Создание исходного материала гороха для селекции на устойчивость к болезням

горох

Основной угрозой стабильности урожая и качества зерновых бобовых культур является действие неблагоприятных биотических факторов, к которым в первую очередь относятся болезни и вредители, в результате воздействия которых урожай может снижаться от нескольких процентов до полной гибели [1].

Опыт широкого внедрения новых сортов показал, что высокая и стабильная урожайность растений может быть обеспечена лишь при условии сочетание высокой потенциальной продуктивности и устойчивости к неблагоприятным факторам среды, то есть такой признак как урожайность отражает и интегрирует действие всех факторов, влияющих на растительный организм во время его развития. Создание сортов с широким адаптивным потенциалом — одна из важнейших задач селекции, так как наблюдается большое разнообразие как грунтовых, так и климатических ресурсов, резко влияют на продуктивность растений [2].

Одним из основных элементов увеличения урожайности, повышение сборов семян гороха является селекция новых, экологически пластичных, устойчивых к возбудителям болезней сортов. Для повышения результативности работы важное значение приобретает создание исходного материала для селекции устойчивых

© Т. В. Сокол, В. П. Петренково, 2011.

ISSN 0582-5075. Селекция и семеноводство. 2011. Выпуск 100.

к болезням и вредителям сортов. Данное направление селекции является актуальным для разных стран. Этот процесс включает поиск эффективных генов устойчивости, расширение спектра генотипов устойчивости, выявление источников групповой устойчивости против основных болезней, создание линий-доноров.

Фузариоз гороха достаточно вредной и опасной болезнью, что приводит к значительным потерям урожая в годы эпифитотий и требует постоянного исследования и создание устойчивых сортов, так как новые сорта часто теряют устойчивость к возбудителям болезней вследствие изменения расового состава возбудителей и их вирулентности.

В настоящее время фузариозная корневая гниль распространена во всех районах выращивания культуры: в Украине поражения гороха возбудителем этой болезни варьирует по годам и зонами от 13 до 80%. Коэффициент вредности корневой гнили в условиях лесостепной зоны составляет 61-63%, порог вредоносности — 17,8-25% при фактическом развития болезни 50-56%. Потери урожая достигают около 30%, при этом содержание белка снижается на 35% [3].

На протяжении 2004-2010 гг в лаборатории устойчивости растений к биотических факторов Института растениеводства им. В. Я. Юрьева НААН проводили работу по созданию исходного материала гороха, сочетающий в себе устойчивость к возбудителям фузариозных корневых гнилей, аскохитозу с другими ценными хозяйственными признаками, такими как скороспелость, урожайность, многоплодие, необсипаемисть и крупность семян.

Исследования проводили в инфекционном питомнике научной севооборота института, находится в Харьковском районе Харьковской области. Предшественник гороха — монокультура. Посев исследуемого исходного материала проводили в оптимальные для культуры сроки ручными садок, каждый образец гороха высевали на строках длиной 1 м. Схема посева — 10×15 см.

Использовали такие методы исследования: планирование и проведение скрещиваний с последующим многократным индивидуальным отбором устойчивых форм, создание искусственных фонов фузариозу и аскохитозу, учет пораженности болезнями и повреждения вредителями образцов, учет производительности и элементов структуры урожая гибридных и линейного материала [4-9], выделение в чистую культуру и определения видов возбудителей [10-11].

Особое внимание уделялось созданию искусственных инфекционных фонов фузариозу и аскохитозу, для создания которых использовали местные популяции возбудителей, собранные из районированных сортов. Инфекционный фон фузариозных корневых гнилей гороха создавали с применением наиболее патогенных штаммов местных популяций возбудителей. Учеты пораженности проводили по соответствующим шкалам, приведенным в методиках. По результатам учетов определяли распространенность и развитие корневых гнилей, пользуясь общепринятой микологии и фитопатологии методике исследований Е.Е. Гешель [12]. Степень устойчивости образцов определяли в баллах

согласно международной шкалы устойчивости [13].

Метеорологические условия в годы исследований были разными, что позволило наиболее полно изучить устойчивость гибридного материала гороха к возбудителям основных болезней и вредителей.

Так, погодные условия 2004 и 2005 гг были оптимальными для роста и развития гороха, способствовало проведению гибридизации и получению достаточного количества гибридных семян и растений Fl.

Погодные условия 2006 — 2010 гг отмечались низким уровнем влагообеспеченности и высоким температурным режимом в период вегетации гороха. Такие условия позволили выявить лучшие семьи гороха и провести доборы выносливых к засухе, более устойчивых к фузариозу, аскохитозу и толерантных к повреждению вредителями биотипов.

Уровень фонов болезней и вредителей значительно колебался по годам (рис. 1).

Рис.1. Уровни инфекционных фонов болезней и вредителей в годы исследований

(2004-2010 гг)

В восприимчивых сортов-стандартов интенсивность развития фузариоза была в пределах 56,8-72,7%, пораженность аскохитозом варьировала от 25,0% в 2007 г. до 100% в 2004-2006 гг Гороховый зерноед также имел высокое развитие в годы исследований (56,0-87,0%) и устойчивых образцов до этого вредителя среди гибридного материала гороха не обнаружено. Развитие гороховой плодожорки был ограничен условиями 2004, 2005, 2008 гг, в остальные годы исследований уровень поврежденности гороховой плодожоркой достигал 90,0%, что было достаточным для выявления устойчивых к вредителя образцов.

Таким образом, различные гидротермической условия в годы исследований во время периодов вегетации позволили выявить реакцию гибридного материала гороха на заражение местной популяцией возбудителей фузариоза и аскохитозу и повреждения их вредителями, а также способствовали выявлению и отбора стойкого материала.

На фоне обострения проблемы фузариозных болезней стоит задача внедрения в селекционный процесс нового исходного материала гороха, имеет устойчивость и выносливость к наиболее распространенным и опасных болезней и вредителей.

В качестве исходного материала для скрещиваний использовали 6 образцов гороха, которые отличались по ряду биологических, морфологических и хозяйственных признаков и свойств, в частности, по устойчивости к фузариозу. Нами были проведены прямые и обратные скрещивания, в результате которых получены растения гороха 18 гибридных комбинаций. К гибридизации были привлечены районированные сорта гороха, хорошо приспособлены к условиям выращивания, но не отличались высокой устойчивостью к фузариозу: UD0100001 Харьковский 85, UD0101457 Харьковский 376, UD0101542 Харьковский 325 происхождением из Украины и сорта зарубежной селекции, обнаружили стабильную устойчивость к фузариозу: UD0101743 Merkur из Чехии, UD0101080 княжеско из Германии, UD0101742 Carrera из Нидерландов.

Одним из важнейших этапов селекции на устойчивость является иммунологическая оценка гибридного материала, полученного на начальных звеньях селекционного процесса. С этой целью мы изучали устойчивость гибридов гороха против местных популяций основных болезней и вредителей на искусственном инфекционном фоне. По результатам анализа проводили доборы устойчивых форм гороха с F2 и F3 гибридных комбинаций по устойчивости к болезням, вредителям, производительностью, выносливостью к неблагоприятным погодным условиям. Гибридный материал оценивали по индивидуальной производительностью растений.

Изучены гибридный материал (Fj-F6) от 18 гибридных комбинаций и проведены индивидуальные доборы из 140 семей на искусственном инфекционном фоне фузариозу и аскохитозу.

Результатом такой работы стало создание ряда линий гороха, обладающих повышенной устойчивостью к болезням, вредителям и имеют другие ценные хозяйственные признаки, из которых 13 линий были переданы на экспертизу в НЦГРРУ Института растениеводства им. В.Я. Юрьева НААН (табл.1).

Все они существенно превысили стандарт (Интенсивный 92) или были на его уровне по устойчивости к возбудителям фузариозу и аскохитозу. Выделено линию Л 173 СХ, которая значительно превысила стандарт по уровню устойчивости.

Наибольшую массу 1000 семян имели линии Л 166 КХ (265,5 г), Л 170 КХ (254,5 г), Л 172 СХ (248,0 г), Л 173 СХ (287,5 г), Л 176 СХ ( 262,5 г), л 180 МХ (257,5 г), Л 190 ХС (255,0 г).

Большинство линий, а именно восемь, по признаку «количество бобов с растения» превышали или были на уровне стандарта.

Все линии имели высокую устойчивость к осыпанию. В результате целенаправленных отборов и тщательного изучения материала создано 13 лучших линий, характеризующихся групповой устойчивостью к болезням и неблагоприятным абиотическим факторов.

Таблица 1.

Характеристика новых линий гороха (2007 — 2009 гг)

В 2010 году все линии зарегистрированы и переданы в Национальный центр генетических ресурсов растений Украины на долгосрочное хранение, 4 из них (Л 170 КВ, Л 176 СХ, Л 188 ХС, Л 190 ХС) получено «Свидетельства о регистрации образца генофонда растений в Украине «(№ № 723, 724, 725, 726). Это линии зернового направления использована, индетерминантного типа роста и с обычным типом листа. Они характеризуются комплексом ценных хозяйственных признаков, а именно: высокой производительностью (241-377 г/м2), крупностью семян (5 баллов) в сочетании с засухоустойчивостью (7 баллов), устойчивостью к высыпания семян (7 баллов), устойчивостью к фузариозу (5-4 баллов) и аскохитозу (8-7 баллов).

Выводы. Таким образом, за период 2004-2010 гг методом гибридизации с последующим многократным индивидуальным отбором на инфекционных фонах создан новый исходный материал гороха с групповой и комплексной устойчивостью к болезням и вредителям (фузариоз, аскохитоз, гороховая плодожорка) и рядом ценных хозяйственных признаков, а именно : засухоустойчивостью, высокой производительностью и устойчивостью к осыпанию семян. Линии хорошо приспособлены к климатическим и фитосанитарных условий восточной части лесостепи Украины и рекомендуются для использования в селекционных программах.