Введение к работе
Актуальность исследований. В фитопатогенном комплексе пшеницы на территории Краснодарского края бурая ржавчина (Puccinia triticina Rob. ex Desm. f. sp. tririci Erikss.) продолжает оставаться наиболее распространенной и вредоносной болезнью, несмотря на то, что доля ее в настоящее время уменьшилась с 47-65% до 10-15%, а частота эпифитотий сократилась с 5 до 2-3 раз за 10 лет (Санин, 2000).
В монографиях E. Lehmann, H. Kummer, H. Dannenmann (1937); Н.А. Наумова (1939); K.S. Checter (1946); К.М. Степанова (1962), I.C. Zadoks (1965) приводятся сведения об эпифитотиях ржавчины хлебных злаков в различных странах и освещается роль некоторых факторов в развитии заболевания: количество инфекционного начала, зимовка возбудителя, жизнеспособность уредоспор, распространение их воздушными течениями, восприимчивость сортов, состав рас ржавчинных грибов и их вирулентность. Особое внимание уделяется роли климата и погоды.
Для условий Краснодарского края, занимающего третью по величине посевную площадь озимой пшеницы с самыми высокопродуктивными ценозами в России и определяющего активность формообразовательных процессов у ржавчинных грибов, ретроспективный и перспективный анализ причин вспышек и депрессий бурой ржавчины является особенно актуальным.
Чтобы эффективно вести селекцию на устойчивость, необходимо иметь четкое представление об эволюции патогена, знать его внутрипопуляционную структуру и особенности взаимодействия в системе хозяин – паразит, типы устойчивости, сопряженность резистентности с хозяйственно-биологическими признаками. Успех селекции устойчивых к бурой ржавчине сортов зависит от того, насколько исходный материал обладает генетическим разнообразием, способным сдерживать развитие болезни на разных этапах онтогенеза растений.
Для создания генетического разнообразия сортов по типам устойчивости важное значение приобретает усовершенствование и разработка методов рекомбинационной и рекуррентной селекции.
Цель и задачи исследований. Изучить развитие бурой ржавчины в Краснодарском крае способом ретроспективного анализа, оценить и совершенствовать методы создания сортов, устойчивых к возбудителю.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- проанализировать развитие и распространение бурой ржавчины пшеницы в Краснодарском крае в зависимости от сортового состава и погодных условий за последние 35 лет;
- изучить влияние сортового состава на динамику внутрипопуляционных изменений патогена;
- оценить иммунологические особенности сортов озимой пшеницы и тритикале к возбудителю бурой ржавчины на естественном и искусственном инфекционных фонах;
- показать отличительные особенности по типам устойчивости к бурой ржавчине у пшеницы мягкой, твердой и тритикале;
- выявить источники устойчивости к патогену среди образцов мировой коллекции;
- определить сопряженность устойчивости к бурой ржавчине с морфобиологическими признаками пшеницы;
- разработать схему селекции сортов мягкой пшеницы с вертикальным типом устойчивости;
- создать новые сорта пшеницы и тритикале, устойчивые к Puccinia triticina.
Научная новизна исследований:
- в результате ретроспективного анализа установлено, что основными факторами, обусловливающими эпифитотийную ситуацию, являются: устойчивость возделываемых сортов; площади, занимаемые генотипически однообразными сортами; сроки сортосмены; время первичного заражения растений; интенсивность агроценозов и микроклимат в них, а также условия погоды в течение вегетационного периода;
- доказано, что в условиях интенсивного зернового производства при монопольном возделывании одного или нескольких сортов, защищенных одинаковыми генами, обеспечивающих вертикальную устойчивость и занявших 100 – 150 тыс. га, длительность сохранения их резистентности не превышает 3-5 лет;
- дана характеристика сортов пшеницы мягкой, твердой и тритикале по типам устойчивости к бурой ржавчине;
- впервые установлены отличия типов устойчивости пшеницы мягкой, твердой и тритикале;
- методом фитопатологического тестирования проведена идентификация ювенильных генов устойчивости в сортах озимой пшеницы селекции КНИИСХ им. П.П. Лукьяненко (совместно с ВНИИФ);
- созданы сорта и выделены селекционные линии пшеницы и тритикале, устойчивые к патогену;
- экспериментально апробирована и предложена к использованию схема создания сортов с вертикальной устойчивостью к бурой ржавчине.
Практическая значимость исследований.
Сельскохозяйственному производству рекомендованы сорта пшеницы и тритикале с разными типами устойчивости к возбудителю бурой ржавчины, что позволит снизить риск возникновения эпифитотий. Рекомендованы для включения в селекционные программы устойчивые к болезни сорта, линии и образцы мировой коллекции. В соавторстве создано и проходят Государственное сортоиспытание 10 сортов пшеницы и тритикале.
Основные положения, выносимые на защиту:
- ретроспективный и перспективный анализ развития бурой ржавчины в Краснодарском крае;
- мониторинг структуры северокавказской популяции возбудителя бурой ржавчины пшеницы Puccinia triticinа в зависимости от сортового состава;
- иммунологическая характеристика сортов и селекционных линий пшеницы и тритикале;
- схема селекции сортов пшеницы с вертикальной устойчивостью к бурой ржавчине
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на четвертой, шестой региональных конференциях молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» в 2002, 2004 гг.; конференции, посвященной 70–летию со дня рождения Ю.М. Пучкова; первой всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» в 2007 г.
Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 6 научных статей, в том числе 1 в изданиях рекомендованных ВАК.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 173 страницах машинописного текста и состоит из введения, восьми глав, выводов и предложений производству, включает 59 таблиц и 62 рисунка. Список библиографических источников включает 177 наименования, в том числе 50 иностранных авторов.
