Введение к работе
Актуальность темы. Подсолнечник - ведущая масличная культура в России и многих других странах мира. Серьезным препятствием для получения высоких урожаев подсолнечника зачастую становятся различные болезни. Ложная мучнистая роса, вызываемая облигатным грибным паразитом Plasmopara halstedii (Farl.) Berl. et de Toni, относится к числу наиболее вредоносных. Потери урожая при условиях, благоприятных для развития патогена, могут составлять 50-70%.
По последним данным, в мировой популяции P. halstedii насчитывают 36 патотипов (Gulya, 2007). Из них можно выделить порядка шести-семи рас доминирующих в мире. Так, во Франции доминируют расы 710 и 703, в Германии - 730 и 710. В Италии и Болгарии преобладает раса 700. В Испании, по данным 2000 года, на тот период преобладала раса 310 (50%). В Аргентине доминирует раса 770, а в США - расы 730 и 770.
В России структура популяций этого гриба на подсолнечнике долгое время оставалась практически неизученной со времён выпуска монографии Н.С. Новотельновой (1966) , известной во всём мире как лучшая сводка данных по грибу. До начала 80-х годов прошлого века считалось, что на территории бывшего СССР распространена европейская раса 1 (или 100 по современной номенклатуре). Однако сорта подсолнечника, имевшие устойчивость к ней, стали поражаться в те годы в Краснодарском крае (Тихонов, Зайчук, 1984). С созданием линий-дифференциаторов подсолнечника, с помощью которых можно было идентифицировать патотипы гриба, в Краснодарском крае были обнаружены расы 310 и 330, из которых первая встречалась спорадически, а вторая - повсеместно (Антонова и др., 2000). Раса 310 была обнаружена также в Белгородской области. Кроме неё, там были выявлены расы 100,300 и 730 (Якуткин, Ахтулова, 2002).
С началом 90-х годов XX столетия, когда в Россию начали завозить семенную продукцию подсолнечника иностранных фирм (Франции, Испании, США и других), увеличилась вероятность ввоза новых рас патогена с семенами из-за рубежа. С интенсификацией возделывания подсолнечника и увеличением разнообразия сортимента ускорился естественный процесс сопряжённой эволюции паразита и хозяина, способствующий формированию новых рас. Сложившаяся ситуация потребовала контроля над вирулентностью возбудителя болезни в районах возделывания подсолнечника в России.
Необходимо создавать исходный материал подсолнечника, устойчивый к присутствующим в конкретном регионе расам. Кроме того, отслеживание процесса расообразования и соотношения рас в популяции дает возможность размещать сорта и гибриды с учетом их резистентности к биотипу патогена, свойственному данной местности. Это позволяет получать урожаи с минимальными потерями.
Цель и задачи исследований. Цель работы - дифференцировать расовый состав возбудителя ложной мучнистой росы подсолнечника в регионах Северного Кавказа, определить соотношение рас в отдельных агроценозах, выделить доминирующие и охарактеризовать устойчивость к ним селекционного материала.
Для достижения заявленной цели были поставлены следующие задачи:
идентифицировать расы в популяциях Plasmopara halstedii на подсолнечнике в районах Северного Кавказа с применением стандартной международной методики;
выявить доминирующие расы в отдельных агроценозах Северного Кавказа;
изучить особенности проявления заболевания у растений подсолнечника в полевых условиях при раздельном искусственном заражении их разными расами патогена;
показать морфометрические характеристики зооспорангиев Plasmopara halstedii из спороношения на верхней стороне семядольных листьев проростков подсолнечника в одинаковых условиях развития;
определить количество бесполых поколений Plasmopara halstedii, сохраняющих способность к формированию спороношения и заражению, в непрерывном процессе реинокуляций проростков подсолнечника;
выделить устойчивый исходный материал из образцов подсолнечника ВНИИМК и коллекции ВИР к основным расам Plasmopara halstedii, выявленным на Северном Кавказе.
Научная новизна исследований:
впервые выявлено 7 рас возбудителя ложной мучнистой росы подсолнечника и показана структура его популяций в 28 агроценозах из 14 районов Краснодарского края, Ростовской области и республики Адыгея;
установлено, что доминирующее положение в большинстве районов занимает раса 330 с преобладанием на отдельных полях рас 710 и 730;
указаны районы, где обнаруживаются расы 100, 300 и 310, статус которых определен как незначимый в настоящее время; выявлены районы присутствия расы 700;
определены морфометрические характеристики зооспорангиев рас 330,700,710 и 730 из спороношения на верхней стороне семядольных листьев проростков подсолнечника в одинаковых условиях развития. Показано отличие расы 7!0 от остальных, выражающееся в отсутствии зооспорангиев грушевидной формы. Раса 700 существенно отличалась от рас 710 и 730 обилием крупных зооспорангиев грушевидной формы уже в первые сутки их развития;
выделены образцы исходного материала подсолнечника ВНИИМК и коллекционных форм ВИР, устойчивые к наиболее распространенным в регионе расам Plasmopara halstedii.
Основные положения, выносимые на защиту:
расовый состав возбудителя ложной мучнистой росы подсолнечника в регионах Северного Кавказа;
морфометрические характеристики зооспорангиев разных рас P. halstedii в одинаковых условиях развития на верхней стороне семядольных листьев проростков подсолнечника;
особенности проявления ложной мучнистой росы подсолнечника в полевых условиях при искусственном заражении растений разными расами патогена;
характеристика исходного материала подсолнечника по устойчивости к расам 330, 710 и 730.
Практическая значимость работы. Показано соотношение рас патогена в 28 агроценозах изученных районов и обоснована необходимость проведения раздельной селекции подсолнечника на устойчивость к трем наиболее распространенным в них расам 330,710 и 730.
Усовершенствована методика оценки селекционного материала.
Выделен селекционный материал подсолнечника, устойчивый к расам 330, 710, 730. На его основе созданы шесть линий 4-го поколения инцухта с комплексной устойчивостью одновременно к трём расам.
Выделены 17 сортообразцов подсолнечника коллекции ВИР, комплексно устойчивые к расам 330, 710 и 730, а также образцы, резистентные к отдельным расам. Предложено использовать их в селекции гибридов, устойчивых к болезни.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 работ общим объемом 5,69 пл., втом числе 3 работы в рекомендованных ВАК РФ изданиях.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на заседаниях методической комиссии ВНИИМК {Краснодар, 2007 и 2008 гг.); Третьей международной конференции молодых ученых и специалистов «Актуальные вопросы селекции, технологии и переработки масличных культур» ГНУ ВНИИМК Россельхозакадемии, Краснодар, 28-30 марта 2005 г.; Второй Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов "Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах", Анапа, 2-5 октября 2005 г.; Восьмой региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» КубГАУ, Краснодар, 7-8 декабря 2006 г.; Пятнадцатом Конгрессе Европейских Микологов. Санкт-Петербург, 16-21 сентября 2007 г., втором съезде микологов России, апрель 2008 г.; Семнадцатой Международной конференции по подсолнечнику, Кордоба, Испания, 8-12 июня 2008 г.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 145 страницах машинописного текста и состоит из введения, 3 глав, выводов, практических рекомендаций, списка литературы. Включает 24 рисунка, 17 таблиц, 6 приложений. Список использованной литературы насчитывает 294 наименования, в том числе 239 иностранных авторов.
