Изменчивость структуры популяции возбудителя бурой ржавчины озимой пшеницы по вирулентности под влиянием возделываемых сортов и применяемых фунгицидов на Северном Кавказе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.07, кандидат биологических наук Кольбин, Дмитрий Александрович

• Кольбин, Дмитрий Александрович
• кандидат биологических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Кольбин, Дмитрий Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Общие сведения о возбудителе бурой ржавчины пшеницы.

1.2 Вредоносность и специализация фитопатогена.

1.3 Факторы изменчивости популяции возбудителя бурой ржавчины.

1.4 Типы устойчивости пшеницы к Риссша Ыйста.

1.5 Индукторы болезнеустойчивости в защите пшеницы от патогенов.

ГЛАВА 2. МЕСТО, УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Место и условия проведения исследований.

2.2 Объекты исследований.

2.3 Методика проведения исследований.

ГЛАВА 3. ХАРАКТЕРИСТИКА СЕВЕРОКАВКАЗСКОЙ

ПОПУЛЯЦИИ ВОЗБУДИТЕЛЯ БУРОЙ РЖАВЧИНЫ ПО ПАТОГЕННОСТИ

3.1 Вирулентность фенотипов РисЫта ЫНста на сортах озимой пшеницы в фазу всходов.

3.2 Патогенность северокавказской популяции возбудителя бурой ржавчины на разновозрастных растениях озимой пшеницы.

ГЛАВА 4. ИЗМЕНЧИВОСТЬ СЕВЕРОКАВКАЗСКОЙ ПОПУЛЯЦИИ

ВОЗБУДИТЕЛЯ БУРОЙ РЖАВЧИНЫ ПОД ВЛИЯНИЕМ ВОЗДЕЛЫВАЕМЫХ СОРТОВ ПШЕНИЦЫ И ПРИМЕНЯЕМЫХ ФУНГИЦИДОВ

4.1 Влияние генотипов сортов озимой пшеницы на изменчивость северокавказской популяции Рисстга Ыйста.

4.2 Влияние фунгицидов на изменчивость северокавказской популяции возбудителя бурой ржавчины пшеницы.

ГЛАВА 5. ТИПЫ УСТОЙЧИВОСТИ СОРТОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ К ВОЗБУДИТЕЛЮ БУРОЙ РЖАВЧИНЫ

5.1 Определение типов устойчивости сортов озимой пшеницы к РисЫта 1гШста в полевых условиях.

5.2 Определение неспецифической устойчивости у сортов озимой пшеницы к возбудителю бурой ржавчины в условиях камер искусственного климата.

ГЛАВА 6. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНДУКТОРОВ

УСТОЙЧИВОСТИ ПРОТИВ ВОЗБУДИТЕЛЯ БУРОЙ

РЖАВЧИНЫ ПШЕНИЦЫ

6.1 Эффективность применения индукторов болезнеустойчивости хитозанового ряда против возбудителя бурой ржавчины на сортах озимой пшеницы с различными типами устойчивости.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изменчивость структуры популяции возбудителя бурой ржавчины озимой пшеницы по вирулентности под влиянием возделываемых сортов и применяемых фунгицидов на Северном Кавказе»

Актуальность исследований

Северный Кавказ является зоной широкого возделывания озимой пшеницы, которая ежегодно возделывается на площади 3,5-4,5 млн. га, что обеспечивает до 48 % валового сбора зерна в России (Санин и др., 2010).

Основной причиной снижения урожая и ухудшения качества зерна пшеницы являются болезни, одна из которых - бурая ржавчина. Гриб Puccinia triticina Rob. ex Desm f. sp. tritici Erikss. et Henn., вызывающий бурую ржавчину пшеницы, относится к облигатным паразитам. Фитопатоген имеет широкий круг злаковых растений-хозяев, в числе которых как культурные, так и различные дикорастущие растения.

Несмотря на всестороннее изучение этого заболевания, защита пшеницы от бурой ржавчины по-прежнему остается актуальной проблемой, особенно в районах Северного Кавказа и Поволжья, где патоген развивается практически ежегодно, часто достигая эпифитотийного уровня (Анпилогова и др., 2000; Маркелова, Веденеева, Кирилова, 2003).

Накоплению инфекции возбудителя бурой ржавчины пшеницы благоприятствует теплая мягкая зима, возможность заражения растений несколькими генерациями гриба, а также высокая скорость развития болезни при благоприятных экоресурсах. Усилению вредоносности патогена, кроме вышеперечисленных факторов, способствует возделывание неустойчивых сортов пшеницы (Алексеева, Смирнова, 1978; Алексеева и др., 1991), а широкое применение пестицидов приводит к значительным изменениям структуры популяции гриба (Алексеева, Павлова, Измалкова, 1990; Волкова, 2006).

При наличии благоприятных условий возбудитель бурой ржавчины может снизить урожай пшеницы до 45 % (Терехов и др., 1982), а при 80-100 % развитии болезни в фазу колошения снижение урожая может составить 50 % (Marshall, 1988; Лебедев, Васильев, Якубова, 1994; Танский и др., 1998).

На Северном Кавказе эпифитотия бурой ржавчины возникает один раз в два-три года (Санин и др., 2001). Однако в центрально-черноземной зоне

России частота эпифитотийных вспышек болезни составляет четыре-пять раз в течении 10 лет (Попова, 2009). Таким образом, бурая ржавчина продолжает оставаться наиболее распространенной и вредоносной болезнью пшеницы.

В таких условиях особенно возрастает значение фитосанитарной стабилизации ценоза пшеницы. Для ее достижения необходим анализ динамики популяции возбудителя бурой ржавчины, что позволяет определить его распространенность и развитие, выявить роль различных биотических и абиотических факторов в формировании и изменчивости популяций. Необходимы также эффективные, экологичные приемы защиты культуры.

Первостепенное значение в системе биологизированной защиты растения-хозяина отводится сортам пшеницы с разными типами устойчивости. Их использование является надежным, экологически безопасным и экономически оправданным способом сокращения потерь урожая от болезни.

В последние годы большой практический интерес представляет использование индукторов болезнеустойчивости в системе защиты пшеницы, что также является эффективным и экологичным приемом.

Селекция на устойчивость к ржавчине более сложна, чем селекция на какой-либо другой хозяйственно-ценный признак. Сложность ее определяется беспрерывно идущими у патогена расообразовательными процессами и появлением новых агрессивных рас. Для успешной селекции и использования ржавчиноустойчивых сортов пшеницы, необходимо иметь четкое представление об эволюции патогена, знать особенности взаимоотношений в системе хозяин-паразит, следить за изменением генофонда вирулентности гриба под влиянием различных факторов.

В связи с этим актуальным является изучение влияния сортов и фунгицидов на изменчивость структуры популяции возбудителя бурой ржавчины пшеницы для разработки научно обоснованных подходов в селекции и защите культуры от патогена.

Цель и задачи исследований

Целью данной работы являлось изучение изменчивости структуры популяции Р. 1гШста по вирулентности под влиянием генотипов возделываемых сортов пшеницы и применяемых фунгицидов на Северном Кавказе. В ходе исследований предстояло решить следующие задачи: изучить вирулентность встречающихся в северокавказской популяции Р. Ыйста фенотипов; изучить патогенность северокавказской популяции возбудителя бурой ржавчины на разновозрастных растениях озимой пшеницы;

У определить влияние генотипов сортов озимой пшеницы на генетическую структуру популяции гриба; изучить влияние фунгицидов на генофонд вирулентности популяции Р. провести иммунологическую оценку сортов озимой пшеницы на устойчивость к возбудителю бурой ржавчины с использованием качественной (тип реакции) и количественных (площадь под кривой развития болезни, снижение массы 1000 зерен) характеристик; изучить типы и степень устойчивости сортов озимой пшеницы к Р. Мй-ста;

У оценить эффективность индукторов болезнеустойчивости хитозанового ряда против возбудителя бурой ржавчины пшеницы.

Научная новизна исследований Впервые изучено влияние десяти сортов озимой пшеницы и четырех фунгицидов различного механизма действия на изменчивость генетической структуры северокавказской популяции Р. Ыйста.

Исследованы типы устойчивости к северокавказской популяции возбудителя бурой ржавчины 31 сорта озимой пшеницы в полевых условиях.

Изучены типы устойчивости у 24 сортов озимой пшеницы отечественной и зарубежной селекции в условиях камеры искусственного климата. Выделены 15 источников неспецифической устойчивости к Р. МНста.

Установлены оптимальные сроки и эффективность применения пяти индукторов болезнеустойчивости хитозанового ряда против бурой ржавчины на сортах озимой пшеницы, отличающихся типами устойчивости к фи-топатогену.

Практическая значимость работы Сорта озимой пшеницы с возрастной и неспецифической устойчивостью к P. triticina рекомендованы для использования в сельскохозяйственном производстве.

Для производственных испытаний против бурой ржавчины рекомендован индуктор болезнеустойчивости Фитохит-Т при норме расхода 100 г/га в фазу выхода растений в трубку.

Для селекционной практики рекомендованы выделенные источники неспецифической устойчивости - Вояж, Грация, Дон 107, Марафон, Москвич, Спартак, Brule, Casey, Judith, Forby, Leopold, Nuwest, Rafale, Rosebud, Tukan INIA для создания сортов с длительной устойчивостью к бурой ржавчине. Основные положения диссертации, выносимые на защиту

1. Изменения в генофонде вирулентности возбудителя бурой ржавчины пшеницы, вызванные влиянием генотипов возделываемых сортов и применяемых фунгицидов.

2. Различные типы устойчивости сортов озимой пшеницы к северокавказской популяции P. triticina. Новые источники неспецифической устойчивости.

3. Эффективность и оптимальные сроки применения индукторов болезнеустойчивости хитозанового ряда на сортах озимой пшеницы, различающихся по устойчивости к возбудителю бурой ржавчины.

Место проведения работы

Диссертационная работа выполнена на базе Всероссийского НИИ биологической защиты растений в период с 2007 по 2011 гг. в лаборатории иммунитета зерновых культур к грибным болезням. В основу работы положены результаты исследований по изучению изменчивости популяции возбудителя бурой ржавчины пшеницы на Северном Кавказе под влиянием генотипов сортов и фунгицидов, а также результаты по изучению эффективности приемов защиты от патогена на основе использования сортов озимой пшеницы с различными типами устойчивости и индукторов болезнеустойчивости, полученные лично автором или с его непосредственным участием на протяжении 4 лет.

Диссертационная работа выполнена в рамках государственной программы Россельхозакадемии по заданию 05: «Разработать агротехнологии интегрированной защиты растений, использования ассортимента биобезопасных, экологических и экономически эффективных химических и биологических средств защиты растений нового поколения, сортов сельскохозяйственных культур, устойчивых к вредным организмам, и на их основе региональных систем управления процессами фитосанитарного оздоровления агроценозов товаропроизводителей различных форм собственности», тема 05.03.01.01., номер государственной регистрации 01201054063.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке гранта Российского фонда фундаментальных исследований Узба № 08-04-90261, а также конкурсного проекта «У.М.Н.И.К» - 2010.

Апробация работы и публикация результатов исследований

Результаты исследований доложены на I и II Всероссийских научно -практических конференциях молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2007, 2008 гг.); V и VI Всероссийских научных конференциях молодых ученых и студентов «Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах» (Анапа, 2008, 2009 гг.); II Всероссийской конференции «Современные проблемы иммунитета растений к вредным организмам» (Пушкин, 2008 г.); VIII Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи (Москва,

2008 г.); V съезде Вавиловского общества генетиков и селекционеров (Москва, 2009 г.); XII Международной конференции по ржавчине пшеницы (Турция, Анталия, 2009 г.); Всероссийской научно-производственной конференции «Современные иммунологические исследования, их роль в создании новых сортов и интенсификации растениеводства» (Большие Вяземы,

2009 г.), XVII Международной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Ломоносов-2010» (Москва, 2010 г.); VIII Международной конференции по пшенице (Санкт-Петербург, 2010 г.); VI Международной научно - практической конференции «Биологическая защита растений - основа стабилизации агроэкосистем» (Краснодар, 2010 г.), Международной научной конференции «Генетика и биотехнология на рубеже тысячелетий» (Минск, 2010 г.).

Публикации результатов исследований

По теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе четыре - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ: «Доклады РАСХН», «Известия Самарской ГСХА», «Политематический сетевой электронный научный журнал КубГАУ», «Вестник КрасГАУ».

Объем и структура диссертации

Диссертационная работа изложена на 170 страницах машинописного текста и состоит из введения, шести глав, выводов, практических рекомендаций, списка литературы и приложений. Работа иллюстрирована 33 таблицами и 17 рисунками. Список использованных источников включает 200 наименований, из них 53 работы иностранных авторов.