Сотченко Елена Федоровна. Фузариоз початков кукурузы в предгорной зоне Ставропольского края: этиология болезни, сортоустойчивость : Сотченко Олена Федорівна. Фузаріоз качанів кукурудзи в передгірній зоні Ставропольського краю: етіологія хвороби, сортостійкість

Краткое описание

Сотченко Елена Федоровна. Фузариоз початков кукурузы в предгорной зоне Ставропольского края: этиология болезни, сортоустойчивость : Дис. ... канд. биол. наук : 06.01.11 : Краснодар, 2004 156 c. РГБ ОД, 61:04-3/872

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
КУКУРУЗЫ
На правах рукописи СОТЧЕНКО Елена Федоровна
ФУЗАРИОЗ ПОЧАТКОВ КУКУРУЗЫ В
ПРЕДГОРНОЙ ЗОНЕ СТАВРОПОЛЬСКОГО
КРАЯ : ЭТИОЛОГИЯ БОЛЕЗНИ,
СОРТОУСТОЙЧИВОСТЬ
Специальность: 06.01.11 - защита растений
Диссертация
на соискание ученой степени кандидата
биологических наук
Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор В.Г. Иващенко
Краснодар - 2004

2 ОГЛАВЛЕНИЕ:
»
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава Ї. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9
Глава 2. УСЛОВИЯ, ИСХОДНЫЙ МАТЕРИЛ И МЕТОДЫ
щ ИССЛЕДОВАНИЙ 37
2.1. Почвенно-климатическая характеристика 37
2.2. Метеорологические условия 38
2.3. Исходный материал и методы исследований 41
ГЛАВА 3. ВИДОВОЙ СОСТАВ, ПАТОГЕННОСТЬ
ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ФУЗАРИОЗА ПОЧАТКОВ И
РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ БОЛЕЗНИ 48
*
3.1. Видовой состав и паразитические свойства основных воз-
48
будителей фузариоза початков
3.2. Развитие фузариоза початков на линиях различных подви- ' дов кукурузы 55
3.3. Развитие фузариоза початков в связи с повреждаемостью
их хлопковой совкой и кукурузным мотыльком 62
Глава 4. КОМБИНАЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КУКУРУЗЫ ПО
УРОЖАЙНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ К ВРЕДНЫМ
ОРГАНИЗМАМ 71
4.1. Изучение исходного материала по устойчивости к основ-
ным болезням 71
4.2. Оценка комбинационной способности линий по устойчи¬вости к болезням фузариозной этиологии 75
4.3. Комбинационная способность линий по продуктивности, устойчивости к кукурузному мотыльку и хлопковой совке 90
• Глава 5. ВРЕДОНОСНОСТЬ БОЛЕЗНЕЙ ФУЗАРИОЗНОЙ
ЭТИОЛОГИИ И ВОЗМОЖНОСТИ ЕЕ УМЕНЬШЕНИЯ 104

*»

з
5.1. Оценка вредоносности фузариоза и гиббереллеза початков 104
5.2. Оценка вредоносности болезней фузариозной этиологии, хлопковой совки и кукурузного мотылька 108
5.3. Влияние скрытой фузариозной инфекции на всхожесть се¬мян кукурузы 115
ВЫВОДЫ 123
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 127
ПРИЛОЖЕНИЯ 149

4
* ВВЕДЕНИЕ
Ни один злак не может сравниться с кукурузой по ценности и универ¬сальности; ее используют на фураж, силос, продовольственные и технические нужды, но наибольшее значение она имеет как кормовая культура, достоин¬ства которой неоспоримы. Занимая первое место в мире по урожайности, ку-куруза имеет для России стратегическое значение в обеспечении продоволь¬ственной безопасности. Однако возможности долговременной устойчивости ее гибридов ко многим болезням, как фактора улучшения фитосанитарного состояния агроэкосистем, используются в настоящее время недостаточно полно.
Ставропольский край - один из крупнейших производителей кукурузы,
* Площадь под ней, вместе с повторными посевами, составлявшая ранее около
700 тыс. гектаров, к 2000 г. уменьшилась до 70 тыс. Это обусловлено как рез¬
ко сократившимся поголовьем животноводства, вследствие преобладания
импорта его продуктов, так и ошибками в аграрной политике, обусловивши¬
ми специфические отраслевые проблемы.
* Одним из факторов увеличения производства зерна кукурузы и его ста¬
билизации может стать высокая устойчивость гибридов к стрессорам абиоти¬
ческой и биотической природы (почвенная и воздушная засуха, возбудители
болезней и вредители). Однако в настоящее время генетический потенциал
сорта реализуется в целом по стране только на 30-40 %, а в ряде случаев еще
ф меньше (Климашевский, 1991). Надо полагать, что ситуация не лучше и по
кукурузе.
Суммарный недобор урожая раннеспелых и среднеспелых гибридов от
основных болезней и кукурузного мотылька на Украине и Северном Кавказе
достаточно близок- 24,8 - 30,7 % (Иващенко, 1996), причем величина недо-
л бора от болезней составляет 20 - 25 %, что превышает вдвое уровень мировых
потерь, приводимых экспертами Всемирной организации по продовольствию

5
щ и сельскому хозяйству (ФАО).
Болезни початков фузариозной этиологии (фузариоз, гиббереллез) рас¬сматриваются как патогенетический базис для дальнейшего развития фуза-риоза всходов и стеблевых гнилей. По степени влияния на посевные качества семян, пищевые достоинства зерна и продуктов его переработки, болезни по¬чатков считаются наиболее распространенными и вредоносными.
Проблема токсичности гриба F. moniliforme Scheld. (син. F. verticil-lioides ) - одного из наиболее распространенных возбудителей болезней кор¬ней, стеблей и початков кукурузы в большинстве регионов ее возделывания, приобрела мировое значение в связи с открытием в конце 80-х годов у грибов F. moniliforme, F. proliferatum, F. subglutinans группы новых токсических со¬единений — фумонизинов; произошла переоценка их токсикологической
** опасности, так как фумонизины были признаны канцерогенными соедине-
ниями (Nelson et al., 1991). В этой связи основное внимание в последнее деся¬тилетие было уделено исследованию микотоксикозов, развивающихся у че¬ловека, сельскохозяйственных животных и птицы при поедании пораженного или загрязненного зерна. Так, по данным ФАО, ВОЗ, ЮНЕП и других орга-
* низаций, ежегодные потери сельскохозяйственной продукции, связанные с ее
заражением плесневыми грибами и загрязнением микотоксинами, исчисля¬ются в 16 млрд. американских долларов.
Проблема получения семян, практически свободных от семенных ин¬фекций или подавления их активности в семенном материале многократно
4 рассматривалась на различных международных форумах и является, по-
существу, перманентной.
Высокая вредоносность болезней и вредителей кукурузы на Северном Кавказе, а также чрезвычайная актуальность проблемы фузариотоксикозов и оздоровления семян от фузариозной инфекции предполагают поиск наиболее
— эффективных путей их решения, основным из которых является селекция на
иммунитет.

6
* Современное направление в селекции кукурузы на групповую, ком¬
плексную устойчивость и адаптивность обусловило более широкое иммуно¬
логическое изучение исходного материала различного географического про¬
исхождения.
При этом на первое место выдвигается дальнейшее изучение этиологии болезней в консортных системах, позволяющей определить роль первичных и вторичных факторов в возникновении патологий роста и развития растений. Это позволит разработать приемы повышения эффективности отбора источ¬ников групповой устойчивости, и создания на их основе гибридов для эколо¬гизации систем защиты кукурузы от болезней и вредителей.
Цель и задачи исследований. Цель работы - определение этиологии фу-зариоза початков, его распространенности, вредоносности и возможности ог-
* раничеиия болезни путем селекции на устойчивость в Предгорной зоне Став¬
ропольского края.
В соответствии с целью исследований предстояло решить следующие задачи:
установить видовой состав возбудителей фузариоза початков, их се-
Ф зонную динамику и комплекс доминирующих видов для направлен-
ного скрининга к ним кукурузы в селекции на устойчивость; определить распространенность и вредоносность болезни, в том числе в связи с повреждаемостью початков хлопковой совкой и кукурузным мотыльком;
ф - выявить линии кукурузы, устойчивые к основным болезням и вреди-
телям, в том числе источники групповой и комплексной устойчиво¬сти;
оценить комбинационную способность линий по урожайности, устой¬чивости к болезням фузариозмой этиологии, хлопковой совке и куку-рузному мотыльку; определить возможности уменьшения распространения фузариоза по-

7
чатков и его вредоносности посредством селекции на устойчивость и про¬травливания семян.
Научная новизна:
- впервые в Предгорной зоне Ставропольского края описан видовой со¬став возбудителей фузариоза початков кукурузы, структура их патогенных комплексов (включая грибы других родов) и определена фитосанитарная зна¬чимость различных типов фузариозного поражения;
- получены -новые данные о комбинационной способности линий по комплексу основных признаков (урожайности, устойчивости к вредным орга¬низмам), их наследуемости и эффективности отбора ценных генотипов по фенотипу;
- определена суммарная вредоносность хлопковой совки и скрытого фузариоза семян и предложена шкала для краткосрочного прогноза вредо¬носности хлопковой совки и фузариоза початков, в зависимости от степени их поврежденное™.
Практическая значимость. Соавторство в гибридах: Виктория MB, включенному в' Госреестр по Центрально-Черноземному, Северо-Кавказскому и Средневолжскому регионам; Камилла - по Северо-Кавказскому региону на зерно и силос. Создание новых линий и выявление в рабочих коллекциях источников групповой устойчивости к болезням; разра¬ботка с участием автора иллюстрированной шкалы оценки скрытой заражен¬ности семян грибами рода Fusahum, а также шкалы оценки кукурузы на ус¬тойчивость к засухе; шкалы оценки суммарной вредоносности хлопковой совки, кукурузного мотылька и фузариоза початков для семеноводческих и производственных посевов.
Апробация работы. Материалы исследований были доложены на пер¬вой Всероссийской конференции по иммунитету растений к болезням и вре¬дителям (Санкт-Петербург, 2002), второй Всероссийской научно-практической конференции "Агротехнический метод в защите растений от

8
вредных организмов» (Краснодар, 2002), научно-практической конференции "Селекция, семеноводство, производство зерна кукурузы" (Пятигорск, 2002), а также представлены в ежегодных отчетах Всероссийского НИИ кукурузы перед Российской Академией сельскохозяйственных наук.
Опубликование результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 5 работ, в том числе 2 без соавторства. Получено 2 авторских свидетельства на. гибриды кукурузы, внесенные в Государственный реестр селекционных достижений Российской Федерации.
Основные положения, выносимые на защиту:
- биологическое обоснование ведущей роли инвазионного фактора в этиологии фузариоза початков и его использования для краткосрочного про¬гноза распространения и вредоносности фузариоза початков;
- аддитивногдоминантная система генетического контроля устойчиво¬сти к болезням фузариозной природы и возможность отбора генотипа по фе¬нотипу;
- патентоспособные, гибриды с групповой устойчивостью к болезням и шкала комплексной оценки вредоносности хлопковой совки и фузариоза по¬чатков.

Список литературы

ВЫВОДЫ
1. Основная роль в этиологии болезней початков принадлежит грибам рода Fusarium, вызывающим поражения различных типов; очаговое или мо¬заичное по форме, сильное поражение зерен или их поверхностную колони¬зацию - в зависимости от интенсивности развития. Грибы других родов -Penicillium, Aspergillus, Rfiizopus. развивались в качестве вторичных парази¬тов с частотой встречаемости 0,07 - 20,4 %, преимущественно с грибами рода Fusarium.
2. Патогенный комплекс возбудителей фузариоза початков в Предгор¬ной зоне Ставропольского края в засушливые 1998 - 2002 годы представлен 5 основными видами грибов рода Fusarium: F. verticillioides (син. F.moniliforme)

- доминирующий вид, его соотношение было от 40,4 до 88,0 %, F. oxysporum
- 7,0 - 18,5 %, F. subglutincms - 2,5 - 25,7%, F. proliferaium ~ 2,5 - 17,2 %, F.sporotrichioides - 1 %, прочие (F. equiseti, F. semitectum и другие) - менее I %.

3. При численности хлопковой совки в 8 - 16 раз превышающей порог вредоносности и тесной корреляционной зависимости распространения бо¬лезней початков от их поврежденности кукурузным мотыльком и хлопковой совкой (г = 0,82; г = 0,95; г = 0,67-0,97; г = 0,89; г - 0,858 в 1998 - 2002 гг. со¬ответственно) целесообразно использовать показатели численности вредите¬ля в качестве предиктора при разработке краткосрочного прогноза распро¬странения фузариоза початков.
4. Оценка паразитической активности семи видов p. Fusarium подтвер¬дила опасность накопления инфекции F. graminearum — эпифитотийно опас¬ного вида. Второе место по патогенности занимает F. moniliforme, наиболее распространенный в обычные и засушливые годы. Интенсивность поражения початков кремнистой и зубовидной кукурузы грибами F. oxysporum, F.proliferatum, F. equiseti, F. semitectum, F. sporotrichioides была достоверно

124
ниже.
5. Генетический контроль устойчивости к кукурузному мотыльку обу¬словлен, в основном, генами с аддитивными эффектами; к хлопковой совке -с неаддитивными; к фузариозной стеблевой гнили - доминантными и адитив-но-доминантными; к фузариозной гнили початков доминантными и аддитив¬но-доминантными; к гиббереллезной - доминантными. Причем у большинст¬ва линий системы генетического контроля устойчивости были несходными.
6. Выявлена отрицательная зависимость между устойчивостью к стеб¬левым гнилям, фузариозу початков и хлопковой совке с урожайностью (г = - 0,795, г = - 0,549, г = - 0,721). Общая комбинационная способность по устойчивости к гиббереллезной гнили початков и кукурузному мотыльку связана с урожайностью положительно (г = + 0,879, г = + 0,270).
7. Относительная величина генетических вкладов изучаемых признаков - урожайности (h = 0,599), устойчивости к стеблевым гнилям и фузариозу початков (h =0,65 и h = 0,83, соответственно) в общей фенотипической из¬менчивости позволяет проводить эффективный отбор генотипа по фенотипу. Невысокий уровень антиксеноза к хлопковой совке и наследуемости устой¬чивости (h 2 = 0,227) у изученных линий предполагает расширение генетиче¬ского разнообразия изучаемых популяций по факторам устойчивости к хлоп¬ковой совке.
8. Многолетнее изучение устойчивости линий к биотическим и абиоти¬ческим стрессам показало, что 40 % их были выносливы или устойчивы к за¬сухе, 27 % - устойчивы к пыльной головне, 52 % - к стеблевым гнилям, 35 % -к кукурузному мотыльку (I генерации). Выявлено 3 фактора, сдерживающих успешную селекцию на гетерозис: отсутствие эффективных источников ус¬тойчивости к хлопковой совке; дефицит линий, достаточно устойчивых к фу¬зариозу початков; недостаточно высокий уровень засухоустойчивости боль¬шинства линий.
9. Выявлены источники групповой устойчивости к болезням фузариоз-

125
ной этиологии линии РГС 201 М и GP 510, а комплексной устойчивости к вредным организмам - PC 273 М. При искусственном заражении F.moniliforme наиболее высокую устойчивость к фузариозу початков, незави-симо от условий вегетации, имели линий: РН 36, РН 56, К 7118, SOT 95-12-91/1, з 1156 и Amber pop corn.
10. В зависимости от срока сева и скороспелости гибрида, снижение озернённости поврежденных хлопковой совкой початков составляет 7,6 - 41,0 %, а прямой недобор съедаемого вредителем зерна эквивалентен утрате каж-дого 4-7 початка при условии их 100 % поврежденности. При средней 80 % фактической поврежденности початков, с каждого гектара недополучают около 300 кг гибридных семян.
11. Скрытый фузариоз семян приводит к уменьшению густоты стояния растений на 24,2 %, а протравливание таких семян препаратом Максим АП 045 к.с. (1 л/т) - к сохранению 4,6 ц/га зерна в среднем (биологическая эф-фективность составила 53,9 %).