Ельясі Гомарі Сарханг Біологічні особливості, спеціалізація і поліморфізм вірулентності Puccinia recondita Rob. Et Desm. f. sp. tritici Erikss. - збудника бурої листкової іржі пшениці у східній частині Лісостепу України

summary

ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

На основі аналізу даних літератури висвітлені питання з розповсюдження, шкідливості збудника Puccinia recondita Rob. Et Desm. f. sp. tritici Erikss. проаналізовано питання щодо генетичних основ вірулентності патогена, ефективності генів стійкості рослини-господаря, спеціалізації збудника бурої листкової іржі на сортах пшениці і диких видах злаків.

УМОВИ ТА МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Дослідження проводили у східній частині Лісостепу України на території Харківської області в 2003-2005 рр.. Лабораторні і вегетаційні дослідженні проводили на кафедрі фітопатології Харківського національного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва (ХНАУ), польові досліди проводили в різних районах Харківської області на Валківській і Барвенківській Держсортодільницях, а також на дослідному полі ХНАУ. За аргокліматичним районуванням зона досліджень знаходиться в північно-східній частині Лісостепу України. Ґрунт - чорнозем типовий, важко суглинистий на лесі, каштаново-зернистої будови з гарними фізико-механічними якостями і великим запасом поживних речовин. Подано детальний опис агрокліматичних умов по роках досліджень.

Експериментальна робота з вивчення розповсюдження збудника бурої іржі пшениці, імунологічних властивостей сортів озимої і ярої пшениць, вивчення шкідливості збудника, уточнення кола рослин-живителів серед дикоростучих злаків, вивчення вірулентності патогена включала маршрутні обстеження посівів, проведення оцінки поширення і розвитку хвороб в польових і вегетаційних дослідах, лабораторні дослідження щодо визначення расового складу і поліморфізму вірулентності збудника бурої іржі.

Вивчення розповсюдження і розвитку захворювання проводили в фазу молочно-воскової стиглості на природному інфекційному фоні Обліки проводили за шкалою Страхова Т.Д. (1951). Шкідливість бурої іржі вивчали на різних етапах органогенезу (в фазі проростків в теплиці і дорослих рослин в полі) на природному інфекційному фоні та штучному інфекційному фоні згідно загально визнаних методик (Методы селекции и оценки устойчивости пшеницы и ячменя к болезням в странах членах СЭВ, 1988). В якості інокулюму для штучного інфекційного фону використовували природну популяцію, розмножену на рослинах сприйнятливого сорту Харківська 105.  Типи реакцій майже ізогенних ліній сорту Thatcher визначали за шкалою Mains i Jackson (1926), ступінь ураження в (%) за школою Страхова Т.Д. (1951), бали стійкості за уніфікованою шкалою (Методы селекции и оценки устойчивости пшеницы и ячменя к болезням в странах членах СЭВ, 1988). Дослідження особливостей перезимівлі збудника бурої іржі визначали за допомогою інокуляції в різні строки розвитку рослин згідно загально визнаної методики (Методы селекции и оценки устойчивости пшеницы и ячменя к болезням в странах членах СЭВ, 1988). Ступінь ураження рослин хворобою визначали за шкалою Страхова Т.Д. (1951). Уточнення кола додаткових хазяїв збудника бурої іржі серед дикоростучих злаків проводили за допомогою подвійного перехресного ураження за методикою Стекмана Е. і Харрара Дж. (1959). Для вивчення вірулентності P. recondita tritici на рослинах дикоростучих злаків і сортах озимої пшениці проводили відбір інфекційного матеріалу в полі, який потім диференціювали на раси згідно загально визнаних методик в умовах теплиці (Методы селекции и оценки устойчивости пшеницы и ячменя к болезням в странах членах СЭВ, 1988). Вивчення імунологічних властивостей сучасних сортів ярої пшениці проводили в фазу проростків на відрізках листків у розчині бензимідазолу (Методы селекции и оценки устойчивости пшеницы и ячменя к болезням в странах членах СЭВ, 1988). Визначення типу імунності в балах проводили за шкалою Mains i Jackson (1926), ступінь ураження дорослих рослин в умовах поля (в %) за школою Страхова Т.Д. (1951), бали стійкості визначали за уніфікованою шкалою (Методы селекции и оценки устойчивости пшеницы и ячменя к болезням в странах членах СЭВ, 1988).

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

ПОШИРЕння і розвиток бурої листкової іржі

пшениці на сортах промислового вирощування і перспективних сортах у східній частині Лісостепу України

В 2003-2005 рр. вивчали розповсюдження і розвиток збудника бурої іржі на 18 промислових і перспективних сортах озимої пшениці. Досліди було закладено в різних районах Харківської області. Протягом всіх років досліджень відмічено різні за епідеміологічним рівнем, але однакові на всіх дослідних дільницях умови для розвитку рослин озимої пшениці: 2003 р. - низький епідеміологічний рівень; 2004 р. - епіфітотія; 2005 р. - середній епідеміологічний рівень. Це свідчить про значне розповсюдження збудника бурої іржі на всій території Харківської області. Виділено 4 групи сортів з різним рівнем стійкості до природної популяції бурої іржі:

1)      сорти з дуже високим рівнем стійкості – Крижинка, Смуглянка;

2)      помірно стійкі сорти – Володарка, Причерноморка, Астет;

3)      помірно сприйнятливі сорти – Вдала, Перлина Лісостепу, Спалах, Василина, Долгушинська;

4)      сприйнятливі сорти –Куяльник, Подолянка, Одеська 267, Донецька 46, Донецька 48, харківська 96, Харківська 105, Українка одеська.

Сорти з перших двох груп рекомендовано залучати до селекційного процесу як джерела стійкості. Для виробництва також цікавими є сорти з третьої групи і особливо сорт Долгушинська, який має унікальну властивість толерантності до дії патогена. За умов помірного ураження збудником бурої іржі він здатен дати добрий урожай навіть за умов епіфітотії. В останню групу увійшли районовані (промислові) сорти, які протягом багатьох років вирощуються у східній частині Лісостепу України. Всі вони виявилися сприйнятливими до дії місцевої популяції патогена. На розвиток захворювання мають вплив не тільки природно-кліматичні фактори, імунологічні особливості сорту, а і фаза розвитку рослини. На прикладі сорту Одеська 267 було вивчено залежність ступеня ураження рослини від фази її розвитку і епідеміологічного стану у певні роки досліджень (рис. 1).

Рис. 1. Залежність ступеня ураження пшениці від фази розвитку рослини і епідеміологічного рівня (дослідне поле ХНАУ, 2003-2005 рр.)

За умов високого епіфітотійного рівня (2004 р.) ступінь ураження на всіх фазах розвитку досягає максимальних значень, порівняно з середнім (2005 р.) і низьким (2003 р.) рівнем розвитку захворювання. Ступінь ураження рослин збільшується поступово від фази до фази і свого максимуму досягає в фазу молочно-воскової стиглості.

Встановлено, що більшість сучасних сортів озимої пшениці за своїми імунологічними властивостями не можуть забезпечити ефективний захист від збудника бурої іржі. Тривале вирощування сприйнятливих сортів озимої пшениці на значних посівних площах призводить до накопичення великої кількості інфекційного матеріалу в агроценозі, що за сприятливих умов розвитку може викликати ще більші епіфітотії, і як наслідок, зниження урожайності. Це викличе необхідність в застосуванні великої кількості хімічних засобів захисту рослин, що призведе до економічних втрат і посилить небезпеку з точки зору екології. Тому активне введення у виробництво нових сортів з широким генетичним ресурсом може знизити епіфітотійний рівень розвитку збудника бурої іржі пшениці.

Шкідливість бурої іржі пшениці

Як генетичну модель використовували майже ізогенні лінії сорту Thatcher (Lr-лінії) з різним рівнем стійкості. Дослідження проводили в два етапи:1) вивчення імунологічних властивостей Lr-ліній (ефективність Lr-ліній) на природному і штучному інфекційних фонах; 2) визначення шкідливості хвороби.

Імунологічні властивості майже ізогенних ліній сорту Thatcher. На штучному інфекційному фоні найбільш ефективними виявилися гени стійкості Lr9, Lr24, Lr25 i Lr28. Вони забезпечують імунність рослин на всіх етапах онтогенезу (тип імунності проростків і дорослих рослин 0, ступінь ураження 0%, бал 9 –  дуже висока стійкість). Незначне ураження мали лінії з генами стійкості Lr18, Lr27+31, Lr35 і Lr36 в фазу дорослих рослин (тип імунності 0-1, бал 9 – дуже висока стійкість). Цю групу генів можна використовувати в селекції пшениці на стійкість до збудника бурої іржі. Заслуговують на увагу і лінії з генами стійкості Lr17 в фазу дорослих рослин, а також лінії Lr11 і Lr29 проявили стійкість на рівні бала 8 - висока стійкість. Лінії з генами Lr19, Lr26 були стійкими в фазі проростків і дорослих рослин, а Lr32 виявилася сприйнятливою в фазу проростків (тип імунності 4) і стійкою в фазу дорослих рослин (бал 7).

На природному інфекційному фоні (за умов епіфітотії) також виявилися ефективними гени стійкості Lr9, Lr24, Lr25 i Lr28. Вони забезпечують високі показники стійкості рослин на всіх етапах органогенезу. Ефективність в фазу проростків проявили гени Lr18, Lr27+31 (імунність) і в фазу дорослих рослин (бал 9 – дуже висока стійкість) і лінії з генами стійкості Lr34, Lr35 і Lr36 в фазу дорослих рослин (бал 9 – дуже висока стійкість).