Исходный материал для селекции яровой мягкой пшеницы с устойчивостью к бурой ржавчине в условиях Омского Прииртышья

• Автор: Коренюк, Екатерина Андреевна
• Шифр специальности: 06.01.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

1. Теоретические основы селекции на иммунитет к бурой ржавчине

1 1 Биология возбудителя бурой ржавчины пшеницы

1 2 Идентификация расового состава патогена

1 3 Вариативность расового состава бурой ржавчины отдельных регионов России

1 4 Принципы поиска иммунных форм

1 4 1 Теория сопряжённой эволюции паразита и хозяина

1 4 2 Типы устойчивости растений к болезням

1 4 3 Использование молекулярных технологий в селекции на иммунитет

1 5 Источники генов устойчивости
1 6 Эффективность Бг-генов в различных регионах мира
1 7 Динамика вирулентности патотипов возбудителя бурой ржавчины
1 8 Международное сотрудничество по поиску доноров генов устойчивости
2. Условия, объекты и методика проведения исследований
2 1 Агроклиматическая характеристика южной лесостепи Омской области
2 2 Метеорологические условия в годы опытов
2 3 Объекты исследований
2 4 Методика исследований. . .
3. Структура популяции возбудителя бурой ржавчины пшеницы
3 1 Вирулентность популяции возбудителя бурой ржавчины пшеницы в Омской области 53 3 2 Вирулентность популяции возбудителя бурой ржавчины пшеницы в Омской области и сопредельных регионах
3 3 Оценка устойчивости родительских форм и гибридов к тест-клонам
3 4 Оценка полевой устойчивости к бурой ржавчине
4. Генетический анализ основных хозяйственно-ценных признаков.
4 1 Период всходы-колошение
4 2 Высота растения
4 3 Кустистость .
4 4 Число зерен главного колоса
4 5 Масса зерна главного колоса
4 6 Число зерен растения
4 7 Масса зерна растения
4 8 Масса 1000 зерен
4 9 Связь между количественными признаками
5. Результаты испытаний созданного гибридного материала в селекционных питомниках
6. Оценка селекционных линий в лаборатории качества зерна
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследований. Пшеница (Triticum spp.) - наиболее распространённая на земном шаре продовольственная культура. Благодаря разностороннему использованию высокопитательного зерна она обеспечивает 20% энергии в рационе человечества [9, 169]. Наиболее значительное место в роде Triticum занимает мягкая пшеница - Triticum aestivum, доля которой в мировом производстве зерна составляет более 90% [7]. В России яровая мягкая пшеница занимает 2/3 посевных площадей [3], в том числе в Западно-Сибирском регионе -более 6 млн. га: в частности в Омской области - около 1,6 млн. га, что составляет 72,2% от общей площади посева зерновых [173]. Росту урожайности коммерческих сортов препятствуют болезни, от которых Россия ежегодно теряет от 8 до 20 млн. тонн зерна [142]. По данным П.П. Лукьяненко [83], В.А.Чулкиной [186], Ю.Б. Коновалова [70] потери урожая при поражении посевов бурой ржавчиной могут составлять 30%, а в эпифитотийные годы, согласно K.M. Степанову и А.М. Лубнину - 40-70% [81, 154].
В Западной Сибири среди аэрогенных инфекций мягкой пшеницы также наиболее вредоносной и повсеместно распространённой болезнью является бурая ржавчина [129], снижающая урожайность восприимчивых сортов в среднем на 0,5 т/га [189]. Потери от данного патогена в Омской области составляют около 400 тыс. т зерна, в целом по Западной Сибири - 1,5-2 млн. т [190]. Самым экологичным и эффективным методом в борьбе с болезнями, на который ещё в 1935 году указывал Н.И. Вавилов [20], а позднее в 1939 году В.Г. Траншель [157], является внедрение в производство генетически устойчивых сортов, созданных на основе природного иммунитета. Для предотвращения распространения болезни, возделываемые сорта должны различаться по генам устойчивости. Большинство резистентных сортов, выращиваемых в Омской области, были созданы с использованием высокоэффективного гена устойчивости Lr9 [135]. Однако, в 2007 году в Омской области было впервые зафиксировано поражение этих сортов [23, 99]: поиск доноров с генами отличными от Lr9, актуален в наши дни.

Таким образом, учитывая высокую динамичность возбудителя бурой ржавчины пшеницы, для успешной селекции на иммунитет необходимо отслеживать динамику изменения структуры популяции патогена для своевременного выявления в популяции новых вирулентных патотипов. Это даёт представление о генах устойчивости, сохраняющих или утративших резистентность. Создание новых сортов с учётом эффективных генов позволяет обеспечивать стабильные урожаи в условиях эпифитотий.
Цель исследований: создание исходного материала для селекции
устойчивых сортов пшеницы с учётом изучения популяции бурой ржавчины в различных агроклиматических зонах.
Задачи исследований:
1. Изучить структуру популяции бурой ржавчины пшеницы по расовому, генотипическому и патотипическому составам.
2. Провести оценку исходных форм и гибридов яровой мягкой пшеницы на устойчивость к возбудителю бурой ржавчины на стадии проростков и взрослого растения.
3. Изучить генетический контроль устойчивости родительских форм с помощью фитопатологического теста (тест-клонов).
4. Определить комбинационную способность исходных сортов и линий и выявить доноры по основным хозяйственно-ценным признакам в топкроссной схеме скрещиваний.
5. Выделить линии, сочетающие устойчивость к бурой ржавчине с рядом ценных признаков урожайности для дальнейшей селекционной проработки лаборатории селекции яровой мягкой пшеницы.
Научная новизна работы.
- установлено влияние агроклиматических условий на расовый состав патогена: показано снижение расового разнообразия патогена с севера на юг;
- изучена генетическая система контроля устойчивости родительских форм к тест-клонам бурой ржавчины;

ржавчиной. Среди устойчивых, поражение которых не превышает 5-15 %, можно отметить: Челяба юбилейная, Омская 37, Омская 38 [13].
В Новосибирской популяции также после эпифитотии 2007 года были выявлены патотипы, вирулентные к генам 1д9, Ьг19, Ьг23, 1л30 и Ьг38 [117, 152]. Это несёт потенциальную угрозу для устойчивости сортов, имеющих в генотипе данные гены. Эффективными для защиты пшеницы от бурой ржавчины в условиях Новосибирской области, согласно исследованиям Л. П. Сочаловой и И.Е. Лихенко [148, 152], являются гены Ьг24,1д-28, ЬгЗб, Ьг38, Ьг45 и Ьг47.
Успех подбора эффективных генов для селекции на устойчивость к патогенам во многом определяется широтой проводимого мониторинга. Так, сравнение вирулентности урединиальных образцов бурой ржавчины, собранных на посевах пшеницы с 2008 по 2010 год в Омской, Челябинской областях и Красноярском крае, показало: независимо от пункта сбора инфекции, а также сорта, не выявлено изолятов патогена, поражающих изогенную линию Ьг28. Высокой эффективностью - устойчивостью к более 90% изолятов - обладают линии с генами Ьг19, 45 и 47, частично: Ьг26 и Ьг9. Кроме того, как и в предыдущие годы, в популяциях патогена Омска и Челябинска отсутствуют гены, вирулентные к линиям с генами ЬгЗ и Ьг11, тогда как в Красноярской популяции нет генов, поразивших Ьг2а, Ьг2Ь и Ьг15. Эти гены идентифицированы в Омской популяции (от 0,5 % до 14,9 %), но в меньшем количестве, чем в популяции Челябинска (от 12,1 % до 90,5 %) [96].
Таким образом, в результате многолетнего анализа частоты встречаемости генов вирулентности в популяциях бурой ржавчины в разных регионах России были выявлены: эффективные гены ювенильной (Ьг24, 29, 38, 41, 42, 45, 47, 51, 53) и возрастной устойчивости (Ьг22а); среднеэффективные гены ювенильной (Ьг9, 19, 28, 32, 43, 44, 46) и возрастной устойчивости (Ьг 12, 13, 35, 37, 13+34). Установлено, что наиболее широко в селекционных программах используются гены Ьг 13, Ьг23, Ьг24, Ьг26 [27].
Кроме того, на основе скрининга сортов российской селекции, Е.И. Гультяева [35] определила высокоэффективные гены устойчивости к бурой