Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Основной путь оздоровления и стабилизации сельскохозяйственного производства Республики Беларусь заключается в последовательной, крупномасштабной биолоппанни земледелия. Направления ее разнообразны. Одно из основных направлений -расширение посевных площадей и объемов производства зерновых бобовых культур. Среди зернобобовых культур большая роль отводится возделыванию кормового узколистного люпина, занимающего первое место в мире по посевным площадям среди культивируемых видов люпина, lira значимость обусловлена высокой семенной продуктивное гыо и скороспелостью, кормовыми достоинствами как белковой культуры с благоприятным соотношением аминокислот и почти полным отсутствием ингибиторов пищеварительных ферментов, нетребовательностью к плодородию почв, высокой азотфиксирующей способностью, относительно низкой энергоемкостью выращивания и разнообразием применения (пищевое, зернофуражное, зеленоукоенсе, сидеральное).
Внесенные в Государственный реестр селекционных достижений Республики Беларусь сорта кормового узколистного люпина не в полной мере отвечают требованиям производства, прежде всего по причине неустойчивости урожайности по годам и поражаемости рядом болезней (вирусным побурением и израстанием, бурой пятнистостью, сером гнилью и др.).
Бурая пятнистость люпина, вызываемая грибом Pleiochaeta setosa Kirchn., - широко распространенное заболевание, которое поражает культурные виды люпина во всех регионах люпиносеяния. В эпифитотий-ные годы бурая пятнистость приводит к значительным потерям урожая узколистного люпина. Формы с редуцированным ветвлением больше поражаются болезнью в сравнении с формами с обычным ветвлением.
В связи с внедрением в сельхозпроизводство Республики Беларусь кормового узколистного люпина, и особенно его сортов с редуцированным ветвлением (Гелена, Першацвет, Метель), возникла необходимость всесторонне изучить бурую пятнистость на узколистном люпине и создать устойчивый к этой болезни исходный для селекции материал и сорта.
Связь работы с крупными научными программами, темами. Исследования выполнялись в рамках государственной научно-технической программы «Земледелие и растениеводство» Академии аграрных наук Республики Беларусь в соответствии с тематическими планами научных исследований БелНИИЗК.
Цель и задачи исследования. Целью исследований явилось изучение бурой пятнистости (Pleiochaeta setosa Kirchn.) узколистного люпина и создание устойчивого, исходного для селекции материала и сортов. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
изучить современный генофонд узколистного люпина на уеюйчниость к воібулпіелю бурой пятнистости лисп.сп и корней и выделить источники устойчивости для селекции;
разработать методику заражения люпина буроіі пятнистостью в условиях искусственного климата;
изучить особенности жизненною цикла патогена на устойчивых и восприимчивых образцах;
оценить устойчивый и восприимчивый к буроіі пятнистости материал но продуктивности и клубенькообразователыюй способности;
изучить химический состав семян устойчивых и восприимчивых к буроіі пятнистости форм;
выявить характер наследования устойчивости узколистного люпина к бурой пятнистости листьев и корней;
разработать методику создания устойчивых к бурой пятнистости форм узколистного люпина и на ее основе создать селекционный материал с разной степенью устойчивости к патогену;
изучить селекционную ценность компонентов скрещивания;
создать банк селекционного материала узколистного люпина с установленной степенью устойчивости к бурой пятнистости;
выделить наиболее ценные по комплексу хозяйственно-полезных признаков сортообразцы для передачи в Государственную комиссию по сортоиспытанию и другим селекционным учреждениям.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования служили гриб Pleiochaeta setosa Kirchn. и коллекционные образцы узколистного люпина ВИРа, сорта и образцы Беларуси, Германии, Польши, Австралии, России, США, а также гибридный и селекционный материал лаборатории люпина БелНИИЗК. За годы исследований изучено более 300 коллекционных образцов разного эколого-географического происхождения, свыше 50 гибридных комбинаций и более 12000 семей и линий.
Гипотеза. Использование на всех этапах селекционного процесса специального инфекционного фона для изучения исходного и гибридного материала узколистного люпина дает возможность получения объективной оценки и диагностики устойчивых к бурой пятнистости форм и создания с их участием образцов, сортов, устойчивых к грибу Pleiochaeta setosa, с сочетанием ряда хозяйственно-полезных признаков. Ожидать появления в гибридном потомстве трансгрессивных по устойчивости к бурой пятнистости форм можно тогда, когда родительские формы имеют неаллельные гены устойчивости к данной болезни. Подбор родительских пар для скрещивания с учетом их генеалогии и различий в степени устойчивости к патогену повысит вероятность получения в потомстве гибридов трансгрессивных форм.
Методология и методы проведенного исследования. Изучение имеющегося генофонда и создаваемого селекционного материала проводили согласно методическим указаниям по изучению зернобобовых культур
(1968) и Гоекомиеаш по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур. При иммунологическом анализе использовались как зарубежные (M.W. Sweelingham, 1994), так и собственные, разработанные в ходе выполнения диссертационной работы, методики. При оценке степени поражения образцов бурой пятнистостью пользовались шкалой согласно Широкого унифицированного и Международного классификаторов СЭВ рода Lupinus L. (1983). Приготовление питательных сред для культивирования гриба P. setosa проводили согласно справочнику лабораторных сред для актиномицетов и грибов (СМ. Семенов, 1990).
Основные показатели и взаимосвязи между признаками анализировали методами дисперсионного и вариационного анализов, обработку результатов гибридологического анализа - по методу /,: квадрат (П.Ф. Ро-кицкий, 1967). Селекционную ценность компонентов скрещивания определяли, рассчитывая процент семей с соответствующим родительским сортом в селекционных питомниках (М.А. Кадыров, 1991).
Научная новизна и значимость полученных результатов. Впервые в Беларуси в результате изучения генофонда узколистного люпина на инфекционном фоне выделены лучшие по устойчивости к бурой пятнистости листьев и корней образцы, которые являются наиболее ценным исходным материалом для селекции.
Впервые установлены особенности развития болезни на устойчивых и восприимчивых образцах узколистного люпина; определена вредоносность гриба Pleiochaeta setosa на люпине; выявлены закономерности наследуемости устойчивости к бурой пятнистости листьев и корней.
С учетом генеалогии устойчивых к бурой пятнистости образцов и характера наследования данного признака проведен сознательный ресинтез высокоустойчивых к болезни форм.
Создан новый, устойчивый к бурой пятнистости селекционный материал с комплексом хозяйственно-ценных признаков. Выведены сорта кормового узколистного люпина Пралеска и Блакит, обладающие комплексной устойчивостью к бурой пятнистости листьев и корней, а также сорта Владлен, Глатко, Хвалько и Светаник, устойчивые к бурой пятнистости листьев.
На примере сорта Владлен отработана схема ускоренного создания устойчивых к бурой пятнистости фузариозоустойчивых сортов.
Создан банк устойчивого к бурой пятнистости материала. Определен генетический контроль признака устойчивости у 21 образца.
Разработана эффективная методика искусственного инфицирования растений люпина патогеном.
Доказана возможность создания сортов и образцов различных морфоти-пов (с нормальным и редуцированным ветвлением), совмещающих высокую семенную продуктивность с устойчивостью к бурой пятнистости, фузариозу, безалкалоидное, с устойчивостью бобов к растрескиваемости.
Практическая и экономическая значимості, полученных результатов. Выявленные источники устойчивости к бурой пятнистости листьев и корней позволяют более успешно вести целенаправленную работу при подборе пар для скрещивания и создания нового селекционного материала кормового узколистного люпина.
Установленные закономерности наследования устойчивости к бурой пятнистости способствуют повышению эффективности селекционной работы с узколистным люпином.
Разработан метод инокуляции, позволяющий осуществлять плановую селекцию узколистного люпина на устойчивость к бурой иягнистости как в условиях поля, так и теплицы.
На базе источников устойчивости к бурой пятнистости путем рекомби-ногенсза создан новый генофонд, который служит основой для выведения сортов узколистного люпина зернофуражного, универсального и зелено-укосного направлений использования.
Ряд перспективных сортообразцов кормового узколистного люпина проходит конкурсное испытание. В соавторстве выведены устойчивые к бурой пятнистости сорта кормового узколистного люпина Пралеска и Глатко, включенные в -Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в производстве, а также сорта Владлен, Блакит, Хвалько, Светаник, успешно проходящие Государственное сортоиспытание.
Созданный устойчивый к бурой пятнистости материал узколистного люпина используется в селекционных программах России, Германии и Австралии.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту.
-
Источники и доноры устойчивости к бурой пятнистости выделяются только при искусственном заражении и на жестком ифекционном фоне, когда восприимчивые к болезни сорта поражаются на 100 %.
-
Выделенные из генофонда Lupinus angustifolius источники и доноры устойчивости являются основной базой для создания устойчивых к бурой пятнистости сортов.
-
Особенности развития болезни на устойчивых и восприимчивых формах узколистного люпина.
-
Закономерности наследования и пути повышения уровня устойчивости узколистного люпина к бурой пятнистости листьев и корней.
-
Схема ускоренного создания устойчивых к бурой пятнистости сортов.
6. Ценность созданных образцов и сортов узколистного люпина,
сочетающих устойчивость к бурой пятнистости с высокой семенной
продуктивностью и другими полезными признаками.
Личный вклад соискателя. Разработка программы исследований, выполнение экспериментальной работы по теме диссертации, заключавшейся в оценке генофонда узколистного люпина на устойчивость к бурой пятнистости, разработке методики искусственного заражения растений
патогеном, подборе пар для екрещішаииіі, проведении гибридологического анализа и отборов, полипном изучении селекционного материала, проводились соискателем самостоятельно или при непосредственном его участии. Математическая обработка данных,, их анализ, обобщение, подготовка научных докладов, статей, тезисов, написание и компьютерная верстка диссертации выполнены лично соискателем. Материалы, представленные в главах 3, 4 и 6, получены совместно с сотрудниками Центра бобовых средиземноморского сельского хозяйства -докторами W. Cowling, М. Sweetingham, 11. Yang (г. Перт, Западная Австралия).
Апробация результатов исследований по диссертации. Основные
положения диссертационной работы были представлены и докладывались:
на научной конференции «Стратегия и новые методы в селекции и
семеноводстве сельскохозяйственных культур» (г. Жодино, 1994), научно-
производственной конференции «Эколого-зкономические основы
усовершенствования интегрированных систем защиты растений от
вредителей, болезней и сорняков» (г. Минск - Прилуки, 1996), республи
канской конференции «Современные проблемы генетики и селекции»
(г. Минск, 1995), II съезде Белорусского общества физиологов растений
(г. Минск, 1995), VII съезде Белорусского общества генетиков и
селекционеров (г. Горки, 1997), научно-практической конференции
«Современные проблемы биологии» (г. Брест, 1997), V Международной
научно-производственной конференции «Селекция, экология, технология
возделывания и переработки нетрадиционных растений» (г. Симферополь,
1996), VI Международной научно-практической конференции «Нетрадици
онное растениеводство, экология и здоровье» (г. Симферополь, 1997),
Межрегиональной научно-практической конференции «Биологический и
экономический потенциал люпина и пути его реализации» (г. Брянск, 1997),
Международной конференции «Lupin in modern agriculture» (Польша,
г. Ольштын, 1997), VII Международной научно-практической конференции
«Нетрадиционное растениеводство, экология и здоровье» (г. Симферополь,
1998). !
Опубликованность результатов. Основные положения диссертации освещены в 18 печатных работах, из них 4 в статьях в научных сборниках и журналах, 14 - в материалах и тезисах докладов на научных конференциях. Общее количество страниц опубликованных работ - 41, из них написанных лично соискателем (без соавторов) - 34.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 139 страницах машинописного текста, состоит из введения, общей характеристики, девяти глав, выводов, заключения, рекомендаций селекции и производству, списка использованных источников, приложения, содержит 48 таблиц, 10 рисунков. Список использованных источников литературы включает 196 наименований, из которых 66 иностранных публикаций.
