микология и фитопатология, 1970. Т. 4. С.269-273.

4. Mains E.B., Jackson E.S. Physiological specialization in the leaf rust wheat Puccinia triticina Erikss. // Phytopathology. 1926. V.16. N1. P.89-120