Введение к работе
Актуальность темы. Пшеница поражается многими фитопатоге-нами из царства Mycota.Среди наиболее вредоносных - возбудитель бурой ржавчины пшеницы - Puccinia recondita Rob.ex Desm. f. sp. tritici, который приводит к существенным потерям зерна в России. В Поволжье в эпифитотийные годы потери зерна от ржавчины достигают 20-30% и более; а при умеренном поражении растений,что наблюдается почти ежегодно, урожай снижается на 5-10% (Лебедев В.,Б и др.,1994).
Степень поражения пшеницы патогеном влияет на качество урожая. Выход муки из зерна снижается до 60s по сравнению с зерном здоровых растений, содержание белка в зерне уменьшается на I.3-I.5 ж,а масса тысячи зерен - до 23 я.
Во всем мире выведение устойчивых сортов признано наиболее перспективным способом решения проблемы. Определяющим устойчивость фактором является состояние экспрессии используемых генов устойчивости.
Однако экспрессия Lr-генов устойчивости нестабильна, что связано с вирулентностью патогена, влиянием фазы онтогенеза растения-хозяина и абиотических факторові Шаайлова Л.А.,1996: Лесовой М.П., Суворова Г.С, 1985; Валуевіч А.А.,1982;Smith Larry J. ,Sun3erman D.W., 1980; Mc IntoshR.A., 1983; Browder L.E.; Eversmeyer M.D.,1980).
В современных условиях наиболее перспективным способом выявления количественных закономерностей в системе патоген-хозяин при изменяющихся условиях окружающей среды на растениях, защищенных различными по эффективности Lr-генами устойчивости, служит использование эмпирических и имитационных моделей патогенеза, строящихся на основе математической обработки на ПЭВМ соответствующих экспериментальных данных (Поляков И.Я.', Левитин М.М.,Ганский В.И.,1995; Зубков А.Ф., I997;Rocque de la В., 1991).
Цель и задачи исследования. В связи с вышеизложенным,опре-делена цель работы: осуществить мониторинг патогенеза возбудителя бурой ржавчины пшеницы для математического моделиро-
вания на генотипах с различной экспрессией Lr-генов устойчивости.
Выполнение поставленной цели потребовало решения следующих задач:
- провести мониторинг патогенеза бурой ржавчины пшеницы на
генотипах с различной экспрессией генов устойчивости по
факторам:
число пустул на листовой поверхности растения!предусмотрено определение показателя на флаговых и предфлаговых листьях);
число спор в пустуле;
площадь пустулы;
число осевших спор на единицу поверхности;
разработать эмпирическую модель динамики переменных состояния возбудителя бурой ржавчины пшеницы с учетом показателей;
ранжировать гены устойчивости пшеницы в порядке убывания уровня экспрессии по указанным факторам;
построить аппроксимационные временные зависимости,описывающие динамику патогена по указанным факторам;
определить зависимость динамики числа пустул на флаговом и предфлаговом листьях линий Thatcher от степени выраженности биопотенциала патогена на контрольном сорте "Ленинградка", с учетом абиотических факторов (сумма эффективных температур,влажность воздуха) по срокам после заражения;
разработать методику имитационного моделирования патогенеза, основанную на численном решении системы нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений.
Научная новизна и значимость работы. В процессе полевого и
лабораторного изучения патогенеза возбудителя бурой ржавчины установлены различия между линиями Thatcher с Lr-генами устойчивости по комплексу факторов: число пустул на флаговых и предфлаговых листьях,площадь пустул, число спор в пустуле патогена.
Модифицирована формула трапеции применительно к расчету площади под кривой нарастания биопотенциала патогена.
Впервые разработаны и апробированы в эксперименте три группы моделей в форме множественных регрессионных уравнений, интерполяционных многочленов и системы нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений для описания патогенеза бурой ржавчины пшеницы.
Практическая ценность. Выделены наиболее экспрессивные
по комплексу факторов гены устойчивости:Теі.г23,ТеІ.гі8,Теі.г2і, TeLri7.y остальных линий - носителей генов:TeLrl2, TeLrl3, TeLr34,TeLr22a,TeLrll, выявлен частично-зафиксированный эффект устойчивости путем ранжирования их в порядке убывания экспрессии генов устойчивости .
Полученные данные могут быть использованы в селекции для создания сортов, замедляющих развитие эпифитотии бурой ржавчины пшеницы.
Итоги работы могут быть использованы в прогностической, фитоиммунологической и в селекционной практике с целью создания устойчивых сортов пшеницы и прогнозирования эффективности генов устойчивости к бурой ржавчине.
Апробация работы.Результаты работы были представлены на
конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов СПГАУі СПб,1995,1996,1997),на конференциях молодых ученых ВШИР им,Н.И.Вавилова"Современные проблемы растениеводства"! СПб, 1996),в форме гранта Правительства Санкт-Петербурга для студентов,аспирантов и молодых ученых вузов Санкт-Петербурга по исследованиям в области гуманитарных, естественных, технических и медицинских науке кандидатский проект N 79-2.4).
Публикации.По материалам диссертации опубликованы 2 работы и 4 работы в печати.
Диссертация изложена на U4 страницах машинописного текста, состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы и пяти приложений.Работа иллюстрирована рисунками, таблицами. Список литературы включает ^наименований, из них/О/на иностранном языке.
