Введение к работе
Актуальность темы. Коммунистическая партия Советского Со-пзз наметила грандиозные планы развития всех отраслей сельского хозяйства нашей страны, в том числе м виноградарства.
Большим препятствием для развития этой важнейшей отрасли сельского хозяйства являются вредители и болезни. Самым вредоносным из них, несомненно, можно считать филлоксеру (Vitcus vUifolti Shinier; Phylloxera vastatnx Planch.).
Невзирая на некоторые успехи по применению сероуглерода, гексахлорбутадієни и других препаратов, в последние годы — эмульсин сероуглерода, до настоящего времени еще не внедрен в широкое производство метод борьбы, обеспечивающий применение корнесобственной культуры высококачественных сортов европейского винограда с сохранением рентабельности насаждений.
Частичный выход из создавшегося катастрофического положения с появлением филлоксеры был найден в применении привитой культуры, которая по сравнению с корнесобственной является экономически менее рентабельной и требует больших дополнительных капиталовложений для выращивания привитого посадочного материала на устойчивых подвоях. Кроме того, самые опасные вирусные и бактериальные заболевания, поражающие под-ионные сорта, распространяются в основном прививкой, и в зависимости от вредоносности и степени развития уносят до 95% урожая винограда на пораженных насаждениях (R. Gallay et al„ 1951; R. Bovev, 1969; В. W. Hevit, 1970; \V. Cartel, 1970; D. Boubals, 1970; Д. Д. Вердеревскии, В. Г, Маршіеску, 1971).
Этот метод, однако, является пока неизбежным в зонах сплошного заражения из-за отсутствия устойчивых к филлоксере сортов с хорошими хозяйственными качествами.
Кроме того, во многих виноградарских районах нашей страны грибные заболевания — милдью, оидиум л серая гниль ежегодно уносят значительную часть урожая, а в опасные зимы хозяйства
как правило, не в сосгошшщеН#й$$Щ& И агротехнические сроки
НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА Моск. сід^лолоз академии
укрытие и большинство европейских сортов винограда повреждаются морозами. Нет сомнения в том» что выведение сортов с комплексной устойчивостью к филлоксере, основным болезням и морозу является одной из центральных задач иммунологов — селекционеров-виноградарей, н ее решение ведет к радикальному разрешению исключительно сложной филлоксерной проблемы, которая в нашей стране в настоящее время обрела особую ос* троту.
О необходимости замены существующего сортимента новыми сортами с комплексной устойчивостью .пишут многие селекції он еры-виноградари и иммунологи (А. М.Негруль, 1940, 1962; Я. И. Принц, П. X. Кнскин, 1955; Д. Д. Вердеревскнй, К- А. Войтович, И, И. Найденова, І972; П. Я- Голодрига, 1972; М. С. Журавель, Н. И. Гузун, П. Н. Недов, 1974 и др.).
Многие авторы отмечают, однако, что филлоксера не является единственной причиной гибели корневой системы. В этом сложном патологическом процессе, протекающем в почве, принимают активное участие фитопатогенные микроорганизмы, которые поселяясь на поврежденных филлоксерой корнях вызывают гниение тканей is полное отмирание растений (A. Millardei, 1891; L. Petri, ЇУ07; Н. И. Вавилов, 1935; Я. И. Принц, 1951; Д. Д. Вердеревскнй, 1959; А. А. Міілько, 1959; П. Н. Недов, 1959, 1965 и др.).
В литературе имеются также сообщения о том, что после появления филлоксеры в Европе в связи с пищевой специализацией изменилась и вредоносность насекомого в сторону формирования новых рас и биотипов, отличающихся по степени вирулентности, что следует учитывать прк селекции на иммунитет (G. Вбгпег, 1924; F. Golmik, 1958; И. В. Васильев, 1928; Я. И. Принц, 1937; П. X. Кискин. С. И. Букшпн, 1971; Е, Б. Горка-ненко, 1974).
Этиология гнилостного процесса, развивающегося на корнях винограда после повреждения филлоксерой не была изучена. Недостаточно изучены факторы устойчивости винограда к вредителю с учетом всех категорий иммунитета и роли микроорганизмов в гибели корней. Не было соответствующей балловой шкалы, а следовательно, л мало было проведено работ по иммунологической оценке видового состава, межвидовых гибридов її сортов европейского винограда с выделением устойчивых для их использования в качестве генетических источников при селекции на иммунитет.
Не было исследований но генетике иммунитета к филлоксере и гнилостному процессу. Без решения изложенных вопросов немыслима селекция винограда па устойчивость к филлоксере, морозу и комплексу грибных заболеваний. Этим определяется актуальность проведенных нами исследований,
I. Изучение состава и распространения микроорганизмов возбудителей гниения корней, поврежденных филлоксерой, в зависимости от условий произрастания и устойчивости сортов винограда.
П. Определение патогенності! микроорганизмов — возбудителей гниения корней, поврежденных филлоксерой.
III. Изучение анатомо-морфологических факторов иммуните
та винограда к филлоксере и микроорганизмам — возбудителям
гниения корней и их корреляционной связи с устойчивостью.
IV. Изучение корреляционной езяз» некоторых физполого-бно-
хпмнчеекпх и антнмнкробпальных факторов с устойчивостью ви
нограда к корневой филлоксере и гнилостному процессу.
V7. Разработка методики и оценка коллекционных сортов и селекционного фонда на устойчивость к филлоксере и гниению корней с учетом вирулентности рас вредителя и возбудителей гнилостного процесса,
VI. Изучение закономерностей наследования признаков имму
нитета винограда к филлоксере и возбудителям гниения и их вза
имосвязи с устойчивостью к милдью, морозу и качеством урожая
и F[ в зависимости от степени восприимчивости родительских пар.
VII. Выведение новых форм и сортов винограда, устойчивых к
филлоксере и гнилостному процессу, а также сортов с комплекс-
поп устойчивостью и хорошими хозяйственными качествами.
-
При изучении состава и распространения микроорганизмов — возбудителей гниения корней: корнесобственные виноградинки всех зон виноградарства Молдавской ССР, Белгород-Днестровского района Одесской области, Анапского района Краснодарского кра>г, Аксанекого района Ростовской области, а также корнесобственные виноградники степной части Крыма, Возраст виноградников от 5 до 15 лет, в различной степени пораженных филлоксерой и гниением. Сорта в основном восприимчивые и сравнительно устойчивые к филлоксере представители европейского винограда (Vitis vinife-га), а также некоторые устойчивые подвои и межвидовые гибриды.
-
При определении патогенности: чистые культуры преобладающих в тканях пораженных филлоксерой корней винограда микроорганизмов — грибов из Deuteromycetes (Fungi imperfecti): Fu'sa-rium oxysporum Schlecht., F. solani (Mart.). App. et Wr„ Cylin-drocarpon radicicola Wr., Gliocladium verticilloides Pidcpl. и бактерии Pseudomonas liquefaciens Mignla и Bacillus mesenterial^ vulgatus Fliigge. Опытными растениями для искусственных заражении служили: для индивидуальных заражений корней 10-летние кусты устойчивого сорта РипарияХРулестрис 101-14 и вос-
пршшчпвого Шасла; для полевых экспериментов корим 3-летних кустов сорта Ркацители, Papa нягрэ и Шасла специального методического опыта в четырех вариантах и четырех повторностях по 45 растении в повторності! (экспериментальная база кафедры защиты растений КСХИ и лаборатории иммунитета Молд. НИИСВиВ — учхоз «Крнуляпы» с. Оннцканы); для искусственных заражений, сопровождаемых реизоляцией и повторными инокуляциями, при осуществлении триады Коха использовали корни растений в 100 вегетационных сосудах с почвой в условиях оранжереи (устойчивого сорта РнпарияХРупестрис 101 —14 и восприимчивого Шасла), а также корни растении,'выращиваемых в сосудах на гидропонике; при определении патогенності! грибов в лабораторных условиях использовали чистые культуры, выращиваемые на специальной питательной среде согласно методике (см. ниже).
1 3. Для изучения анатомо-морфологмческих, патолого-анатоми-ческих, физиолого-бнохнмическнх и антимикробиальных факторов,
обусловливающих устойчивость винограда к филлоксере и возбудителям гнилостного процесса, использовали нормальные и пораженные корни на основных этапах онтогенеза, патогенеза, а также в различных фазах вегетации видов, межвидовых гибридов и сортов европейского внноград;і, представляющих все естественно-сложившиеся в процессе эволюции категории устойчивости к филлоксере и гниению корней — от полного иммунитета'до сильной восприимчивости (Vitis rotundifolia, V. riparia, V. rupestris, V. monticola, RipariaXRupestris 101-14, Rupestris du Lot, „Riparia gloire, Vttis aestivalis, V. Longii, V. lincecumii, V. candicans, V. ci-nerea Arnold, V. californica, V. champini, Бако-1, Зенбель-1, Изабелла, Teppac-20, Кастель-120, V. coignetiae, V. amurensis, Ркацители, Papa нягрэ, Каберне-Совиньон, Шасла).
4. При разработке методики размножения микроорганизмов и листовой филлоксеры, создания инфекционного фона и оценки коллекционных видов и сортов, а также селекционного фонда использовали; чистые культуры возбудителен гниения корней, размноженные на стерильном овсе; листовую форму филлоксеры, размноженную на восприимчивых сортах в специальном боксе; деляноч-ные посадки сортов Шасла, Papa нягрэ и Ркацители короткими черенками в четырех вариантах и четырех повторностях с выращиванием до 3-летнего возраста, а также полевые опыты на площади 4 га с посадкой парным методом и выращиванием до 6-летнего возраста различных по устойчивости сортов; насаждения ампелографнческой коллекции института (около 2000 видов и сортов в возрасте от 5 до 10 лет); специальные опытные участки с посадкой коллекционных сортов и селекционных форм винограда (около 7000} короткими черенками (по 10 растении каждого сорта с выращиванием до 3-х лет); специальные посадки подвоев для оценки на устойчивость к листовой форме филлоксеры (36
подвоев в двух вариантах и двух повторностях — площадь 1 га, возраст от 3 до 7 лет); селекционный фонд — около 20000 сеянцев винограда, полученных в результате скрещивания различных по устойчивости компонентов и подлежащих оценке на филлоксе-роуЬтончивость (HI отделение опытного хозяйства института).
5. Для изучения закономерностей наследования признаков устойчивости винограда к филлоксере и гниению корней и выведения устойчивых сортов были использованы около 10000 сеянцев винограда, полученных в результате первичного отбора на инфекционном фоне среди семенного потомства свободного опыления сравнительно устойчивых сортов Vitis vinifera, внутривидовой и межвидовой гибридизации; около 3000 гибридных сеянцев (Fi), полученных в результате проведения девяти типов комбинаций скрещивания (различных по устойчивости к филлоксере л гниению корней родительских компонентов) с последующей оценкой вегетативного потомства на филлоксероустойчивость; опытный участок для проведения оценки вегетативного потомства на устойчивость к филлоксере и гниению корней — площадь 2 га, растения до четырехлетнего возраста (Ш отделенно опытного хозяйства института).
1. Изучение этиологии гнилостного процесса, развивающегося на корнях винограда, поврежденных филлоксерой.
Обследование виноградников с определением их состояния по степени угнетения растении и раскопки со взятием проб корней проводили по разработанной нами методике (П. Н. Недов, 1962, 1965, 1971), Выделение микроорганизмов — грибов и бактерий из тканей корней винограда, пораженных филлоксерой и гниением, осуществляли по общепринятой методике в фитопатологии (Наумов, 1937) с некоторыми нашими добавлениями и изменениями (Недов, 1962, 1965, 1971). Определение патогенності! с индивидуальным искусственным заражением и реизоляцней (осуществление триады Коха) проводили в полевых условиях по общепринятой методике в фитопатологии (методом «надреза»); в условиях оранжереи вегетационные опыты в сосудах с почвой и на гидропонике закладывались по разработанной нами схеме и методике посадки и искусственных заражении с реизоляцней и анализом корней (Недов, 1976, 1977); определение патогенності! грибов в лабораторных условиях определяли по М, В. Горленко и др., 1957 (приготовление питательной среды), Папе и Стивенсу (А, Н. Белозерский л !1, II. Проскурлков, 1951,— анализ содержания ампн-ного азота в питательной среде).
II. Изучение факторов иммунитета винограда к филлоксере и гниению корней.
Особенности анатомического строения нормальных корней винограда изучали по разработанной нами методике (П. Н. Недов, Л. П. Гулер, 1976; П. Н. Недов, 1977).
Изучение патолого-анатомическнх изменении в корнях винограда, пораженных филлоксерой и гниением, проводили по П. X. Кискнну (1965) и по разработанной нами методике (П. Н. Недов, А. П. Гулер, 1976; П. Н. Недов, 1977).
Определение дубильных веществ в водной фракции проводили по методу Нейбауэра-Левенталя (Н. Н. Иванов, 1946). Осмотическое давление методом «струек», то есть методом сравнения плотности растворов, описанным Н. А. Гусевым (I960); рН клеточного сока — при помощи лабораторного рН метра ЛПУ-01, крахмал — по X. Н. Починку (1959); сахара по В. Л. Вознесенскому и др. (1962). Аминокислоты — по методу бумажной хроматографии (Б. П. Плешков, 19G8). Каталазу — по
A. И. Ермакову, В. В. Араспмович и др. (1972). Пероксидазу и
иолифенолоксидазу на ФЭКе по А. Н. Бояркину (1951, 1954), а
фитонцидную активность по методу Д. Д. Вердеревского (1957).
Математическую обработку данных с выведением коэффициентов
корреляции по Б, А. Доспехову (1973).
Ш. Создание комплексного инфекционного фона it оценка на устойчивость к филлоксере и возбудителям гниения проводилась но разработанной нами методике (П. Н. Недов, 1977).
IV. Наследование признаков устойчивости винограда к филлоксере и возбудителям гниения корней и селекция на иммунитет.
Изменчивость признака флллоксероустойчнвостн н коэффициент корреляционного отношения определяли по Г, Ф. Лакипу (1968); оценку достоверности разницы средних входящих в одно-факторный дисперсионный комплекс и вычисление коэффициента наследуемости — по II. А. Плохинскому (1961); коэффициент наследуемости без смены поколения — по V. I. Schrichande (1957); коэффициент доминирования и гетерозиса филлоксероустойчиво-сти — по Л. Зенищевой (1968); степень и частоту трансгрессии признака филлоксероустойчивости — по Г. С. Воскресенской и
B. И. Шпота (1967).
Селекцию на иммунитет винограда к филлоксере и возбудителям гниения корней проводили согласно методическим указаниям по селекции винограда (Ереван, 1974),
Фитопатологическая часть работы выполнялась при постоянной
консультации профессора Д. Д. Вердеревского , которому автор
глубоко благодарен и признателен.
Научная новизна результатов исследований. Экспериментально выявленная прямая сильная корреляционная связь между ко-
ііпчеством фракции <6,01 в почве іі количественным 11 видовым составом микроорганизмов позволила впервые установить, что выживаемость некоторых сортов европейского винограда при заражении филлоксерой на песчаных и супесчаных почвах связана не только с отсутствием условий для передвижения вредителя, но ti большей мере с отсутствием в подобных почвах возбудителей гнилостного процесса.
Исследования по выявлению состава, распространения и патогенності! микроорганизмов — возбудителей гниения корней винограда с осуществлением триады Коха были проведены впервые. Установлена очень важная роль вторичного гнилостного процесса на корнях винограда, поврежденных филлоксерой, вызываемого микроорганизмами.
Впервые проведены исследования по изучению анатомо-морфо-.югнческнх, фнзиолого-биохнмическпх и антимикробнальных факторов устойчивости на большом наборе дифференциаторов, охватывающих все естественно сложившиеся категории иммунитета в процессе эволюции, на основных этапах онтогенеза нормальных и патогенеза пораженных корней филлоксерой и гниением. Установлены корреляционные связи между устойчивостью и отдельными факторами ее обусловливающими, что дало возможность создать балловую шкалу и методику оценки винограда на филлоксеро-устойчивость при селекции на иммунитет.
Это позволило ввести понятие о толерантности некоторых сортов к филлоксере, то есть об устойчивости к гнилостному процессу, четко разделить всех представителей рода Vitis на группы по степени устойчивости к филлоксере, гниению корней п перспективе их использования — в селекционно-генетическом или производственном направлении.
Экспериментально получены данные, позволившие выдвинуть гипотезу об отсутствии генетически обусловленных рас вредителя, отличающихся по степени пищевой специализации и вирулентности.
Впервые проведены эксперименты по изучению закономерностей наследования устойчивости винограда к филлоксере и гниению корней. Установлена изменчивость и наследуемость, степень доминирования, наличие трансгрессии и характер и степень взаимосвязи признака фнллоксероустойчивостн с другими иммунологическими и хозяйственно-ценными признаками. Выявлены основные генетические источники ценных иммунологических и хозяйственных признаков, а следовательно, открыты перспективы для их использования в селекции на иммунитет с выходом в практику.
Практическая ценность работы. Разработана методика и проведена оценка коллекционных видов, подвоев, межвидовых гибридов и сортов европейского винограда на устойчивость к листовой, корневой формам филлоксеры и возбудителям гниения. Выявлены
устойчивые и толерантные виды, подвои, гибриды прямые производители и европейские сорта, которые разделены на группы по иммунологическим признакам и могут быть использованы в селекции в качестве генетических источников устойчивости ИЛИ ДЛЯ корнесобственного культивирования в производстве. Выявлены устойчивые н толерантные формы винограда, представляющие большой интерес для селекции в качестве исходных компонентов и для корнесобственного культивирования в условиях производства, а также 'виды н подвои, не требующие химической защиты от листовой формы вредителя. Развернута селекция в направлении получения устойчивых подвоев к корневой, листовой филлоксере и карбонатным почвам с использованием выявленных генетических источников устойчивости.
Исследования по наследованию признаков устойчивости и селекции винограда на иммунитет к филлоксере п гниению корней дали возможность создать новые формы л сорта, устойчивые к филлоксере, а также сорта с комплексной устойчивостью (к филлоксере, морозу и грибным заболеваниям), которые используются в селекции, а некоторые пз них переданы в госсортоиспытание.
Апробация работы. Материалы исследовании доложены на III Всесоюзном совещании по иммунитету растений (Кишинев, 195Э), на IV Всесоюзном совещании по проблеме фитонцидов (Киев, 1962), на Всесоюзном научно-методическом совещании по защите растений винограда (Кишинев, 1962), на IV Всесоюзном совещании по иммунитету растений (Кишинев, 1965), на Юбилейной конференции, посвященной 50-летию Советской власти (Кишинев, 1967), на V Всесоюзном совещании по иммунитету растений (Киев, 1969), на Международном симпозиуме по генетике и селекции винограда в ФРГ (Geihveilerhof, 1973), на ХШ Международном энтомологическом конгрессе (Москва, 1971), на VI Всесоюзном совещании по иммунитету растений (Одесса, 1975), на Республиканской научной конференции по отдаленной гибридизации растений (Кишинев, 1976) и на III съезде генетиков и селекционеров Молдавии (Кишинев, 1977).
Реализация результатов исследований, Разработанные методы создания комплексного инфекционного фоня (с учетом роли возбудителей гниения корней, поврежденных филлоксерой) и оценки на устойчивость применяются в основных центрах Советского Союза по селекции винограда на иммунитет.
В Молдавском научно-исследовательском институте садоводства, виноградарства и вшюделня НПО «Кодру» проведена оценка около 2000 видов, межвидовых гибридов и около 10000 новых форм на устойчивость к филлоксере it гниению корней. Выявлено 21 вид, 108 подвоев высокоустойчивых к; филлоксере, 24 устойчивых и 50 толерантных гибридов прямых производителен,, которые могут быть использованы для корнесобственного культивирования. Выделено
74 сорта европейского винограда, обладающие сравнительной устойчивостью к гнилостному процессу. Все выделенные ПО устойчн' пости виды, межвидовые гибриды и сорта европейского винограда "^пользуются в селекции в качестве генетических источников иммунитета.
Во Всесоюзном институте виноделия н. виноградарства «Мага-рач» оценено по разработанной нами методике около 2000 сортов и форм новой селекции и выделены перспективные 'По устойчивости сорта.
Разработанная методика создания инфекционного фона н бал-„:к>вая шкала лля оценки на устойчивость к филлоксере и гниению корней вошли в «Методические указания по селекции винограда» {Ереван. 1974).
Создан новый генофонд филлоксероустойчивых сортов и форм, которые используются в дальнейшей селекции.
Три сорта передано в государственное сортоиспытание: Буд-жакский-10-36-201 выведен нами в результате массового отбора на инфекционном фоне в пределах семенного потомства сорта Ркацители; Пламенный-У-82-86 в соавторстве с Н. И. Гузуном и др.— получен в результате скрещивания межвидового гибрида с сортом Vitis vinifera — МєрлоХЧемпион; Устойчивый первенец «Магара-ча» в соавторстве с П. Я. Голодрпга и др. Переданные в госсорто-испытание сорта устойчивы к филлоксере (пригодны для корнесоб-ственного культивирования, не требуют защиты от мороза, милдью и серой гнили и обладают хорошими хозяйственными качествами, не ниже районированных сортов), .
