Оценка резистентности сортов озимой мягкой пшеницы к Puccinia triticina в условиях Нижнего Дона
Озимая пшеница (Triticum aestivum L.) — одна из основных продовольственных культур наряду с рисом и кукурузой, она обеспечивает более 80% потребности мирового населения в калориях. Россия занимает третье место в мире по производству пшеницы, уступая Китаю и Индии. Валовый сбор зерна в России в 2024 году, по данным Росстата, составил 82,6 млн т пшеницы. Ростовская область является крупнейшим «пшеничным» регионом России, она обеспечивает до 50% валового сбора производимого зерна, а в отдельные годы — до 75%.
Урожайность пшеницы зависит от сложного взаимодействия абиотических и биотических факторов. К последним факторам относятся болезни растений, которые представляют серьезную угрозу для производства пшеницы во многих регионах мира. Среди болезней озимой мягкой пшеницы лидирующее место по распространенности и вредоносности занимает бурая (листовая) ржавчина, которая вызывается облигатным биотрофом Puccinia triticina Eriks.
Бурая ржавчина проявляется в виде оранжевых или коричневых овальных или круглых спор. По мере развития инфекции на нижней стороне листа появляются темные споры. Патоген хорошо себя чувствует при температуре от 10 до 30 °С, что способствует быстрому распространению болезни. Примерно через неделю после заражения в грибнице начинают развиваться специализированные структуры — уредоспоры. Эти структуры образуют дикариотические уредоспоры, которые придают зараженным листьям характерный ржавый вид. Это является отличительным признаком болезни.
Интенсивность эпифитотийного заражения пшеницы ржавчиной существенно влияет на снижение урожайности и ухудшает качество зерна, подавляя фотосинтез в зараженных листьях, особенно во флаговом листе. Это макроциклическое листовое заболевание, которое при умеренных вспышках снижает урожайность озимой пшеницы до 10%, но в то же время при эпифитотии может привести к потере урожая до 65%.
Изменения в вирулентности и агрессивности популяций патогенов в сочетании с высокой восприимчивостью сортов озимой мягкой пшеницы являются основными факторами, способствующими распространению болезни, в дополнение к благоприятным погодным условиям.
Фунгициды могут сдержать заражение и распространение бурой ржавчины на посевах озимой пшеницы. Однако бурая ржавчина наряду с другими патогенами может со временем постепенно выработать устойчивость к фунгицидам. Кроме того, фунгициды обладают остаточным действием, которое может негативно влиять на окружающую среду и здоровье потребителей.
Использование устойчивых сортов является эффективным, экологически и экономически выгодным подходом в борьбе с бурой ржавчиной пшеницы. Селекция на устойчивость к болезням является альтернативой химическим методам и позволяет обеспечить стабильное производство зерна.
Ускоренная эволюция ведет к появлению новых патогенов возбудителя, что становится основным препятствием для ее реализации.
Ключевой стратегией в использовании резистентных к бурой ржавчине сортов выступает расширение генофонда за счет поиска источников устойчивости. Это необходимо для того, чтобы соответствовать динамике эволюции патогенов.
Цели исследования — оценка устойчивости сортов озимой мягкой пшеницы к бурой ржавчине и определение высокорезистентных источников к патогену.
Материалы и методы исследования
Иммунологические исследования устойчивости озимой мягкой пшеницы проводили на опытных полях лаборатории иммунитета и защиты растений на базе Аграрного научного центра «Донской» в 2019–2023 гг. Материалом исследования послужили послужили 98 сортов озимой мягкой пшеницы, представленные российской и иностранной селекцией (табл. 1).
В качестве восприимчивого был взят сорт Тарасовская 29 (Россия), объектом исследования стал фитопатогенный гриб Puccinia triticina Rob. Ex Desm f. Sp. Tritici Erikss. Et Henn — возбудитель бурой ржавчины.
Посев семян озимой пшеницы на инфекционном участке проводили ручными сеялками на 2-рядковых делянках, длина которых составляла 1 п. м, норма высева семян — 60 шт / п. м в оптимальные для южной зоны Ростовской области сроки посева. Через каждые 50 делянок в питомнике высевали восприимчивый сорт.
Оценку развития заболевания листьев пшеницы проводили путем наблюдений в течение вегетационного периода — начиная с фазы выхода растений в трубку и заканчивая стадией молочно-восковой спелости.
Оценку степени поражения растений ржавчиной проводили по методике, разработанной R.F. Peterson (1948) и его коллегами в процентах, где: 0–15% — устойчивые сорта, 15–30% — среднеустойчивые, 30–40% — средневосприимчивые, более 40% — восприимчивые.
Математическую обработку данных осуществляли с помощью компьютерной программы Excel (США).
Погодные условия в изучаемые годы были благоприятными для развития бурой ржавчины на листьях озимой пшеницы, что в свою очередь способствовало получению достоверных оценок по устойчивости. Весна 2019 года характеризовалась недостатком осадков в марте, апреле и мае, высокими температурами и низкой влажностью, что вызвало длительную засуху. Эти условия негативно повлияли не только на озимые культуры, но и на проявление листовых болезней пшеницы. При низкой влажности и высоких температурах ночью роса не образуется. Это способствовало снижению проникновения спор болезней в листовую поверхность.
Весна 2020 года была теплой, но сухой: осадков выпало на 32,9 мм меньше нормы. В марте осадков не было, в апреле — 24,5 мм, в мае — 79,9 мм. Среднесуточная температура составляла 10,7 °C. Лето было сухим и жарким, в июне осадков выпало 38,8 мм при норме 71,3 мм. В питомнике в условиях искусственного заражения бурой ржавчиной на делянках патоген развивался хорошо, но в июне из-за жары его развитие приостановилось.
Осадки в марте, апреле и в отдельные декады мая и июня 2021 года превышали средние многолетние показатели в 2–3 раза, температурный режим был выше многолетних показателей. На посевах зерновых культур создались благоприятные условия для развития листовых болезней.
Весна 2022 года характеризовалась температурой в пределах нормы и обильными осадками, особенно в марте (67,4 мм при норме 37,0 мм). В марте среднесуточная температура воздуха была 1,5 °С, в апреле — 12,6 °С (на 1,9 °С выше нормы), в мае — ниже нормы, но осадков было достаточно. Лето было жарким, особенно июнь (23,2 °С — на 2,7 °С выше нормы). Метеоусловия мая и июня способствовали развитию болезней на посевах пшеницы.
Весна 2023 года характеризовалась повышенным температурным режимом в марте и апреле (+5,4 ºС и +0,8 ºС к среднемноголетней соответственно). Май был в пределах многолетних значений. Апрель и май характеризовались обильными осадками (+45,3 мм и +64,7 мм). Эти условия ускорили развитие ржавчины на озимых культурах, что и наблюдали авторы в опытах. Метеоусловия июня способствовали дальнейшему развитию листовых болезней на посевах пшеницы.
Результаты и обсуждение
В результате многолетних полевых исследований, направленных на изучение устойчивости сортов пшеницы к Puccinia triticina, было выявлено преобладание сортов, относящихся к устойчивой группе, с уровнем поражения не более 15%. В 2019 году доля таких сортов составила 87,7% (86 шт.), в 2020-м — 92,9% (91 шт.), в 2021-м — 82,6% (81 шт.), в 2022-м — 80,6% (79 шт.), а в 2023 году — 87,7% (86 шт.) (рис. 1).
В устойчивой группе были выделены новые районированные сорта (Жаворонок, Вольный Дон, Гомер, Ахмат (внесены в Госреестр в 2020 г.), Раздолье (внесен в Госреестр в 2023 г.), Приазовье (внесен в Госреестр в 2024 г.), представленные в таблице 2.
Вирулентность к бурой ржавчине в 2019 году проявили 6 сортов: Тарасовская 29, Юка (поражение 80–100%), Амбар, Княгиня Ольга, СО 911, MV-09-04 (поражение 50–60%), Капризуля (поражение 40–50%). Наибольшее количество восприимчивых сортов (Юка, Былина Дона, Октава 15, Амбар и др.). было отмечено в 2021 году — 11,2%, минимальный процент (2%) вирулентных сортов был отмечен в 2020 году.
Устойчивые сорта растений помогают снизить использование пестицидов в сельском хозяйстве, что способствует экологизации продукции и уменьшению негативного воздействия на окружающую среду.
Проанализировав устойчивость изучаемых сортов, за пять лет (2019–2023 гг.), было установлено (рис. 2), что 81,6% (80 сортов) обладают резистентностью к патогену бурой ржавчины (поражение данной выборки сортов не превышало 15%), из них 70 сортов принадлежат российской селекции: 43 сорта (Зодиак, Раздолье, Рубин Дона, Подарок Крыму, Премьера, Приазовье и др.) из ФГБНУ «Аграрный научный центр “Донской”», 23 сорта (Лео, Стиль 18, Школа, Агрофак 100, Миг, Монэ и др.) из ФГБНУ «Национальный центр зерна им. П.П. Лукьяненко», 2 сорта (Акапелла, Богема) из Федерального Ростовского аграрного научного центра, 2 сорта (Армада, Сиеста) из ФГБНУ «Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр»; 10 сортов из зарубежных стран: 4 сорта (MV-15-04, MV-37-14, MV-Nemere, MV-Nador) из Венгрии, 4 сорта (Чорнява, Астарта, Шестопаловка, Slavna) с Украины, 1 сорт (КВС-Эмиль) из Германии, 1 сорт (№ 71 SIMMYT) из Румынии.
В среднеустойчивой (поражение 15–30%) и восприимчивой (поражение более 40%) группах были выделены по 8 сортов (8,2%). В первую группу вошли сорта Универ, Василич, Вольница, Донец, Статус, Батя (Россия), СО 911 и ХЕ-9710 (Франция); во вторую — Дон 107, Амбар, Юка, Октава 15 (Россия) и др. В средневосприимчивой группе отмечены всего 2% — сорта Лилит и MV-09-04 (табл. 3).
Таким образом, исходя их полученных данных, составлена таблица 4, в которой представлены высокорезистентные к бурой ржавчине сорта озимой мягкой пшеницы. Поражение листовой пластины данных сортов не превышало 5%, и по годам исследования они сохраняли высокую авирулентность к Северо-Кавказской популяции Puccinia triticina.
Для успешной селекции устойчивых к бурой ржавчине сортов озимой мягкой пшеницы целесообразно привлекать в скрещивание как местные сорта (Приазовье, Ударник, Флагман и др.), сохраняющие длительную высокую резистентность к возбудителю болезни, так и сорта инорайонной (Армада, Ахмат, Монэ и др.) и зарубежной (КВС-Эмиль, Slavna, № 71 Simmyt и др.) селекции, проявляющие авирулетность к патогену в конкретных природно-климатических зонах.
Приведенные в таблице 4 сорта на протяжении пяти лет изучения на инфекционном фоне сохраняют высокую устойчивость к местной популяции бурой ржавчины на юге России. Сорта, обладающие высокой резистентностью к патогену, способствуют стабилизации фитосанитарной обстановки в агроценозах, улучшению экологической среды и рекомендуются для технологий производства экологически чистой продукции, а также как источники устойчивости к бурой ржавчине.
Выводы
Многолетние исследования устойчивости различных генотипов озимой пшеницы к патогену Puccinia triticina, вызывающему бурую ржавчину, продемонстрировали высокую резистентность большинства проанализированных сортов (Вольный Дон, Жаворонок, Премьера, Приазовье, Раздолье, Школа и др.). Процент устойчивых генотипов варьировался в диапазоне от 80,6 в 2022 году до 92,9 в 2020-м. В среднем за исследуемый период устойчивость к бурой ржавчине была характерна для 80 сортов, что составило 81,6% от общей выборки. Уровень поражения листовой поверхности у данных сортов не превышал 15%.
В результате проведенных исследований были идентифицированы генотипы, обладающие высокой устойчивостью к патогену и представляющие интерес для селекционных программ. К ним относятся сорта Армада, Ахмат, Матрица, Премьера, Приазовье, Приволье, Ударник и др. Эти генотипы могут быть использованы в качестве исходного материала для создания новых сортов озимой пшеницы с повышенной устойчивостью к бурой ржавчине, что позволит значительно снизить риски потерь урожая и повысить экономическую эффективность сельскохозяйственного производства.
Об авторах
Ольга Сергеевна Кононенко, агроном
olapavlenko3008@gmail.com https://orcid.org/0000-0001-7012-6440
Николай Васильевич Шишкин, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
nik.shiskin.1961@mail.ru https://orcid.org/0000-0003-3863-0297
Екатерина Сергеевна Дорошенко, младший научный сотрудник
katyalevchenko1@mail.ru https://orcid.org/0000-0002-6015-5616
Аграрный научный центр «Донской», ул. Научный городок, 3, Зерноград, 347740, Ростовская обл., Россия
УДК 633.111.1:632.4:632.938.1
DOI: 10.32634/0869-8155-2025-399-10-167-173
Просмотров: 141
