Введение
Пшеница является важнейшей продовольственной и кормовой культурой. Она
занимает лидирующее место среди возделываемых во всём мире культур по
посевным площадям. Такое её распространение объясняется высокой
питательностью и возможностью разностороннего использования и переработки.
Дальнейшее увеличение производства зерна в стране возможно, главным
образом, за счёт роста урожайности и снижения потерь, в том числе и от
заболеваний.[27] При внедрении интенсивных технологий возделывания зерновых
культур из-за микроклимата в посевах резко возрастает вредоносность
листостебельных патогенов. Применение химических средств защиты растений,
которые предусматриваются в этой технологии, связано не только с огромными
затратами средств, но и, самое главное, с отрицательным воздействием на
окружающую среду. Помимо этого химический метод не всегда гарантирует
ожидаемый результат, и это, прежде всего, относится к ржавчинным болезням
зерновых культур. [21]
Еще в 1907 г. один из крупнейших ученых, основоположник отечественной
фитопатологии, профессор А. А. Ячевский писал о том, что основным
направлением в защите растений должно быть практическое использование
болезнеустойчивых растений. Блестящее обоснование роли устойчивых сортов в
увеличении производства продукции сельского хозяйства дано в трудах по
иммунитету растений академиком Н. И. .Вавиловым в 30-х годах.[7] Но
несмотря на принимаемые меры, этот вопрос остается актуальным и сегодня,
когда увеличиваются посевные площади под озимые пшеницы в Западной Сибири,
Поволжье, возделываются однообразные сорта на громадных территориях.
[21,26,31]
Кроме этого, патогену как любому микроорганизму, присущ
формообразовательный процесс. Любой новый ген устойчивости постепенно будет
блокирован комплементарным геном вирулентности. Всё это способствует
развитию различных болезней и появлению эпифитотий.
В связи с этим целью данного дипломного проекта стало создание
селекционного материала мягкой яровой пшеницы с комплексом хозяйственно
ценных признаков отличающегося устойчивостью к листовым заболеваниям.
Для достижения поставленной цели было необходимо изучение проблемы
устойчивости сортов мягкой яровой пшеницы к листовым болезням
распространённым в регионе, проведение поиска источников устойчивости,
выявление перспективного селекционного материала устойчивого к листовым
болезням с комплексом хозяйственно ценных признаков.
Были поставлены следующие задачи:
1. Изучить сущность проблемы устойчивости мягкой яровой пшеницы к листовым
заболеваниям и пути её решения за рубежом, в нашей стране и особенно в
западносибирском регионе по литературным источникам.
2. На основании литературных данных произвести поиск генов устойчивости и
перспективного устойчивого материала среди региональных коллекций и
коллекции ВИРа, рекомендовать его для изучения в коллекционном питомнике
кафедры генетики, селекции и семеноводства.
3. Практически изучить эффективность генов устойчивости, выявленных на
основании литературных данных, в условиях Западной Сибири.
4. Оценить существующие сорта по устойчивости к болезням и комплексу
хозяйственно-ценных признаков по литературным источникам.
5. Оценить селекционный материал кафедры генетики, селекции и семеноводства
ОмГАУ по устойчивости к листовым заболеваниям.
6. На основании сделанных оценок выявить эффективные в условиях Западной
Сибири источники устойчивости к бурой ржавчине и мучнистой росе;
перспективные комбинации скрещиваний; перспективный селекционный материал
по комплексу хозяйственно –ценных признаков, устойчивый к мучнистой росе
и бурой ржавчине.
Дипломная работа проведена в лаборатории селекции пшеницы и озимого
тритикале ОмГАУ, в 1996-1997 годах.
Обзор литературы.
1 Общие положения
В Западной Сибири распространены такие листовые болезни, как бурая
ржавчина (Puccinia triticina Erikss), мучнистая роса (Erysiphe graminis
D.C.), и септориоз (Septoria поdorum). [31]
Наибольшие потери урожая наблюдаются в годы эпифитотий бурой ржавчины.
Обычно это случается в годы, благоприятные для формирования высокого урожая
– оптимальная температура, достаточно высокое увлажнение, много дней с
обильными росами в июле – августе (Б. Г. Рейтер, С. И. Леонтьев, 1972).
Поражение растений бурой ржавчиной резко ухудшает условия налива зерна,
снижает массу 1000 зерен, содержание белка. В ИЦиГе СО АН СССР сравнение
урожая неустойчивой к ржавчине Новосибирской 67 и ее иммунного аналога –
Лютесценс 101 показало, что среднее многолетнее снижение урожая от этой
болезни составляет около 3 ц/га, в отдельные годы эпифитотий достигает 9
ц/га. Б. Г. Рейтер (1979) [28] указывает, что потери урожая от бурой
ржавчины в отдельных районах региона достигали 35%.
В северных районах Западной Сибири, а в отдельные годы в ряде южных
районов возможно проявление мучнистой росы. Развиваясь еще до колошения,
она вызывает не только ухудшение налива, но и уменьшение толщины и длины
зерновки, т. е. сокращение ее объема, что в конечном итоге пагубно
сказывается на урожае. Мучнистая роса резко снижает устойчивость растений к
засухе, ускоряет отмирание листьев, поэтому наибольший вред посевам наносит
в засушливые годы, если имеются условия для распространения патогена. [12,
31]
Вредоносность септориоза незначительна. Сильное развитие этой болезни
наблюдается при значительном количестве осадков в июне – начале июля, и
температуре 22-23оС, такие условия складываются далеко не всегда, а когда
складываются патогену приходится конкурировать с другими листостебельными
патогенами. [12]
Создание устойчивых к болезням и вредителям сортов – весьма сложное и
трудное направление в селекции, особенно у пшеницы. Трудности в селекции
пшеницы связаны, прежде всего, с тем, что каждый патоген имеет
физиологические расы, например, у бурой ржавчины их около 180, стеблевой –
около 300. Далее, патоген довольно быстро эволюционирует, нередко опережая
селекционный процесс выведения нового сорта.[31] Это создает необходимость
вести постоянный контроль за изменчивостью как самой культуры-хозяина, так
и паразита, и с учетом изменений, происходящих в популяции патогена, вести
поиск новых генов устойчивости. То есть, как указывает А. И. Завалов,
«основным моментом в успехе селекции, в особенности на иммунитет, является
правильный подбор исходного видового и сортового материала, широкое
использование видов и сортов из других районов и других стран». [21, 27,39]
Однако главное затруднение в селекции на устойчивость к болезням и
вредителям связано со сложным характером взаимодействия между двумя
биологическими системами (двумя организмами) – пшеницей и патогеном. Нужно
иметь в виду, как отмечают Ф. Бриггс и П. Ноулз (1972), генетические
системы того и другого, а также тщательно контролировать внешние условия с
учетом их влияния как на растение, так и на болезнь (или насекомое). Основу
современных представлений о взаимодействии хозяин-паразит сформулировал Н.
И. Вавилов (1935)[7], а затем конкретизировал ее Флор (теория ген на ген,
или ген для гена). Взаимодействия хозяин-паразит, приводящие к снижению
вредоносности последнего, могут бытъ следующими.
1. Устойчивость, обусловленная наличием немногих расоспецифических, так
называемых главных генов (вертикальная устойчивость, или специфическая),
большого числа малых аддитивно взаимодействующих генов, дающих
неспецифический по отношению к отдельным расам эффект или универсально-
устойчивыми моногенами (горизонтальная устойчивость)
2. Толерантность к паразиту – низкая вредоносность на фоне высокого
заражения посева. Обеспечивается высокой скоростью регенерации нанесенных
повреждений (преимущественно вредителями) или является следствием невысокой
роли в формировании урожая пораженных паразитом органов, частей растения.
3. Несовпадение во времени или пространстве пика развития паразита и
чувствительной к нему фазы роста растения. В условиях искусственного
заражения растение обнаруживает высокую восприимчивость, но в полевых
условиях посев бывает чист от паразитов.
Одним из эффективных методов селекции на устойчивость к болезням и
вредителям является гибридизация. Введение вертикальной устойчивости в
сорта пшеницы возможно путем насыщающих скрещиваний, используя доноры
главных генов. Достигнутая в процессе селекции устойчивость может быть
утрачена в дальнейшем не за счет изменения сорта, а в результате
генетических сдвигов в популяции паразита. [31, 5]
Установлено, что эволюция паразитов сопряжена с эволюцией поражаемого ими
растения и появление у сортов зоны новых генетических факторов устойчивости
приводит к обогащению популяции патогена новыми агрессивными расами. Это
создает необходимость непрерывной селекции новых устойчивых сортов,
постоянного поиска все более эффективных генов устойчивости.[5] Успех
селекционера в соревновании «ген устойчивости растения против гена
вирулентности паразита» (система: ген на ген) в значительной степени
зависит от скорости эволюции паразита. Последняя определяется частотой
возникновения новых мутаций и скоростью смены поколений.[30] В отношении
болезней с высокой скоростью рассообразовательного процесса эффект
достигается использованием тех генов устойчивости, в отношении которых
мутация вирулентности гибельна для паразита или значительно понижает
жизнеспособность последнего. Вертикальная устойчивость может обеспечить
весьма эффективную, но кратковременную защиту сорта. Особенно опасным
оказывается введение одного и того же гена устойчивости во многие широко
распространенные сорта, что ускоряет эволюцию паразита. Гораздо более
эффективна селекция с использованием универсальных моногенов
устойчивости.[28]
Для замедления образования новых агрессивных рас предложена система
горизонтальной устойчивости, основанная на введении в один сорт нескольких
так называемых малых генов устойчивости, не предотвращающих полностью, но
резко ослабляющих развитие болезни. Замедление развития паразита приводит к
уменьшению числа его поколений за вегетацию и количества образовавшихся
спор. В. этом случае слабо агрессивные расы продолжают существовать в
посеве пшеницы (не нанося заметного урона урожаю) и своим присутствием
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
