Введение к работе
Актуальность проблемы. В связи с резко ухудшающейся экологической обстановкой, многие растения стали более подвержены влиянию патогенов грибного происхождения, вызывающие пятнистости листьев из рода Septoria Sacc. В условиях Центрального Черноземья ощутимый вред озимой пшенице, черной, красной и золотистой смородине, а также и крыжовнику причиняет септориоз, вызываемый грибами S.tri-ticicola LobiK и S.ribis Desm. Современная защита растений должна быть нацелена на оздоровление экологической ситуации. При этом недопустимо нарушение динамического равновесия в системе растение-патоген, а также необходимы стимуляция устойчивости растений и снижение использования химических средств защиты. Хотя системные фунгициды и обеспечивают хорошую защиту от многих болезней (Рассел, 1982), тем не менее приоритет устойчивых сортов неоспорим, так как это самый экологически чистый способ защиты растений.
Участившиеся эпифитотии во многих регионах России и в других странах мира, побуждают к интенсивному изучению патогенов, поиску источников устойчивости среди видов и сортов культурных растений на генетической основе.
Цель и задачи исследования. Основная цель исследований заключалась в изучении устойчивости злаковых и плодово-ягодных культур к септориозу.
Для реализации этой цели были намечены и решены следующие задачи:
особенности биологии возбудителей септориозов изучаемых растений;
физиологические и физико-химические факторы устойчивости смородины к септориозу;
современные приемы агротехники, повышающие устойчивость растений пшеницы к септориозу и другим опасным болезням;
- генетические аспекты устойчивости растений к септориозу.
Научная новизна.Впервые вскрыты пути преодоления патогенеза
на примере изучаемых растений к патогенам-грибам из рода Septoria Sacc. Детальное изучение циклов развития и особенностей биологии возбудителей септориозов позволило установить физиологические расы S. trlticicola и S.ribis, различающиеся между собой по вирулентности. Доказана расоспецифическая устойчивость растений к септориозу. Выявлены гены устойчивости к определенным расам.
Установлены факторы химического и функционального иммунитета. Определена важная роль фермента пероксидазы и оптимальная доза ионизирующей радиации в устойчивости растений.
Предложена концепция беспестицидной технологии возделывания озимой пшеницы.
При изучении устойчивости выявлены общие закономерности для однодольных (злаки) и двудольных (плодово-ягодные} растений к грибам рода Septoria Sacc.
Практическая значимость работы. Ценность работы заключается в реализации механизмов преодоления развития септориоза у изучаемых растений.
Разработан и рекомендован метод искусственного заражения смородины грибом S.ribis, а также предложен способ ускоренного культивирования септориоза пшеницы, благодаря которому сокращается период культивирования в 3 и более раза, что удобно использоватьдля искусственного заражения селекционного материала с последующим выделением доноров устойчивости.
Предложенные нами методы определения окислительно-восстановительных ферментов, токсинообразования, физико-химические показатели клеточного сока, действие ионизирующей радиации - рассматриваются как факторы химического и функционального иммунитета и служат основой для разработки способа диагностиики устойчивости смородины к септориозу.
Предложена и внедрена беспестицидная технология возделывания озимой пшеницы, позволяющая получить продукцию высокого качества, экологически безопасную, энерго- и ресурсосберегающую, с прибавкой урожая зерна до 2 т/га (или 27400 МДж/га).
В связи с расоспецифической устойчивостью черной смородины к септориозу на первый план как в использовании в производстве, так и в качестве доноров выдвигаются сорта, равномерно удерживающие устойчивость к болезни в различных географических зонах страны, и как показали наши исследования, сочетающие в себе оба типа устойчивости: полигенную и олигогенную. В качестве таковых рекомендуются сорта сибирского подвида: Барнаулка, Бия, Голубка, Лана, Нина, Стахановка Алтая. Вид Североамериканского генцектра R.amerlcanum, обладающий олигогенным контролем устойчивости в отношении испытанных рас, также рекомендуется для использования в селекции.
Экологическое изучение и тщательный анализ позволили выделить сортообразцы озимой пшеницы группы Лютесценс с олигогенным типом устойчивости К септориозу: 4549Н3, 412, 480Н97, Лют. 458НГ22108, которые смогут какое-то время сдерживать развитие эпифитотий. Большинство испытуемых растений озимой пшеницы проявляют полигенный характер наследования с различной долей устойчивости к S. tri-ticicola, что позволяет продолжительно сохранять горизонтальную устойчивость.
Реализация результатов исследований. Созданы коллекции штаммов и рас S. triticicola и S.ribis, которые хранятся во ВНИИГ и СПР, во Всероссийском НИИ защиты растений, а также переданы в коллекционный фонд лаборатории грибных болезней зерновых культур НИИ фитопатологии.
Благодаря отработанным методикам найден ускоренный способ получения спорового материала, который с успехом используется для
проведения искусственного заражения селекционного материала, результатом которого является выделение доноров устойчивости. Предложена простая и удобная шкала учета поражаемости проростков пшеницы септориозом. Внедрена в ряде хозяйств Воронежской области с высоким уровнем агротехники беспестицидная технология возделывать озимой пшеницы, что позволяет резко снизить прессинг пестицидної нагрузки и ограничить внесение азотных удобрений в подкормках.
Нами на конкретных примерах показан путь преодоления экологической опасности, который можно широко внедрять в ЦЧ и других регионах России. Это может быть достигнуто благодаря наличию высокоустойчивых к болезням сортов, а также адаптированных растений, обладающих комплексной устойчивостью как к патогенам, так и к неблагоприятным условиям среды. Выделенные доноры озимой пшеницы V смородины с генами устойчивости к септориозу разосланы селекционерам в различные эколого-географические зоны страны.
Апробация работы.Основные положения работы были представлень на симпозиумах: 8-ой и 9-ой Прибалтийских республик и Белорусской ССР,.1977, 1982; на 4 съезде ВОГиС, Кишинев, 1982; Всероссийском съезде по защите растений, С.-Пб., 1995; на многочисленных конференциях различного ранга: Тамбов, 1978; Мичуринск, 1981; Москва, 1981. 1983, 1987; Рига, 1981; Уфа, 1983; Ереван, 1987; Бердск, 1990; на всесоюзных совещаниях по экологическим основам защиты растений, Новосибирск. 1990; по иммунитету растений, Минск, 1991; на научно-практическом семинаре по индушрованнои устойчивости с. -х.культур к фитопатогенам, Ростов-на-Дону, 1989,
Материалы исследований также докладывались автором на заседаниях ученого совета ВНИИЗР (1986-1991), кафедры ботаники и ежегодных профессорско-преподавательских конференциях ВГПУ (1991-1996).
Публикация результатов исследований.Основные положения диссертации изложены в 51 печатных работах, в том числе в книгах: Труды ЦГЛ им.И.В.Мичурина, Мичуринск, 1981. 1987;" Изменчивость фитопатогенных микроорганизмов", М., 1983; "Изучение генетики иммунитета плодовых, ягодных культур и винограда", Мичуринск, 1984;
"Интегрированная защита сельскохозяйственных культур в условиях интенсивного земледелия", Воронеж, 1987; "Проблемы защиты зерновых культур от фузариоза и других болезней", Минск, 1991; "Генетические основы признаков продуктивности растений", Новосибирск, 1992; "Интродукция и акклиматизация растений", Новосибирск. 1994.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 397 страницах машинописного текста и состоит из введения, 7 глав, выводов, предложений производству, списка литературы и приложений. Экспериментальные данные представлены в 74 таблицах, 9 схемах и 51 рисунке. Список использованной литературы включает 534 работы отечественных и зарубежных авторов.
