Введение к работе
Актуальность темы Обыкновенная злаковая тля Schizaphis grammum Rond - самый опасный вредитель сорго, способный унести до 85% урожая Селекция устойчивых форм -радикальный, дешевый и экологически безопасный способ борьбы с фитофагом В селекционных программах России использовали лишь один донор устойчивости (сорт Сарва-ши), что привело к генетической однородности посевов и, как следствие, к ускорению адаптивной микроэволюции насекомого В настоящее время Сарваши и его производные сильно повреждаются тлей Образцы, устойчивые в США к ряду биотипов насекомого, неэффективны против популяций тли из России
В результате исследований, которые проводятся в отделе иммунитета ВНИИ растениеводства им Н И Вавилова, выделены источники устойчивости к обыкновенной злаковой тле в пределах всех хозяйственных групп сорго (зерновое, сахарное, веничное, травянистое), идентифицировано 15 генов устойчивости к насекомому (Радченко, 2000, 2006) Большая часть генов не использовалась в селекции, однако дифференциальное взаимодействие с фитофагом не выявлено лишь для образцов, защищенных генами Sgrl - Sgr 11 Очевидно, число эффективных генов устойчивости недостаточно для того, чтобы обеспечить современные стратегии селекции
В связи с этим следует отметить, что далеко не вся коллекция сорго ВИР исследована с достаточной полнотой Например, практически не изучены образцы веничного сорго, которое в естественных условиях заселяется вредителем преимущественно в слабой степени Кроме того, в силу характерной для местных форм сорго гетерогенности по многим признакам, в том числе и по устойчивости к обыкновенной злаковой тле, слабо повреждаемые насекомым биотипы можно выделить в пределах хорошо изученных коллекционных образцов Устойчивые формы обладают рядом отрицательных свойств (прежде всего, высо-корослостью и позднеспелостью) Для современного селекционного процесса необходимы доноры устойчивости, характеризующихся агрономически приемлемым фенотипом Кроме того, целесообразное использование идентифицированного генофонда подразумевает изучение взаимоотношений фитофага с растением-хозяином, внутривидовой изменчивости и структуры популяций насекомого
Цель работы - изучить разнообразие рода Sorghum Moench по устойчивости к обыкновенной злаковой тле и определить иммунологически ценный генофонд сорго для обеспечения селекционных программ в Краснодарском крае
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
в полевых и лабораторных условиях изучить наследственное разнообразие коллекции сорго по устойчивости к обыкновенной злаковой тле,
определить иммунологически ценный генофонд сорго для обеспечения селекционных программ,
изучить характер наследования устойчивости к тле у выделенных образцов,
исследовать внутривидовую дифференциацию и структуру популяций обыкновенной злаковой тли, оценить размах сезонной изменчивости генетической структуры краснодарской популяции насекомого,
проверить гипотезу о влиянии редко встречающейся вирулентности на жизнеспособность обыкновенной злаковой тли как причину длительной устойчивости растений,
отобрать устойчивые частичные аналоги районированных и перспективных сортов, созданные с использованием образцов к-924 и к-13 62, которые превосходят рекуррентные формы по ряду селекционно ценных признаков,
исследовать донорские свойства образцов сорго к-928, к-929, к-123 7 с новыми генами устойчивости к обыкновенной злаковой тле
Научная новизна. В результате изучения 1290 коллекционных образцов выделено 9 форм зернового, сахарного и дикого сорго, обладающих устойчивостью к обыкновенной злаковой тле С помощью анализа взаимодействия фитофаг - растение-хозяин показано отличие генов, обуславливающих слабую поврежденность насекомым этих форм сорго, от идентифицированных ранее генов Sgrl - Sgr6, Sgrll Впервые изучена устойчивость к фитофагу большей части коллекции веничного сорго Свыше половины изученных образцов веничного сорго обладают более или менее выраженной устойчивостью к обыкновенной злаковой тле Наиболее высоким уровнем экспрессии признака характеризуются 22 генотипа, а также 39 гетерогенных по изученному признаку форм Показан доминантный характер наследования устойчивости к вредителю у образцов зернового сорго из Китая к-830, к-831, к-931, к-932, к-933, к-1238, к-1239, к-1241, к-1251 и к-2588 Образцы зернового сорго к-1239 и к-1251 имеют по два эффективных гена устойчивости (доминантному и рецессивному), которые не тождественны идентифицированным ранее эффективным генам Sgr5 и Sgr6 Выявлена высокая общая и сезонная изменчивость генетической структуры краснодарской популяции обыкновенной злаковой тли Показано влияние генов вирулентности, комплементарных эффективным генам устойчивости сорго, на жизнеспособность обыкновенной злаковой тли Показано, что при создании высокопродуктивных и устойчивых к обыкновенной злаковой тле форм сорго целесообразно использовать огра-
ничейные (1-2) беккроссы Во многих случаях потомство ВС і может быть более приемлемым по агрономическим признакам, чем ВСг Устойчивость доноров устойчивости к-1362, к-924, к-928, к-929, к-1237 не сцеплена с отрицательными свойствами
Практическая ценность результатов исследований. Выделены 22 образца венич-ного, 4 - зернового и 2 - сахарного сорго, которые могут быть использованы в селекции на иммунитет к обыкновенной злаковой тле в Краснодарском крае Для вовлечения в селекцию рекомендуются также образцы зернового сорго к-1239 и к-1251, у которых изучено наследование устойчивости к краснодарской популяции вредителя Для селекции высокопродуктивных сортов и гибридов зернового сорго предлагаются обладающие высокой устойчивостью к тле и другими ценными признаками линии FbBCi (Л-100 х к-1362), Fi2BCi (Кубанское красное 1677х к-1362), FnBC, (Хегари 2259 х к-924), FuBC, (Зерно-градское 54 х к-924), FioBCi (Кубанское красное 1677 х к-924)
Апробация работы Результаты исследований доложены или представлены на конференции, посвященной 100-летию научной селекции в России (Москва, 2003), международной конференции «Конференция по защите растений Вредители, болезни и сорняки» (С -Петербург, 2003), международной конференции «Биологическая защита растений - основа стабилизации агроэкосистем» (Краснодар, 2004), Десятой Санкт-Петербургской ассамблее молодых ученых и специалистов (С -Петербург, 2005), международной конференции "Генетические ресурсы для адаптивного растениеводства мобилизация, инвентаризация, сохранение, использование" (Оброшино, 2005), международной конференции «Вопросы менеджмента в защите растений и устойчивом земледелии исследования, развитие и информационные системы» (С -Петербург, 2005), Седьмом международном симпозиуме по тлям (Фримантл, Австралия, 2005), II Всероссийском съезде по защите растений (С -Петербург, 2005), конференции молодых ученых Северо-Западного научно-методического центра РАСХН (С -Петербург, 2005), конференции «Стратегия и тактика защиты растений» (Минск, 2006), конференции профессорско-преподавательского состава СПГАУ (С -Петербург, 2007)
Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (инициативные гранты № 02-04-48948, № 06-04-49039) и ФЦП «Интеграция» (грант Э0052)
Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 13 работ
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 124 страницах, содержит 13 рисунков и 17 таблиц Состоит из введения, пяти глав, выводов, практических рекомендаций, списка цитируемой литературы и приложения Список литературы содержит 179 работ, из них 124 -на иностранных языках
