Оценка коллекции яровой мягкой пшеницы и линий с генами sr на устойчивость к стеблевой ржавчине в условиях южной лесостепи западной сибири

1. На правах рукописи

1. Левшунов
2. Максим Александрович

ОЦЕНКА КОЛЛЕКЦИИ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ И ЛИНИЙ С ГЕНАМИ SR НА УСТОЙЧИВОСТЬ К СТЕБЛЕВОЙ РЖАВЧИНЕ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

06.01.05 – селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Тюмень - 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина»

Научный руководитель:	доктор сельскохозяйственных наук, профессор Шаманин Владимир Петрович
Официальные оппоненты:	Сапега Валерий Антонович доктор сельскохозяйственных наук, профессор Тюменского ГАСУ
	Рассеева Людмила Петровна кандидат с.-х. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории селекции яровой мягкой пшеницы Сибирского НИИСХ
Ведущая организация:	Челябинский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Защита состоится 5 июня 2012 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 220.064.02 при Тюменской государственной сельскохозяйственной академии.

Адрес академии: 625003, г. Тюмень, ул. Республики, 7.

Тел./факс: (3452) 46-87-77; Е-mail: [email protected]

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменской государственной сельскохозяйственной академии.

Автореферат разослан «3» мая 2012 г.

Ученый секретарь Литвиненко

диссертационного совета Наталья Владимировна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Западная Сибирь является одним из ведущих регионов страны по производству высококачественного зерна пшеницы. Однако здесь отмечаются значительные колебания урожайности зерна по годам, и одной из основных причин этого являются эпифитотии болезней с воздушно-капельной инфекцией. В последние годы, наряду с традиционными болезнями (бурая ржавчина, септориоз, пыльная головня и др.), возросла угроза эпифитотий стеблевой ржавчины, потери урожая зерна от которой могут достигать до 50% и выше (Койшибаев, 2002, Шаманин и др., 2010).

В 1999 году в Уганде было впервые отмечено поражение стеблевой ржавчиной генотипов с геном Sr31, которые до того времени были устойчивыми. Данный единичный случай оповестил мир о появлении новой агрессивной расы стеблевой ржавчины, получившей имя Ug99. В настоящее время данная раса обнаружена в странах Ближнего Востока и продолжает миграцию в направлении среднеазиатских стран (Singh, 2008). Существует вероятность заноса данной расы через Казахстан на территорию Западной Сибири. Поиск источников устойчивости в качестве исходного материала для селекции яровой мягкой пшеницы на устойчивость к стеблевой ржавчине в условиях региона является актуальной проблемой, что и определило цель и задачи исследований. Исследования проводились в рамках международной программы Казахстанско-Сибирской сети улучшения пшеницы (КАСИБ), по проекту «Международного центра улучшения кукурузы и пшеницы» (СИММИТ) и в соответствии с программой НИР ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина (№ государственной регистрации 01.2.00102530).

Цель исследований - создание коллекции источников устойчивости к стеблевой ржавчине и выявление эффективных генов Sr для селекции яровой мягкой пшеницы в условиях Западной Сибири.

Задачи исследований:

• Оценить коллекцию и селекционные линии яровой мягкой пшеницы на устойчивость к стеблевой ржавчине и выделить устойчивые образцы.
• Выявить наиболее эффективные по устойчивости к стеблевой ржавчине гены Sr.
• Провести мониторинг рас стеблевой ржавчины в Омской области.
• Оценить селекционные линии, устойчивые к стеблевой ржавчине, по хозяйственно-ценным признакам.
• Определить коэффициенты корреляции между степенью поражения стеблевой ржавчиной и количеством белка, клейковины.
• Рекомендовать селекционной практике выделенные источники устойчивости к стеблевой ржавчине и эффективные гены Sr.

Научная новизна работы. Впервые получены результаты оценки коллекции яровой мягкой пшеницы по устойчивости к стеблевой ржавчине в условиях Западной Сибири и параллельно к вирулентной расе Ug 99 в Кении (Африка), выявлены источники и устойчивые перспективные селекционные линии, установлены эффективные по устойчивости к западносибирской популяции рас стеблевой ржавчины гены Sr. Установлена отрицательная сопряженность между степенью поражения стеблевой ржавчиной и содержанием белка, клейковины в зерне.

Практическая значимость и реализация результатов исследований.

Сформированная коллекция источников устойчивости к стеблевой ржавчине и выделенные линии с комплексом хозяйственно–ценных признаков переданы участникам международной программы КАСИБ (селекционные учреждении Западной Сибири, Южного Урала, Поволжья и Казахстана) для использования в селекционном процессе. Рекомендованы эффективные гены Sr.

Положения выносимые на защиту:

- Выявленные эффективные гены Sr устойчивости мягкой пшеницы к местной популяции рас стеблевой ржавчины P. graminis f.sp. tritici в зоне южной лесостепи Западной Сибири.

- Сформированная коллекция источников устойчивости к стеблевой ржавчине яровой мягкой пшеницы и селекционные линии с комплексом хозяйственно-ценных признаков.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на международных конференциях (Омск, 2009; Челябинск, 2010; Новосибирск, 2011), на Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Минсельхоза России (ОмГАУ, Новосибирский ГАУ, Орел ГАУ, 2010), на Всероссийском конкурсе У.М.Н.И.К. (Омск, 2011) и опубликованы в 13 -ти работах, в том числе три работы опубликованы в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Личный вклад соискателя. Планирование, разработка методики исследований, проведение полевых и лабораторных экспериментов, анализ, статистическая обработка, обобщение результатов исследований и написание диссертации, проведены при непосредственном личном участии диссертанта.

Объём и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 123 страницах печатного текста, содержит введение, 5 глав, выводы, предложения для селекционной практики; включает 22 таблицы, 6 рисунков, 10 приложений. Библиографический список включает 135 источников, в т.ч. 35 – на иностранных языках.

Содержание работы

1 Обзор литературы

В главе дан обзор и анализ литературных данных, посвященных проблеме устойчивости яровой мягкой пшеницы к стеблевой ржавчине, и описана роль исходного материала для селекции на устойчивость.

2 Условия, материал и методика проведения исследований

Экспериментальная часть работы проводилась в течение 2009-2011 гг. на опытном поле ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина, расположенном в южной лесостепи Омской области. Почвы опытного участка – лугово-чернозёмные, среднегумусовые, выщелоченные, с характерным глубинным осолонцеванием. Гранулометрический состав почв среднесуглинистый и легкосуглинистый с выраженной фракцией мелкого песка (Агроклиматические ресурсы Омской области., 1971). Годы исследований имели существенные различия по температурному режиму, выпадению осадков и их распределению, что позволило оценить экспериментальный материал в характерных для региона погодных условиях.

Объектом исследования служили:

В 2009-2011 гг. питомник линий с различными генами Sr (всего 115), которые были получены в рамках программы сотрудничества с СИММИТ.

В 2009 г. на устойчивость к стеблевой ржавчине оценили западносибирскую коллекцию, сформированную из сортов и линий яровой мягкой пшеницы, предоставленных отделом растительных ресурсов СибНИИРС СО Россельхозакадемии – 164 образца. Параллельно сотрудниками СИММИТ данная коллекция, селекционные линии ОмГАУ и питомника КАСИБ оценивались на устойчивость к вирулентной расе Ug 99 в национальном институте фитопатологии в Кении (Африка).

В 2010-2011 гг. изучаемый коллекционный питомник состоял только из сортов и линий, выделенных по устойчивости к вирулентной расе Ug 99.

Выделенные по устойчивости к стеблевой ржавчине селекционные линии высевали в 4-х кратной повторности.

В качестве стандартов использованы сорта, рекомендованные Госкомиссией по сортоиспытанию в Омской области для каждой группы спелости: среднеранний – Памяти Азиева; среднеспелый – Омская 29; среднепоздний – Омская 35.

Посев проводили сеялкой ССФК – 7. Норма высева – 500 всхожих зерен на 1 м2. Глубина заделки семян 5-6 см. Площадь делянки 2 м2. Образцы высевали рендомизироваными блоками.

Линии с генами Sr и сформированную по устойчивости к вирулентной расе Ug 99 коллекцию высевали вручную, каждую линию по 2 рядка длиной 1 м, через 10 номеров размещали стандарт устойчивости к стеблевой ржавчине – сорт Омская 37 и восприимчивости – Чернява 13.

Фенологические наблюдения проводили по методике государственного сортоиспытания с.-х. культур (М., 1985).

Содержание белка и клейковины в зерне определяли на ИНФРАЛЮМе.

Степень поражения растений стеблевой ржавчиной оценивали по шкале Р.Ф. Петерсона (Peterson R.F. et. al, 1948). Тип поражения оценивается по международной методике, имеющей буквенную систему обозначения: R-устойчивый, TR- высоко устойчивый, MR- умеренно устойчивый, MS – умеренно восприимчивый, M – перекрывание (MR и MS), MSS – умеренно восприимчивый, близок к восприимчивому, S – восприимчивый.

Дифференциация патотипов P. graminis f.sp. tritici была проведена в Научно-исследовательском институте проблем биологической безопасности (Республика Казахстан) по методике, разработанной A.P. Roelfs и J.W.Martens (1988), дополненой Ш.С. Рсалиевым Сбор спор стеблевой ржавчины проведен на опытном поле ОмГАУ.

Оценка устойчивости / восприимчивости образцов к патотипам расы Ug99 на стадии проростков проведена сотрудниками СИММИТ: к типу R относили реакции 0, 1, 2, к типу S – реакция восприимчивости в 3 и 4 балла.

Статистическую обработку результатов исследования проводили по методике Б.А. Доспехова (1985) на персональном компьютере с использованием пакета прикладных программ "Agros 2.09" и программы Microsoft Excel.

3 Мониторинг стеблевой ржавчины в условиях южной лесостепи Западной Сибири

Оценка устойчивости к стеблевой ржавчине линий с генами Sr в условиях южной лесостепи Западной Сибири. На основании оценки устойчивости и степени поражения набора линий с идентифицированными генами, определены наиболее эффективные по устойчивости гены Sr к популяции P. graminis f.sp.tritici распространенной в Западной Сибири.

В табл. 1 представлены иммунные к стеблевой ржавчине P. graminis f.sp.tritici линии с генами: Sr9e, Sr24, Sr25, Sr26, Sr27, Sr31, Sr33, Sr35, Sr36, Sr38, SRDP-2 с группой (пирамидой) генов Sr7a+Sr12+Sr6 и линии с неустановленной генетической природой устойчивости Norm, Debeira, Bacanora, Hidhab, Cham 10.

Таблица 1 – Иммунные к стеблевой ржавчине P. graminis f.sp.tritici линии яровой мягкой пшеницы с генами Sr, опытное поле ОмГАУ

№	Линия	Ген	Поражение стеблевой ржавчиной, %, тип поражения
			2009 г.	2010 г.	2011 г.
	Омская 37 (ст.устойчивости)	-	10MR	0R	5MR
	Чернява 13 (ст. восприимчивости)	-	80S	40MS	80MSS
1	LcSr24Ag	Sr24	0R	0R	0R
2	Sr 24 (Agent)/9*LMPG	Sr24	0R	0R	0R
3	Super Seri	Sr25	0R	0R	0R
4	Sr 26/9*LMPG	Sr26	0R	0R	0R
6	Coroong	Sr27	0R	0R	0R

Продолжение таблицы 1

№	Линия	Ген	Поражение стеблевой ржавчиной, %,тип поражения
			2009 г.	2010 г.	2011 г.
7	Seri 82	Sr31	0R	0R	0R
8	PBW343	Sr31	0R	0R	0R
9	Cham-8	Sr31	0R	0R	TR
10	Sr31(Benno)/6*LMPG	Sr31	0R	0R	0R
11	Utique 96	Sr31 absent	0R	0R	0R
12	Giza-168	Sr31 absent	0R	0R	0R
13	Kubsa = Attila	Sr31 absent	0R	0R	0R
14	RL 5405	Sr33	0R	0R	0R
15	W3763-SR35	SR35	0R	0R	0R
16	Cook	Sr36	0R	0R	0R
17	RL 6081	Sr38	0R	0R	0R
18	Chris	Sr7a, Sr12,Sr6	0R	0R	0R
19	Vemstein	Sr9e	0R	0R	0R
20	MEDEA AP9D-SRDP-2	SRDP-2	0R	0R	0R
21	Hidhab	Не становлен	0R	0R	0R
22	Norm	Не становлен	0R	0R	0R
23	BRT/WST	Не установлен	0R	0R	0R
24	Cham-10	Не установлен	0R	0R	0R
25	Bacanora = Kauz's'	Не установлен	0R	0R	0R
26	Debeira	Не установлен	0R	0R	0R

Линии с генами Sr24, Sr31 и Sr36, которые в Кении восприимчивы к вирулентной расе Ug 99, в условиях Западной Сибири были иммунны и это свидетельствует о том, что наличия данной агрессивной расы стеблевой ржавчины на территории региона не отмечено.

Высокую полевую устойчивость имели линии с генами Sr9G, SR11RA, Sr13, Sr26, Sr32, а также линии с комплексом (пирамидой) генов устойчивости Sr2+Sr23, Sr26+Sr9G, Sr33+Sr5 и линии с неустановленной генетической природой устойчивости Cham 6, EL Nielain, Gemmeiza-9, Chamran, nqalab 91, Aguilal, твердая пшеница Сarim, Altar, процент поражения не более 10 и тип поражения MR.

Линии с эффективными генами Sr целесообразно использовать в селекции на устойчивость к стеблевой ржавчине в условиях Западной Сибири.

Расовый состав стеблевой ржавчины, распространенной в Омской области и его вирулентность. Анализ споровых образцов стеблевой ржавчины Западной Сибири, позволил определить различные патотипы (расы) ржавчинного гриба. Было выявлено семь патотипов P. graminis f.sp. tritici : TDR/BL, TFH/BB, KKH/DG, BKR/BG, FBC/BB, BBB/BB.

По результатам исследований установлено, что все выявленные патотипы отличаются между собой по признаку вирулентности к специально подобранным сортам-дифференциаторам. В результате анализа структуры популяции стеблевой ржавчины Западной Сибири наиболее вирулентными патотипами оказались TDR/BL, TFR/NL и KKH/DG, поражающие 7-8 генов Sr из 20. Указанные патотипы выделены с сортов Терция, Сибаковская юбилейная и Чернява 13, данные представлены в табл. 2.

Таблица 2 – Вирулентность патотипов стеблевой ржавчины

P. graminis f.sp. tritici к генам Sr

Индекс патотипа	Источник инфекции	Вирулентность патотипа к генам
TDR/BL	Чернява 13	Sr5, Sr21, Sr7b, Sr8a, Sr9b, Sr17, Sr22
TFH/BB	Омская 29	Sr5, Sr21, Sr7b, Sr8a, Sr9b, Sr17
TFR/NL	Терция	Sr5, Sr21, Sr7b, Sr8a, Sr9b, Sr17, Sr27, Sr22
KKH/DG	Сибаковская юбилейная	Sr21, Sr7b, Sr6, Sr8a, Sr9b, Sr17, Sr27
BKR/BG	Лютесценс 165	Sr6, Sr8a, Sr9b, Sr17
FBC/BB	Лютесценс 375/92	Sr7b, Sr17
BBB/BB	Кострец безостый	--

Известно, что раса Ug99 (патотип TTKS, позже был разделен на TTKSK и TTKST) единственная раса P. graminis tritici в мире, вирулентная к генам Sr31, Sr24, и Sr36. В наших исследованиях, (табл. 1) линии с данными генами проявили иммунитет, что так же подтверждает отсутствие вирулентной расы Ug99 на территории Западной Сибири.

Выявленные патотипы гриба авирулентны к генам Sr11, Sr30 и Sr25, которые на Африканском континенте являются неэффективными.

Полученные данные позволяют предположить, что в Западной Сибири в результате сопряженной эволюции пшеницы и стеблевой ржавчины появились новые патотипы P. graminis f.sp. tritici, вирулентные для коммерческих сортов пшеницы возделываемых в регионе.

Создание коллекции яровой мягкой пшеницы устойчивой

к стеблевой ржавчине

Оценка сибирской коллекции яровой мягкой пшеницы на устойчивость к стеблевой ржавчине в условиях южной лесостепи Западной Сибири. Проведенная оценка сортов и линий яровой мягкой пшеницы из коллекции СибНИИРС в условиях малого опытного поля ОмГАУ в 2009 году, показала, что только 10% образцов имели устойчивость к сибирской популяции стеблевой ржавчины (поражение до 5%). Относительную устойчивость проявили 27% образцов, которые поражались до 20%, остальные 63% коллекции были поражены в значительной степени (рис. 1).

Рис. 1 – Доля сортов яровой мягкой пшеницы по степени поражения стеблевой ржавчиной в условиях южной лесостепи Западной Сибири

Процент поражения стандартов составил: Памяти Азиева – 60%, Омская 29 – 40% и Омская 35 – 40%. Из сортов сибирского экотипа, имеющих коммерческое значение для региона, слабовосприимчивыми к стеблевой ржавчине были сорта: Златозара, Тулунская 12, Омская 37; средневосприимчивыми – Обская 14, Алтайская 99, Новосибирская 15 и Эритроспермум 59. Результаты оценки показали, что основная доля сортов яровой мягкой пшеницы, возделываемых в Западной Сибири, восприимчивы к сибирской популяции стеблевой ржавчины, что свидетельствует об актуальной необходимости расширения генотипического разнообразия сортов для региона.

Оценка устойчивости коллекции яровой мягкой пшеницы к расе Ug99 в Кении (Африка). Оценка сортов и линий яровой мягкой пшеницы из сибирской коллекции СибНИИРС на инфекционном фоне Кении показала, что все изученные образцы восприимчивы к вирулентной расе Ug99 и являются бесперспективными для использования в селекции на устойчивость к стеблевой ржавчине в условиях Западной Сибири. В этой связи была сформирована новая коллекция из устойчивых к расе Ug99 образцов, выделенных из питомника КАСИБ и линий селекции ОмГАУ.

При оценке в Кении 455 образцов КАСИБ и селекционных линий ОмГАУ было установлено, что из них (10%) – 43 образца характеризовались устойчивостью к стеблевой ржавчине, (13%) – 61 образец имели степень поражения до 20%, остальные в значительной степени поражались стеблевой ржавчиной (рис. 2).

Рис. 2 – Доля образцов яровой мягкой пшеницы питомника КАСИБ и селекционных линий ОмГАУ, по степени поражения расой Ug 99

в условиях Кении (Африка), 2009 г.

По результатам проведенной оценки устойчивости сортов и линий питомника КАСИБ в условиях Кении отобрано 54 образца, включая 11 селекционных линий ОмГАУ.

Результаты оценки устойчивых к стеблевой ржавчине сортов и линий яровой мягкой пшеницы из питомника КАСИБ. По итогам оценки в Кении (Африка) образцов из питомника КАСИБ была сформирована коллекция устойчивых к вирулентной расе Ug99 сортов и линий яровой мягкой пшеницы. По результатам оценки данной коллекции на устойчивость к западносибирской популяции рас стеблевой ржавчины были выделены линии иммунные к местной популяции рас стеблевой ржавчины. Полученные результаты представлены в табл. 3.

Таблица 3 – Результаты оценки устойчивости лучших образцов питомника КАСИБ к стеблевой ржавчине

№	Линия	Полевая оценка устойчивости к расе Ug99, %/тип		Стеблевая ржавчина, %/тип
		2009 г.		2010 г.	2011 г.
	Omskaya 37 (ст. устойчивости)	-	-	0R	5MR
	Chernayva 13 (ст. восприимчивости)	-	-	40MS	80MSS
1	212-02	15MRMS	-	0R	0R
2	160/00-10	15MRMS	-	0R	TR
3	462/01-23	25MSS	10MR,30M	0R	TR
4	К-СРАИ-74287	15MRMS	20MR	0R	0R
5	ИР-25	15MR	-	0R	0R
6	ИР-37	20MRMS	20MS	0R	TR
7	ИР-43	15MRMS	-	0R	TR
8	ИР-38	15MRMS	-	0R	0R
9	ИР-48	15MS	20MS	0R	TR
10	ИР-49	10MRMS	-	0R	0R
11	ИР-53	5RMR	-	0R	0R
12	Лют. 128/03-5	0	5R Very Late	0R	0R
13	Лют.242/97-2-9	RV,0-Late	0-Late	0R	0R
14	Лют.242/97-2-22	RV,0-Late	TR-Very late	0R	TR
15	Лют.242/97-2-45	RV,TMR,Late	TMR-Very late	0R	TR
16	Лют.242/97-2-26	RV,0	TR-Very late	0R	0R
17	Лют.310/00-10	20RMR	20RMR	0R	TR

Выделенные образцы целесообразно использовать в селекционном процессе в качестве источников устойчивости к стеблевой ржавчине, для создания устойчивых сортов яровой мягкой пшеницы для условий Западной Сибири.

Оценка селекционных линий ОмГАУ по устойчивости к стеблевой ржавчине и хозяйственно-ценным признакам

Устойчивость к стеблевой ржавчине селекционных линий ОмГАУ. Анализ данных селекционных линий ОмГАУ, выделенных в Кении по устойчивости к расе Ug 99 показал, что все они устойчивы к западно-сибирской популяции рас стеблевой ржавчины. Результаты представлены в табл. 4.

Таблица 4 – Результаты оценки селекционных линий по устойчивости к стеблевой ржавчине на опытном поле ОмГАУ и в Кении

№	Сорт, линия	Стеблевая ржавчина, Омск %/тип пораж.			Стеблевая ржавчина Ug99, Кения
		2009 г.	2010 г.	2011 г.	2010 г.
					%/тип пораж.	TTKSK, балл*
1	Омская 35 (стандарт)	40MS	20MS	40MS	60S	4
2	BC1Эритр.59/Лют.20639(22889)	0R	0R	5MR	20MRMS	2-
3	НС888Lr19/Кормовая128	5MR	0R	5M	10MS	2
4	Омская20/Иртышанка10//Лют.444/3/Актюбе/4/Лют.444	0R	0R	5MR	10S	3+
5	НС888Lr19/Лют.45-95	5RMR	0R	10M	20MRMS	2+/4
6	Эритр.23334	0R	0R	5MR	5MRMS	2-
7	Эритр.23442	0R	0R	5MR	5MRMS	2-
8	BC2Эритр.59/Лют.20639(22912)	0R	0R	5RMR	10MRMS	2

Примечание: * - результаты лабораторной оценки устойчивости проростков к патотипу расы Ug99

Образцы BC2Эритр.59/Лют.20639(22912); Эритр.23442; Эритр.23334; НС888Lr19/Кормовая128, обладающие относительной устойчивостью в полевых условиях к расе Ug99 и достаточно высокой устойчивостью к патотипам данной расы в стадии проростков, предположительно, имеют в генотипе гены с высокой экспрессией, обуславливающей их устойчивость, что не исключает и полигенный характер устойчивости. Устойчивость образца НС888Lr19/Лют.45-95 в стадии проростков варьировала от 2 + до 4, что может свидетельствовать либо о неоднородности генотипа данной линии, либо о возрастной устойчивости, что, в свою очередь, может быть связано с полигенной природой признака.

Выделенные селекционные линии представляют интерес для создания сортов, устойчивых к стеблевой ржавчине на территории Западной Сибири.

Оценка по хозяйственно-ценным признакам. На основании оценки по хозяйственно-ценным признакам устойчивых к стеблевой ржавчине селекционных линий ОмГАУ, было отобрано 7 лучших, отдельно следует отметить линии Омская20/Иртышанка10//Лют.444/3/Актюбе/4/Лют.444, НС888Lr19/Кормовая128 которые достоверно превысили стандарт по урожайности (табл. 5).

Таблица 5 – Урожайность зерна и элементы её структуры селекционных линий, устойчивых к стеблевой ржавчине, опытное поле ОмГАУ

(в среднем 2009-2011 гг.)

№	Сорт, линия	Вегетац период, сут.	Урожай зерна, г/м2	Кол-во зёрен в колосе, шт.	Масса 1000 зёрен, г	К хоз. %
1	Омская 35 (стандарт)	90	331	27	46,1	38,9
2	BC1Эритр.59/Лют.20639(22889)	92	342	35*	41,4	37,7
3	НС888Lr19/Кормовая128	92	354	28	40,0	31,4
4	Омская20/Иртышанка10//Лют.444/3/Актюбе/4/Лют.444	92	396*	35*	45,5	41,0*
5	НС888Lr19/Лют.45-95	93	381*	35*	34,7	34,6
6	Эритр.23334	92	327	32*	33,3	35,9
7	Эритр.23442	91	285	24	42,5	36,4
8	BC2Эритр.59/Лют.20639(22912)	92	322	44*	30,2	41,2*
	НСР05		32,3	1,5	2,1	1,8

Примечание:*- достоверно при Р=0,05

В табл. 6 приведены результаты анализа качественных показателей зерна селекционных линий ОмГАУ. Лучшие показатели по содержанию белка и клейковины имели три линии: Омская20/Иртышанка10//Лют.444/3/ Актюбе/4/Лют.444, Эритр.23334 и НС888Lr19/Кормовая128. Эти линии, наряду с высокой урожайностью, выделяются и по показателям качества зерна.

Таблица 6 – Содержание белка и клейковины в зерне селекционных линий ОмГАУ, %

№	Сорт, линия	2010 г.		2011 г.		В среднем
		белок	клейко-вина	белок	клейко-вина	белок	клейко-вина
1	Омская 35 (стандарт)	16.9	35.4	15.9	31.1	16.4	33.3
2	BC1Эритр.59/Лют.20639 (22889)	17.3	35.1	17.4	35.5	17.4	35.3
3	НС888Lr19/Кормовая128	18.4*	36.1	18.9*	36.7*	18.7*	36.4*
4	Омская20/Иртышанка10//Лют.444/3/Актюбе/4/Лют.444	17.7*	35.1	17*	32.8*	17.4*	34.0*
5	НС888Lr19/Лют.45-95	15.9	31.8	16.7*	33.4*	16.3	32.6
6	Эритр.23334	17.9*	36.3	18.2*	36.6*	18.1*	36.5*
7	Эритр.23442	17	35.4	18*	36.7*	17.5	36.1
8	BC2Эритр.59/Лют.20639 (22912)	17	34.2	17.6*	35.6*	17.3	34.9
	НСР05	0.5	1.3	0.3	1.4	0.4	1.4

Примечание:*- достоверно при Р=0,05

Расчет коэффициентов корреляции между степенью поражения и содержанием белка, клейковины, по результатам оценки коллекции яровой мягкой пшеницы и селекционных линий ОмГАУ в условиях южной лесостепи Западной Сибири, показал наличие отрицательной сопряженности между данными признаками. Коэффициенты корреляции варьировали от -0,37 до -0, 66 по сопряженности с белком и от -0,65 до -0,39 по сопряженности с клейковиной и были достоверными на высоком уровне значимости (Р = 0,01), что свидетельствует об отрицательном влиянии стеблевой ржавчины на качество зерна в регионе.

Таким образом, отобранные по устойчивости к стеблевой ржавчине и комплексу хозяйственно-ценных признаков селекционные линии яровой мягкой пшеницы, созданные в ОмГАУ, представляют селекционную ценность в качестве источников устойчивости и исходного материала для выведения сортов в условиях Западной Сибири.

ВЫВОДЫ

1. В условиях южной лесостепи Западной Сибири иммунитет к стеблевой ржавчине проявили линии яровой мягкой пшеницы с генами Sr9e, Sr24, Sr25, Sr26, Sr27, Sr31, Sr33, Sr35, Sr36, Sr38, SRDP-2; группой (пирамидой) генов Sr7a+Sr12+Sr и сорта с неустановленными генами Sr – Norm, Debeira, Bacanora, Hidhab, Cham 10. Различную степень устойчивости имели линии с генами Sr9G, SR11RA, Sr13, Sr26, Sr32; с комплексом (пирамидой) генов Sr2+Sr23, Sr26+Sr9G, Sr33+Sr5 и сорта с неустановленными генами Sr – Cham 6, EL Nielain, Gemmeiza-9, Chamran, nqalab 91, Aguilal, сорта твердой пшеницы – Сarim, Altar.

2. Иммунитет, который проявился при оценке линий с генами Sr31, Sr24 и Sr36, свидетельствует об отсутствии заноса в регион агрессивной расы Ug99, преодолевающей устойчивость данных генов.

3. По результатам оценки сибирской коллекции из 164 сортов яровой мягкой пшеницы отдела растительных ресурсов СибНИИРС СО Россельхозакадемии в Кении (Африка) установлено, что среди них нет источников устойчивости к вирулентной расе Ug 99 стеблевой ржавчины. Учитывая направление распространения расы Ug 99 и вероятность ее появления в Западной Сибири, целесообразно привлечение в селекционный процесс выявленных источников устойчивости из коллекции мирового генофонда СИММИТ.

4. Западно-Сибирская популяция рас стеблевой ржавчины отличается высокой агрессивностью. Из 164 сортов сибирской коллекции, лишь 16 сортов (10 %) имели высокую устойчивость (поражение до 5%) и 45 сортов (27%) – среднюю устойчивость (поражение до 20%). По результатам оценки расового состава и вирулентности патотипов стеблевой ржавчины распространенной на территории региона, выявлено 7 патотипов гриба P. graminis f.sp. tritici. Наиболее вирулентными патотипами стеблевой ржавчины оказались TFR/NL и KKH/DG, преодолевающие устойчивость соответственно 8 и 7 генов Sr из 20.

5. По результатам оценки селекционного материала ОмГАУ и питомника КАСИБ на устойчивость к стеблевой ржавчине сформирована коллекция образцов яровой мягкой пшеницы, иммунных к западносибирской популяции рас стеблевой ржавчины и устойчивых к вирулентной расе Ug99, представляющая интерес для селекции в регионе в качестве источников устойчивости.

6. Установлена отрицательная сопряженность между степенью поражения яровой мягкой пшеницы и количеством белка, клейковины в зерне. Коэффициенты корреляции между данными признаками были достоверными при высоком уровне значимости (Р=0,01), варьировали по годам от -0,4 до -0,7, что свидетельствует об отрицательном влиянии стеблевой ржавчины на качество зерна в Западно-Сибирском регионе.

7. По комплексу хозяйственно-ценных признаков выделены селекционные линии, устойчивые к стеблевой ржавчине. Среди них лучшая линия Омская20/Иртышанка10//Лют.444/3/Актюбе/4/Лют.444 достоверно превосходит стандартный сорт Омская 35 по урожайности, имеет высокие значения по признакам: масса 1000 семян (45,5 г), К хоз. (41%), содержание белка (17,4%) и сырой клейковины (34%). Отобранные линии представляют селекционную ценность для условий Западно-Сибирского региона и переданы в контрольный питомник для дальнейшего испытания.

РЕКОМЕНДАЦИИ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ

1. Выявленные эффективные гены устойчивости к стеблевой ржавчине: Sr9e, Sr25, Sr26, Sr27, Sr 31, Sr33, SrDP-2, Sr35, Sr36, Sr38, Sr9G, SR11RA, Sr13, Sr24, Sr26, Sr32 рекомендуется использовать в селекционном процессе в условиях Западной Сибири.

2. Рекомендовать к использованию в качестве источников устойчивости к стеблевой ржавчине созданную коллекцию из 17 образцов питомника КАСИБ и селекционные линии ОмГАУ: BC1Эритр.59/Лют.20639(22889), НС888Lr19/Кормовая128, НС888Lr19/Лют.45-95, Эритроспермум 23334, Эритроспермум 3442, Омская20/Иртышанка10//Лют.444/3/Актюбе/4/Лют.444, Лют.23419, BC2Эритр.59/Лют.20639 (22912).

3. Селекционные линии: Омская20/Иртышанка10//Лют.444/3/ Актюбе/4/Лют.444; НС888Lr19/Кормовая128; НС888Lr19/Лют.45-95 передать в контрольный питомник для дальнейшего испытания.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Шаманин, В. П. Приоритетные направления селекции пшеницы в условиях Западной Сибири /В. П. Шаманин, А. И. Моргунов, М. А. Левшунов // Материалы Международного научно-технического форума: Реализация Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия: инновации, проблемы, перспективы. Омск, 2009. Ч. 1. С. 278-281.
2. Шаманин, В. П. Результаты и перспективы сотрудничества с международным селекционным центром СИММИТ по созданию адаптивного исходного материала яровой мягкой пшеницы для селекции в условиях Западной Сибири /В. П. Шаманин, И. В. Потоцкая, А. Ю. Трущенко, А. С. Чурсин, Н. Н. Меркешина, М. А. Левшунов // Материалы Международного научно-технического форума: Реализация Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия: инновации, проблемы, перспективы. Омск, 2009. Ч. 1. С. 275-278.
3. Шаманин, В. П. Создание адаптивного исходного материала яровой мягкой пшеницы для селекции в условиях Западной Сибири – результаты и перспективы сотудничества ОмГАУ-СИММИТ /В. П. Шаманин, А. С. Чурсин, М. А. Левшунов, А. И. Моргунов // Научное обеспечение производства конкурентоспособной продукцей сельского хозяйства: Сб. науч. тр., посвящ. 80-летию со дня основания Карабалыкской СХОС. Костанай, 2009. С. 232-237.
4. Шаманин, В. П. Селекция пшеницы на устойчивость к биотическим и абиотическим факторам среды в условиях Западной Сибири /В. П. Шаманин, Г. М. Серюков, В. П. Пьянов, Н. Н. Меркешина, А. Ю. Трущенко, А. С. Чурсин, И. В. Потоцкая, Г. М. Штубей, Г. М. Вакуленко, С. П. Кузьмина, Н. В. Соловьева, М. А. Левшунов, И. И. Каракоз, А. Р. Гамбарян // Сборник научных трудов посвященный 75-летию академика НАН РК, РАСХН и УААН Уразалиева Р. А.; Казах. науч.-исслед. ин-т земледелия и растениеводства. Алмалыбак, 2010. С. 278-282.
5. Шаманин, В. П. Создание исходного материала яровой мягкой пшеницы, устойчивого к местной популяции и вирулентной расе UG 99 стеблевой ржавчины в условиях Западной Сибири и Северного Казахстана /В. П. Шаманин, А. И. Моргунов, Я. Манес, Ю. И. Зеленский, А. С. Чурсин, М. А. Левшунов // Достижения и перспективы земледелия, селекции и биологии сельскохозяйственных культур : материалы Междунар. науч.-практ. конф. / Казах. науч.-исслед. ин-т земледелия и растениеводства. Алматы, 2010. С. 317-321.

6. Шаманин, В. П. Селекция яровой мягкой пшеницы на устойчивость к местной популяции и к вирулентной расе Ug 99 стеблевой ржавчины в условиях Западной Сибири /В. П. Шаманин, А. И. Моргунов, Я. Манес, Ю. И. Зеленский, А. С. Чурсин, М. А. Левшунов // Информ. вестн. ВОГиС. 2010. Т. 14. № 2. С. 223-231.
7. Shamanin, V. Spring wheat breeding for leaf and stem rusts under West Siberia environment / V. Shamanin, A. Morgounov, Y. Zelenskiy, Y. Manes, A. Chursin, M. Levshunov // 8th International Wheat Conference : Abstracts of oral poster presentations 1-4 June, 2010, St. Petersburg, Russia. St. Petersburg, 2010. P. 314.
8. Шаманин, В. П. Представляет ли стеблевая ржавчина угрозу урожаю пшеницы в условиях Западной Сибири./В. П. Шаманин, А. И Моргунов, А. С. Чурсин, Н. Н. Меркешина, Т. Ю. Штубей, М. А. Левшунов // ОмГАУ Успехи современного естествознания. 2011. № 2 С. 56-60.
9. Левшунов, М. А. Создание коллекции яровой мягкой пшеницы, устойчивой к стеблевой ржавчине, в качестве исходного материала для селекции в условиях Западной Сибири / М. А. Левшунов, В. П. Шаманин, П. М. Кобков // Омский регион - месторождение возможностей : материалы II Регион. молодеж. науч.-техн. конф. 14-17 апр. 2011 г. / Правительство Ом. обл. Омск, 2011. Вып. 1. С. 319-321.
10. Shamanin, V. P. Bread wheat germplasm resistance to stem rust raсe Ug 99 /V. P. Shamanin, A. I. Morgounov, Y. I. Zelenskiy, М. А. Levshunov // Wheat Genetic Resources and Genomics : the International Conference : abstract book : Novosibirsk, Russia August 28 - September 1, 2011. Novosibirsk, 2011. P. 69.
11. Лихенко, И. Е. Каталог сортов яровой мягкой пшеницы: оценка устойчивости к местной популяции стеблевой ржавчины в условиях Западной Сибири и к вирулентной расе Ug99 в Кении (Африка) /И. Е. Лихенко, В. П. Шаманин, А. И. Моргунов, М. А. Левшунов, П. И. Степочкин. Новосибирск, 2011 С.23
12. Шаманин, В. П. Селекционно-генетическая оценка популяций яровой мягкой пшеницы сибирского питомника челночной селекции СИММИТ / В. П. Шаманин, А. И. Моргунов, Я. Манес, Ю. И. Зеленский, А. С. Чурсин, М. А. Левшунов, И. В. Потоцкая, И. Е. Лихенко, Т. Манько, И. И. Каракоз, А. В. Табаченко, С. Л. Петуховский // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2011. Т. 16, № 1. С. 21–32.
13. Шаманин, В. П. Создание адаптивного селекционного материала яровой мягкой пшеницы с использованием метода челночной селекции СИММИТ/ В. П. Шаманин, А. И. Моргунов, Ю. И. Зеленский, А. С. Чурсин, М. А. Левшунов, И. В. Потоцкая, И. Е. Лихенко, Т. А. Манько, И. И. Каракоз, А. В. Табаченко, С. Л. Петуховский // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 2. ISSN 1817-6321.