Введение к работе
Актуальность и степень разработанности темы. В Нижнем Поволжье основной продовольственной культурой является пшеница. Только по данным Россельхозцентра Саратовской области ее посевы занимают до 30% всех посевных площадей региона. Большую угрозу урожаю пшеницы представляет комплекс фитопатогенов, среди которых бурая ржавчина занимает далеко не последнее место. Возбудитель заболевания гриб Puccinia recondita Rob. ex. Desm. F. sp. tritici является облигатным патогеном, дающим до 6 уредогенераций за вегетационный период, аэрогенным заболеванием, быстро распространяющимся воздушными массами на большие расстояния, что часто приводит к развитию эпифитотий. Все эти особенности патогена, а также наличие растений-промежуточников и полового процесса приводят к высокой динамичности его популяции, к появлению вирулентных патотипов и, как следствие, к потере сортами устойчивости.
Исследованием проблемы изменчивости популяции бурой ржавчины, а также созданием устойчивых сортов пшеницы занимались многие ученые, начиная с Н.И. Вавилова. Это Э.Э. Гешеле, В.М. Берлянд-Кожевников, Ю.Т. Дьяков, Михайлова Л.А., Одинцова И.Г., Коваленко Е.Д., Крупнов В.А., Сибикеев С.Н., Веденеева М.Л. и многие другие. Однако, несмотря на то, что степень изученности данной проблемы достаточно высока, она не теряет своей актуальности. Внутрипопуляционные процессы бурой ржавчины, заставляют исследователей вновь обращать внимание на данный объект, работать с ним на более высоком современном уровне с применением молекулярных методов и интрогрессии новых более эффективных генов устойчивости от диких видов пшеницы, опережая, таким образом, развитие патогена.
В связи с этим данная работа, направленная на исследование динамики состава поволжской популяции бурой ржавчины, выявление источников и доноров устойчивости пшеницы к бурой ржавчине из мировой коллекции, изучение интрогрессивных линий и идентификации у них Lr-генов является актуальной и необходимой для эффективной селекции на устойчивость.
Цель исследований. Изучить изменчивость структуры популяции Puccinia recondita Rob. ex. Desm. F. sp. tritici по вирулентности под влиянием генотипов сортов, созданных в селекцентре Юго-Востока и создать генетическую основу, включающую образцы из мировой коллекции и интрогрессивные линии, для эффективной селекции на иммунитет.
Задачи исследований:
-
Изучить структуру поволжской популяции бурой ржавчины и степень ее вирулентности.
-
Провести скрининг мировой коллекции пшеницы и сортов местной селекции, выявить новые источники устойчивости к бурой ржавчине.
-
Изучить типы устойчивости сортов яровой пшеницы к бурой ржавчине с использованием качественной и количественной характеристик развития заболевания.
-
Провести идентификацию Lr-генов у трансгрессивных линий яровой пшеницы, используя фитопатологический тест и молекулярный скрининг.
-
Изучить трансгрессивные линии по хозяйственно-ценным признакам.
Научная новизна. Впервые изучена динамика структуры популяции бурой ржавчины в зависимости от генотипов сортов, созданных в селекцентре Юго-Востока. Выявлены новые генетические источники устойчивости пшеницы к бурой ржавчине для селекции на иммунитет. Изучены типы устойчивости у 14 сортов яровой пшеницы в полевых условиях на фоне естественной эпифитотии бурой ржавчины.
Впервые с использованием фитопатологических и молекулярных методов проведена идентификация генов устойчивости к бурой ржавчине у 14 устойчивых к бурой ржавчине интрогрессивных линий, несущих генетический материал от Triticum persicum, Tr. dicoccum, Aegilops speltoides.
Положения диссертации, выносимые на защиту.
-
Состав структуры популяции бурой ржавчины в зоне деятельности селекцентра Юго-Востока
-
Новые источники устойчивости пшеницы к бурой ржавчине.
-
Сорта яровой пшеницы – новые источники неспецифической устойчивости к бурой ржавчине
-
Результаты молекулярной и фитопатологической диагностики Lr-генов у трансгрессивных линий яровой пшеницы
Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость данной работы заключается в обосновании возможности создания сортов пшеницы с различными типами устойчивости, а также с продолжительной устойчивостью; в расширении генофонда пшеницы по устойчивости к патогенам. Для практической селекции предлагаются новые источники и доноры расоспецифической и нерасоспецифической устойчивости пшеницы к бурой ржавчине, а также интрогрессивные линии с эффективными Lr-генами.
Объект исследований. Образцы яровой мягкой пшеницы из мировой коллекции и местного селекционного материала. Поволжская популяция возбудителя бурой ржавчины пшеницы.
Предмет исследований. Устойчивость пшеницы к бурой ржавчине.
Методология и методы исследования. Исследования выполнены с использованием полевых, вегетационных и лабораторных методов.
Реализация результатов исследования. Устойчивые образцы пшеницы и интрогрессивные линии с генами устойчивости к бурой ржавчине переданы в 2012 г. в лабораторию селекции яровой мягкой пшеницы для введения в селекционный процесс.
Достоверность результатов. Эксперименты проведены в соответствии с общепринятыми методиками. При необходимости достоверность выводов подтверждалась статистической обработкой данных.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на Международной научно-практической конференции, посвященной 125-летию со дня рождения Н. И. Вавилова (Большие Вяземы, 2012), Третьей Всероссийской и международной конференции (Санкт-Петербург, 2012), Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы инновационного развития мирового сельского хозяйства» (Саратов, 2011), Вавиловских чтениях (Саратов, 2010, 2011), Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Проблемы и перспективы аграрной науки в России» (Саратов, 2012).
Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Материалы диссертации изложены на 115 страницах машинописного текста и включают 48 рисунков, 10 таблиц, 3 приложения. Список литературы включает 233 источника, из них 85 иностранных.
