Введение к работе
Актуальность работы. Подсолнечник - одна из основных масличных культур, возделываемых в мире. Посевные площади, занятые под подсолнечником в Российской Федерации за последние пять лет составляют около 6 млн. га, со средней урожайностью 1,2 т/га. В Краснодарском крае подсолнечник возделывают на площади около 500 тыс. га со средней урожайностью 2,1 т/га (Тихонов, 1992; Гуляев, 2003; Лукомец, 2006).
Одной из причин, сдерживающих рост урожаев и валовых сборов маслосе-мян подсолнечника, является его поражение грибными болезнями. Они не только уменьшают урожайность семян, но и ухудшают качество продукции, снижают полевую всхожесть, массу и масличность семян, увеличивают лузжи-стость, при этом резко возрастает кислотное число масла и, следовательно, ограничивается возможность широкого использования его на пищевые цели. Комплекс болезней подсолнечника в большинстве стран, возделывающих культуру, примерно одинаков, хотя экономическое значение варьирует и зависит от почвенно - климатических условий, возделываемого сортимента сортов и гибридов, насыщенности севооборота подсолнечником, агротехники, уровня селекционной работы.
Основными, наиболее распространёнными становятся болезни, возбудители которых ранее не представляли никакой опасности. К таким патогенам относятся грибы рода Fusarium Link. В процессе эволюции эти грибы максимально адаптировались к длительному выживанию в почве, стали исключительно пластичными к условиям окружающей среды, способными использовать многочисленный питательный субстрат (Сокирко, 2009). В последние годы в производственных посевах подсолнечника различных зон Краснодарского края распространенность фузариоза составляет от 30 до 60%, при высокой степени поражения болезнью (Антонова, 2000; Якуткин, 2001; Бородин, Котлярова, 2006). Особенно вредоносна фузариозная корневая гниль. Такая ситуация требует проведения селекционной работы на устойчивость к фузариозу. Для этого необходимы надёжные методы отбора селекционного материала.
Цель работы. Цель исследований состояла в изучении видового состава, патогенности и вредоносности возбудителей фузариоза подсолнечника, разработке методов оценки и отбора устойчивого селекционного материала.
В соответствии с целью исследований предусматривалось решить следующие задачи:
идентифицировать видовой состав грибов из рода Fusarium, поражающих подсолнечник;
изучить патогенные и фитотоксические свойства грибов из рода Fusarium, выделенных из больных растений подсолнечника;
выделить наиболее вирулентные изоляты видов гриба, вызывающих корневую гниль и различающихся патогенностью для подсолнечника и распространённостью на нём;
определить потенциальную вредоносность фузариозной корневой гнили для вегетирующих растений подсолнечника;
разработать условия культивирования и длительного хранения изолятов гриба без потери их вирулентных свойств;
провести апробацию известных для других культур методов оценки устойчивости к фузариозу с целью их модификации для подсолнечника;
на основе разработанных и модифицированных методов выделить исходный материал подсолнечника, устойчивый к фузариозной корневой гнили.
Научная новизна работы:
впервые идентифицированы 12 видов и разновидностей грибов рода Fusarium поражающих подсолнечник, относящихся к пяти секциям рода Fusarium: Fusarium oxysporum Schlecht. emend. Snyd et Hans, F. oxysporum var. orthoceras (App. et Wr.), F. verticillioides (Scheldon), F. sporotrichiella var. poae (Pk.) Wr. emend. Bilai, F. sporotrichiella var. tricinctum (Cda) Bilai, F. sporotrichiella var. sporotrichioides (Sherb.) Bilai, F. semitectum Berk et Rav., F. gibbosum App. et Wr. emend Bilai, (Scheldon), F. solani (Mart.) App. et Wr., F. solani var. argillaceum (Fr.) Bilai, F. javanicum Koord, F. javanicum Koord var. radicicola Wr. Выявлены наиболее распространенные и патогенные виды в условиях Краснодарского края;
определена потенциальная вредоносность возбудителей фузариозной корневой гнили для вегетирующих растений подсолнечника, вызываемая наиболее вирулентными из всех идентифицированных видов: Fusarium oxysporum var. orthoceras и Fusarium sporotrichiella var. sporotrichioides;
- выявлена субстратная зависимость токсичности метаболитов
F. oxysporum var. orthoceras и F. sporotrichiella var. sporotrichioides. Выращен
ные на семянках эти грибы имеют более токсичные выделения, чем на лузге и
фрагментах стеблей подсолнечника. Это необходимо учитывать при изготовле
нии инокулюма для создания инфекционных фонов в открытом и закрытом
грунте;
установлены пороговые дозы инокулюма при создании инфекционного фона в закрытом и открытом грунте для отбора растений подсолнечника, устойчивых к фузариозной корневой гнили, вызываемой грибами F. oxysporum var. orthoceras и F. sporotrichiella var. sporotrichioides;
показано, что при искусственном заражении растений в открытом грунте путём одновременного внесения с семенами при посеве инфекционного начала гриба в виде смеси с почвой доза инокулюма не должна превышать 2г в лунку для Fusarium sporotrichiella var. sporotrichioides и быть не менее Зг для Fusarium oxysporum var. orthoceras.
Практическая значимость исследований:
впервые создан исходный линейный материал подсолнечника: L -1661-1, L -1731-1, L -1731-2, L -1746-2, L -1748, устойчивый к фузариозной корневой гнили, вызываемой Fusarium oxysporum var. orthoceras и Fusarium sporotrichiella var. sporotrichioides;
разработан лабораторный способ определения устойчивости проростков подсолнечника к фузариозной корневой гнили, патент №2206981;
- разработана пятибалльная шкала для определения интенсивности поражения проростков подсолнечника фузариозной корневой гнилью для применения в селекции.
Основные положения, выносимые на защиту:
Виды и разновидности грибов из рода Fusarium, поражающие подсолнечник в Краснодарском крае: Fusarium oxysporum Schlecht. emend. Snyd et Hans, F. oxysporum var. orthoceras (App. et Wr.), F. verticillioides (Scheldon), F. sporotrichiella var. poae (Pk.) Wr. emend. Bilai, F. sporotrichiella var. tricinctum (Cda) Bilai, F. sporotrichiella var. sporotrichioides (Sherb.) Bilai, F. semitectum Berk et Rav., F. gibbosum App. et Wr. emend Bilai, (Scheldon), F. solani (Mart.) App. et Wr., F. solani var. argillaceum (Fr.) Bilai, F. javanicum Koord, F. javanicum Koord var.radicicola Wr.
Потенциальная вредоносность заболевания растений подсолнечника фузариозной корневой гнилью. Два разных по патогенности вида гриба F. oxysporum var. orthoceras и F. sporotrichiella var. sporotrichioides одинаково уменьшают высоту растений, диаметр корзинки, массу 1000 семян и урожайность.
3. Субстратная зависимость токсичности культуральных фильтратов
F. oxysporum var. orthoceras и F. sporotrichiella var. sporotrichioides. Грибы вы
ращенные на семянках, имеют более токсичные выделения, чем на лузге и
фрагментах стеблей подсолнечника.
Способ определения устойчивости подсолнечника к фузариозной корневой гнили, а также патогенности видов и разновидностей гриба, патент на изобретение №2206981.
Создание инфекционного фона в открытом грунте для отборов сортов и гибридов подсолнечника на устойчивость к фузариозной корневой гнили дозы инокулюма должны составлять: не менее 3 г в лунку - F. oxysporum var. orthoceras и не более 2 г в лунку - F. sporotrichiella var. sporotrichioides.
Апробация результатов исследований. Результаты исследований по теме диссертации докладывались на методических комиссиях ВНИИМК в течение 2001-2004 гг.: на международной конференции молодых ученых и специалистов «Современные проблемы генетики, биотехнологии и селекции растений» (Харьков, 2001г.), на 4-ой региональной научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2002 г.), на 2-ой международной конференции молодых ученых и специалистов «Актуальные вопросы селекции, технологии и переработки масличных культур» (Краснодар, 2003 г.). На 16-ой международной конференции по подсолнечнику (Северная Дакота, 2004 г.).
Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 16 научных работ, в том числе 7 в изданиях, рекомендованных ВАК России. Получен патент на изобретение.
Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 135 страницах машинописного текста и состоит из введения, 7 глав, выводов, предложений для селекционной практике и приложений. Работа иллюстрирована 25 рисун-
ками, 25 таблицами в тексте, 11 таблицами в приложениях. Список литературы включает 215 наименований, в том числе 44 иностранных авторов.
Декларация личного участия автора.
Диссертационная работа выполнялась в рамках тематического плана научно-исследовательских работ Государственного научного учреждения Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур имени B.C. Пустовойта Россельхозакадемии по заданию 04.07.01. «Разработать и усовершенствовать новые биохимические методы создания и идентификации генотипов масличных культур с комплексом хозяйственно-ценных признаков», номер государственной регистрации - 0120.0950164. Работа была поддержана грантом РФФИ №03-04-96758 (2003-2005).
Диссертация содержит фактический материал, непосредственно полученный автором в течение 2000 - 2003 гг. и 2006 -2008 гг. на центральной экспериментальной базе ВНИИМК, г. Краснодар.
