Введение к работе
Актуальность исследований. Северный Кавказ является зоной широкого воздельшания озимой пшеницы, которая ежегодно высевается на площади 3,5-4,5 млн га, что обеспечивает до 48 % валового сбора зерна в России (Санин и др., 2010).
Одной из основных причин снижения урожая и ухудшения качества зерна пшеницы являются болезни. Бурая ржавчина (возбудитель Pucci-nia triticina Rob. ex Desm/ sp. tritici Erikss. et Henn.) является распространенным и вредоносным заболеванием пшеницы. Несмотря на всестороннее изучение, защита культуры от бурой ржавчины по-прежнему остается актуальной проблемой, особенно в районах Северного Кавказа и Поволжья, где фитопатоген развивается практически ежегодно, часто достигая эпифитотийного уровня (Анпилогова и др., 2000; Маркелова, Веденеева, Кирилова, 2003).
Накоплению инфекции возбудителя благоприятствует теплая мягкая зима, возможность заражения растений несколькими генерациями гриба, а также высокая скорость развития болезни при благоприятных эко-ресурсах. Усилению вредоносности фитопатогена, кроме перечисленных факторов, способствует возделывание неустойчивых сортов пшеницы. А широкое применение пестицидов приводит к значительным изменениям структуры популяции гриба (Волкова, 2006). При 80-100 % развитии болезни в фазу колошения пшеницы ущерб урожая может составить 50 % и более (Лебедев и др., 1994; Танский и др., 1998).
В таких условиях особенно возрастает значение фитосанитарной стабилизации ценоза пшеницы. Для ее достижения необходим анализ динамики популяции возбудителя бурой ржавчины, что позволяет определить его распространенность и развитие, выявить роль различных биотических и абиотических факторов в формировании и изменчивости популяций. Необходимы также эффективные, экологичные приемы защиты культуры.
Первостепенное значение в системе биологизированной защиты растения-хозяина отводится сортам пшеницы с разными типами устойчивости. Их культивация является надежным, экологически безопасным и экономически оправданным способом сокращения потерь урожая от болезни.
В последние годы большой практический интерес представляет использование индукторов болезнеустойчивости в системе защиты пшеницы, что также является эффективным и экологичным приемом.
Для разработки научно обоснованных подходов в селекции и защите пшеницы от патогена актуальным является изучение изменчивости
структуры популяции возбудителя бурой ржавчины под влиянием таких факторов, как сорта и фунгициды.
Цель и задачи исследований. Целью данной работы стало исследование изменчивости структуры популяции P. triticina по вирулентности под влиянием генотипов возделываемых сортов пшеницы и применяемых фунгицидов на Северном Кавказе.
В ходе работы предстояло решить следующие задачи:
изучить вирулентность встречающихся в северокавказской популяции P. triticina фенотипов;
изучить патогенность северокавказской популяции возбудителя бурой ржавчины на разновозрастных растениях озимой пшеницы;
определить влияние генотипов сортов озимой пшеницы на генетическую структуру популяции гриба;
изучить влияние фунгицидов на генофонд вирулентности популяции Р. triticina;
провести иммунологическую оценку сортов озимой пшеницы на устойчивость к возбудителю бурой ржавчины с использованием качественной (тип реакции) и количественных (площадь под кривой развития болезни, снижение массы 1000 зерен) характеристик;
изучить типы и степень устойчивости сортов озимой пшеницы к Р. triticina;
оценить эффективность индукторов болезнеустойчивости хитозано-вого ряда против возбудителя бурой ржавчины пшеницы.
Научная новизна исследований. Впервые изучено влияние десяти сортов озимой пшеницы и четырех фунгицидов различного механизма действия на изменчивость генетической структуры северокавказской популяции Р. triticina.
Исследованы типы устойчивости к северокавказской популяции возбудителя бурой ржавчины 31 сорта озимой пшеницы в полевых условиях.
Изучены типы устойчивости у 24 сортов озимой пшеницы отечественной и зарубежной селекции в условиях камеры искусственного климата. Выделены 15 источников неспецифической устойчивости к P. triticina.
Установлены оптимальные сроки применения и эффективность пяти индукторов болезнеустойчивости хитозанового ряда против бурой ржавчины на сортах озимой пшеницы, отличающихся типами устойчивости к фитопатогену.
Практическая значимость работы. Сорта озимой пшеницы с возрастной и неспецифической устойчивостью к P. Mticina предложены для использования в сельскохозяйственном производстве.
Для производственных испытаний против бурой ржавчины предложен индуктор болезнеустойчивости Фитохит-Т при норме расхода 100 г/га в фазу выхода растений пшеницы в трубку.
Для селекционной практики предложены выделенные источники неспецифической устойчивости - Вояж, Грация, Дон 107, Марафон, Москвич, Спартак, Brule, Casey, Judith, Forby, Leopold, Nuwest, Rafale, Rosebud, Tukan INIA - для создания сортов с длительной устойчивостью к бурой ржавчине.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
Изменения в генофонде вирулентности возбудителя бурой ржавчины пшеницы, вызванные влиянием генотипов возделываемых сортов и применяемых фунгицидов.
Различные типы устойчивости сортов озимой пшеницы к северокавказской популяции P. Mticina. Новые источники неспецифической устойчивости.
Эффективность и оптимальные сроки применения пяти индукторов болезнеустойчивости хитозанового ряда на сортах озимой пшеницы, различающихся типами устойчивости к возбудителю бурой ржавчины.
Место проведения работы и декларация личного участия автора. Диссертационная работа выполнена на базе Всероссийского НИИ биологической защиты растений в период с 2007 по 2011 г. в лаборатории иммунитета зерновых культур к грибным болезням. В основу работы положены результаты исследований по изучению изменчивости популяции возбудителя бурой ржавчины пшеницы на Северном Кавказе под влиянием генотипов сортов и фунгицидов, а также результаты по изучению эффективности приемов защиты от патогена на основе использования сортов озимой пшеницы с различными типами устойчивости и индукторов болезнеустойчивости, полученные лично автором или с его непосредственным участием.
Апробация результатов исследований. Основные результаты исследований доложены на I и II Всероссийских научно-практических конференциях молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2007, 2008 гг.); V и VI Всероссийских научных конференциях молодых ученых и студентов «Современное со-
стояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах» (Анапа, 2008, 2009 гг.); II Всероссийской конференции «Современные проблемы иммунитета растений к вредным организмам» (Пушкин, 2008 г.); VIII Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи (Москва, 2008 г.); V съезде Вавиловского общества генетиков и селекционеров (Москва, 2009 г.); XII Международной конференции по ржавчине пшеницы (Турция, Анталия, 2009 г.); Всероссийской научно-производственной конференции «Современные иммунологические исследования, их роль в создании новых сортов и интенсификации растениеводства» (Московская обл., Большие Вяземы, 2009 г.); XVII Международной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Ло-моносов-2010» (Москва, 2010 г.); VIII Международной конференции по пшенице (Санкт-Петербург, 2010 г.); VI Международной научно-практической конференции «Биологическая защита растений - основа стабилизации агроэкосистем» (Краснодар, 2010 г.); Международной научной конференции «Генетика и биотехнология на рубеже тысячелетий» (Минск, 2010 г.).
Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе четыре в изданиях, рекомендованных ВАК РФ: «Доклады РАСХН», «Известия Самарской ГСХА», «Научный журнал Кубанского ГАУ» (электронный ресурс), «Вестник КрасГАУ».
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 170 страницах машинописного текста и состоит из введения, шести глав, выводов, предложений для практической селекции и производства, списка литературы и приложений. Работа иллюстрирована 33 таблицами и 17 рисунками. Список использованных источников включает 200 наименований, из них 53 - работы иностранных авторов.
Похожие диссертации на Изменчивость структуры популяции возбудителя бурой ржавчины озимой пшеницы по вирулентности под влиянием возделываемых сортов и применяемых фунгицидов на Северном Кавказе
