close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

7276.ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПОПУЛЯЦИЙ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ГЕЛЬМИНТОСПОРИОЗНЫХ ПЯТНИСТОСТЕЙ ЯЧМЕНЯ И ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ УСТОЙЧИВОСТИ К PYRENOPHORA TERES DRECHS

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
А-з/W
На правах
рукописи
Афанасенко
Ольга Сильвестровна
Изменчивость популяций возбудителей гельминтоспориоаиых пятнистостей ячменя и генетический контроль устойчивости к Pyrenophora
teres Drechs.
(06.01.11 - защита растений)
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора биологических наук
(Санкт-Петербург
1996
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
JU>WJU-tb - ЪооШ>ШЛ.~< « <^>4gH>i-&bW
Работа выполнена' в лаборатории иммунитета растений к болезням Всероссийского
научно-исследовательского института защиты растений.
Официальные оппоненты: - доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Э.А. Власова
•
.
. - доктор биологических наук, профессор
В.А. Пухальский
- доктор биологических!» наук
А.Г1. Дмитриев
Ведущая организация:
- Всероссийский институт растениеводства
Защита диссертации состоится "
марта 1997 г. в
" часов на заседании
Специализированного
совета Д .
020. • 01. 01. во Всероссийском
научноисследовательском институте защиты растений по адресу: 189620, Санкт-Петербург,
Пушкин, шоссе Подбельского, 3 .
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке В И З Р
Автореферат разослан " С— ^-" ' IS I'
Ученый секретарь
Специализированного совета,
кандидат биологических наук .
1997 г.
Г.А. Наседкина
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
О б щ а я характеристика р а б о т ы
Актуальность проблемы. Исследование основных факторов микроэволюшш по­
пуляций фитоштогенных грибов дает представление о направленности изменений в
структуре популяций и возможность их прогнозирования,- До настоящего времени
исследования в этом направлении проводили в основном с облигатиыми фитопатогенами. Между тем, в последнее время, усиливается народно-хозяйственное значение
саиротрофных патогенов растений, и в том числе, возбудителей, ранее объединяемых в
группу гельминтоспориозов ячменя, сетчатой и темно-бурой . пятнистостен листьев
Pyrenophora teres Drechs. (anamorph: Drechslera teres [ S a c c ] Shoem. I. teres) и
CoiMioboIus sativus (Ito & Kurib.) Drechs. ex Dastur (anamorph: Bipolaris sorokiniana
(Sacc. in Soroc.] Shoem.). В эпифитотийные годы потери урожая на восприимчивых
сортах ячменя от сетчатой пятнистости могут достигать 4 0 % (Steffenson, 1988), а от
темно-бурой более 4 5 % (Кашемирова, 1995).
Д о начала наших исследований имелись сведения о гетерогенности популяций воз­
будителя сетчатой пятнистости ячменя по признаку вирулентности и наличию специ­
фических взаимоотношений с растением-хозяином (Khan, Boyd, 1969), в отношении
возбудителя темно-бурой пятнистости. сведения о различной физиологической специа­
лизации к разным видам злаковых (Wood, 1962). Отсутствовали стандартные наборы
сортов-дифференциаторов и методы пригодные для анализа популяций. В связи с
этим отсутствовала база для изучения изменчивости популяций этих, патогенов и,
соответственно, устойчивости сортов ячменя. В то же время, сведения об особенностях
распределения популяций патогенов в простанстве и во времени, не только способст­
вуют развитию теории микроэволюции популяций, но и • являются основой для целенаправленой селекции устойчивых сортов. Эффективность селекции вависит также от
наличия генетических доноров устойчивости, вследствие этого создание генетических
банков••устойчивости является актуальной задачей для селекционно-генетического
контроля любых болезней растений. Ни в Нашей стране , ни за рубежом комплексные
исследования по созданию генетического банка устойчивости ячменя к возбудителю
сетчатой пятнистости листьев не, проводились. Целесообразность таких исследований
состоит, прежде всего, в обеспечегши селекции разнообразными генами устойчивости
для проведения своевременных сортосмен. Цель и задачи исследований. Целью работы являлось выявление особенностей
факторов микроэволкщии популяций
P . teres и С . sativus (популяционных волн,
естественного отбора и изоляции) и обоснование стратегаи защиты ячменя от возбуди­
теля сетчатой пятнистости селекционно-генетическими методами. ,
Д \ я выполнении поставленной цели, необходимо было решить следующие задачи:
1. Разработать " " " » м "пШП**"1"" "'""рипопуляционного полиморфизма возбуди­
телей P. teres и С. satijois no пШШИ?А>(Ц»р1АЙности;
I НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА
Моск. СРЛЬОК-О'
>;1демии
•
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1
2. Научить явление нестабильности признаков у P . teres'и С. sativus и обоспоMiin> приемы,обеспечивающие coxiMiieime необходимых Признаков у клоповых культур;
3. Выянитъ направленность изменений в популяциях, P . teres иод влиянием гюиу\яцнонных волн, изоляции и естественного отбора;
4. Определить характер распределения популяций P . teres и С. sativus в ироС1|«шстве; •
. . .
5. Выявить значение панкмисии в изменчивости природных гкигуляций P. teres;
(>. Выявить потенциал устойчивости ячменя к возбудителям сетчатой пятнистости
в ми|ювой коллекции В И Р ;
' • .
г
7. Выявить характер наследования и пул генов устойчивости ячменя к возбуди­
телю сетчатой пятнистости и создать генетический банк устойчивости ячменя к этому
naromry;
• • ; ' . - . . ;
8. Создать исходный материал для селекции ячменя на устойчивость к возбуди­
телю сетчатой пятнистости, в том числе и методами биотехнологии.
9. Обосновать территориальное размещение генов устойчивости ячменя к возбу­
дителю сетчатой пятнист»:ти.
Научная новизна. Диссертационная работа включает первое комплексное изуче­
ние факторов микроэволюции сапротрофных патогенов - возбудителей. гельминтосиориоэныя пятнистостей листьев ячменя.
„ • • . • . .
Вперв-ле проведено сравнительное изучение ареалов популяций возбудителей сет­
чатой и темно-бурой пятнистостей ячменя и установлено узко локальное (Определе­
ние популяций P . teres в пространстве и однородность популяций С. sativus на боль­
ших территориях; показано влияние популяционных волн на изменения фенотипического состава популяций P . teres : изменение спектра рас и смена доминирования рас
в популяциях патогена в периоды максимальной и минимальной численности популя­
ции.'
Впервые выявлено влияние неспецифической устойчивости растения-хозяина , сапротрофной (агамной и половой) стадии развития P . teres на напрвление естественного
отбора по признаку "лишней вирулентности в популяциях патогена.
Впервые в мировой практике создан международный
набор
сортовдифференциаторов ячменя для анализа популяций возбудителя сетчатой пятнистости.
Приоритетный характер носит исследование устойчивости ячменя к возбудителю
сетчатой пятнистости, сравнительная характеристика устойчивости образцов ячменя иа
основных центров эволюции культуры.
Впервые, с использованием; оригинальной методики одновременной инокуляции
растений гибридных популяций клонами различного происхождения (Европа, С Ш А ,
Канада, Австралия) проведено сравнительное изучение наследования признака устой­
чивости к возбудителю сетчатой пятнистости у 27 образцов ячменя, что позволило.
выявить 4 6 генов устойчивости и на основании международных правил генетической
номенклатуры присвоить символы 38 новым генам устойчивости.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
i
Впервые выявлена эффективность различных генов устойчивости протии геогра­
фических популяций возбудителя сетчатой пятнистости и на основании сведений о
распределении популяций патогена в пространстве''; предложена программа размеще­
ния генов устойчивости на территории С Н Г ,
...
Практическая значимость работы и реализации результатов исследований.
Разработаны методы выявления внутрннопуляционного полиморфизма возбудителей
сетчатой и темно-бурой пятнистостей ячменя но признаку вирулентности, методы
лабораторной и полевой оценки устойчивости ячменя к возбудителю сетчатой пятни­
стости, методы проведения генетического анализа устойчивости ячменя к P . teres, с
одновременным использованием различных клонов патогена . ,,
Методы исследований популяций возбудителя сетчатой пятнистости и определе­
ния устойчивости сортов ячменя использукпся в научных, учреждештях нашей страны
и за рубежом ( В И Р , В Н И И Ф , ЮжУралНИИземледелия,.Азербайджанский Н И И
земледелия, Литовский Н И И земледелия,. Стендская сел. он. станция (Латвия),
Украинский Н И И защиты растений, институт диагностики патогенов ( Германии),
Институт селекции зерновых культур (Чехия), институт растениеводства (Словакия).
Международный набор сортов-дифференциаторов принят для, использования в
Европе на международной конференции по пятнистостям листьев ячменя ( И К А Р Д Л ,
Сирия) и проходит апробации» в С Ш А (Университет Северной Дакоты) и Канаде
(Вининегская с.-х. он. станция). •
.
Для широкое экологического испытания и. включения в селекционный процесс
предлагаются;
... •
. . .
- коллекция из 8 6 источников . и доноров устойчивости ячменя к возбудителю
сетчатой пятнистости с характеристикой эффективности устойчивости к а ж д о т образца
к различным популяциям возбудителя;
' ' . • • • <
- генетический банк устойчивости ячменя к P . teres , состоящий из 46 генов ус­
тойчивости;
••
.
. . . . .
..
ч
- бэккроссные линии ячменя с генами устойчивости на основе сортов Белогорскии, I 1нркка, ПАЯЯ, Красноуфнмскнй 9 5 , Одесский 36, Ильмен (12 линиям при­
своены номера каталога В И Р ) ;
- технологии, получении устойчивых к возбудители! сетчатой пятнистости форм
ячменя in vitro; •
•
..-.,•
- программа территориального размещения генов устойчивости ячменя к возбуди­
телю сетчатой пятнистости.- - •
.
Апробация работы и публикации результатов исследования. Результаты рабо­
ты докладывались и обсуждались на; бюро отделении В А С Х Н И Л (Москва,, 1977),
совещании "Экологические особенности низших растений Советской 1 1рибалтики"
(Вильнюс, 1977), V, VI и VIII Всесоюзных совещаниях но иммунитету растений;к
болезням и вредителям, III, IV и V Всесоюзных съездах ВОГиС, !Х. международном
конгрессе ГЛ К Л Р П И Н (Ленинград, 1980),'Всесоюзном совещании по изменчивости
фнюп.погсннмх грибов (Рита, 1982 ), на II Всесоюзной конференции по акологиче-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4
скон генетике растений и животных (Кишенев, 1984), III Всесоюзной конференции по
научению грибов в биогеоценозах (Ташкент, 1985), Всесоюзном координационном
сонете по селекции серых хлебов (Красноярск, 1987), коммиссии по селекции зерно­
вых культур на устойчивость к болезням при В Л С Х Н И Л (Ленинград, 1988 ), 6
международном симпозиуме "Вредители и болезни серых хлебов и кукурузы" (Галле,
Германия, 1990), заседании ученого совета института селекции зерновых культур
(Кромержиж, Чехия, 1991), международной конференции н о . пятнистостям ячменя
( И К А Р Д Л , Сирия, 1993), научно-методическом совещании по селекции зернофураж­
ных культур на устойчивость к неблагоприятным факторам среды (Красноуфимск,
1993), IV национальном симпозиуме по иммунитету растений к болезням и вредите­
лям (Добрич, Болгария, 1994), II международной конференции "Биотехнология
Санкт-Петербурга 9 4 " (Санкт-Петербург, 1994), международном симпозиуме "75 лет
фитопатологических исследований в Лшерслебене (Ашерслебен, Германии, 1995), I
Всероссийском съезде по защите растений (Санкт-Петербург, 1995).
П о материалам диссертации опубликовано 62 работы, в том числе справочник
"Методы экспериментальной микологии" (в соавторстве), 1 каталог В И Р . 1 находится
в печати и 5 методических указаний..
Н а ващнту выносится: стратегия генетической защиты ячменя от сетчатой пят­
нистости, основанная на особенностях микроэволюционных процессов в популяциях Р .
teres (попу \яционных волн, естественного отбора и изоляции) и включающая выявле­
ние потенциала устойчивости ячменя среди образцов из генетических центров проис­
хождения культуры, выявление пула генов устойчивости и создание генетического
банка устойчивости, получение исходного материала для селекции традиционными и
нетрадиционными способами и программу территориального размещения генов устой­
чивости ячменя к P . teres.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 4 7 5 страни­
цах машинописного текста и состоит из введения, шести глав, выводов, списка литера­
туры и 2 2 страниц приложения. Работа иллюстрирована 143 таблицами и 75 рисунка­
ми. Библиография включает 4 5 0 ' источников, из них 100 на русском языке..
-.
'•
- -г,,
гу*——>.
Исследования выполнены в 1975-1995 гг. по программам Г Н Т П и программе фун­
даментальных и приоритетных прикладных исследований Р А С Х Н , а также по догово­
рам о сотрудничестве с В И Р , С З Н И И С Х , институтом фитопатологии (Ашерслебен,
Германия), институтом селекции зерновых (Кромержиж, Чехия), институтом растение­
водства (ПиешчанЫ, Словакия). ' В'работе принимали участие И - Ю . Кушнирснко
(ЮжУралНИИ земледелия), А . Н . Петрова ( Л С Х И ) . А . В . Войлоков (СПГУ). Г.С.
Коновалова, И.Г, Макарова ( В И З Р ) , Л.Г. Тырышкин ( В И Р ) , А.А. Зубкович
(Бел.НИИ яемледелия), Р . Хунольд и X . Хартлеб ( И Ф , Германия),
В.Минаржикова (институт селекции зерновых, Чехия), М . Яношева ( И Р . Слова-'
кия)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
s
Содержание работы
Глава 1. Биологические особенности возбудителей сетчатой и темно-бурой
inn инстостей ячменя
В главе приводятся данные литературы и результаты собственных исследований
по вредоносности, распространенности и симптоматике гельминтоспориозных пятни­
стостеи ячменя, морфолого. культуральным и физиологическим свойствам возбудите­
лей сетчатой и темно-бурой пятнистостеи, особенностям цикла развития этих патогенов
в условиях Северо-Запада России.
Известно, что изучаемые патогены обладают мультикариотичностью мицелия и
конидий. В связи с этим в процессе иэучеия взаимоотношений в системе паразитхозяин, а также при микологических и генетических исследованиях возникает проблема
нестабильности признаков. После хранения штаммов или многократного пассирования
их на питательной среде в подавляющем большинстве случаев они теряют способ­
ность к спороношению. Возникающие миуелиальные варианты, практически никогда
не ревертируют к фенотипу исходного штамма. Поддерживать необходимый морфологчз-культуральнмй признак в большом числе поколений возможно путем субклонирова­
ния. В то же время, среди субклонов рас P . teres и С. sativus с различной частотой
выщеплялись новые фенотипы вирулентности.
Одним из возможных путей уменьшения вариабельности субклонов является по­
лучение и регенерация протопластов грибов, так как они происходят из одной клетки.
' Нами разработан метод получения < (с использованием пищеварительного сока вино­
градной улитки Helix pomatia ( П С У ) и дрожжелитина Г10х) и регенерации ( на
полной среде + 0,8 М КС1) протопластов гриба В. sorokiniana. Сравнительное изуче­
ние изменчивости по признаку вирулентности регенератов и родительских субклонов
клона 8 В. sorokiniana выявило достоверные отличия в сторону увеличения выхода
исходного фенотипа вирулентности cf>еди регенерантов протопластов, полученных из
кончиков гиф мицелия.
Глава 2 . Микроэволюционные процессы в популяциях возбудителен сетчатой
н темно-бурой пятнистостеи
.
Известно, что по характеру и природе воздействия, а также по результатам ока­
зываемого давления на популяцию вычленииют 4 элементарных эволюционных факто­
ров: мутационный процесс, ноиуляционные волны, изоляцию и естественный отбор
(Тимофеев-Ресовский и др., 1972). В данной главе представлены результаты экспе­
риментального научения особенностей 3-х, последних, из перечисленных факторов.
Ноиуляционные исследования патогенов по признаку вирулентности предполагают
наличие 2-х условий: методов пригодных для тестирования большого количества
клонов гриба по вирулентности к набору со|>тов и растении-хозяев с хорошей диффе­
ренцирующей способностью.
'
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6
Разработанные нами методы определения вирулентности клонов-P. U-ies и С".
i-"iims, основанные на инокуляции срезанных листьев ячменя, помещенных на раствор
Гм'Н-щмидаэола (Лфлкасснко и др., 1976; Лфанасенко, 1977) позволяли аналширочщь
большие выборки клонов из различных популяций патогена.
До начала наших исследований наборы спрт«в-дифференииато[)ов Для изучаемых
нлюгенов, отсутствовали.
2.1. Наборы сортов-днффгренниаторчп для анализа популяции P. teres no
признаку вирулентности. При подборе первого набора тест-сортов для диффе|>енцнации популяций возбудителя сетчатой пятнистости в 1976-1978 гг. было изучено более
22 000 комбинаций клон-сорт и выявлены 7 образцов с удовлетворительной диффе­
ренцирующей способностью: к 25270, к 25282, к 25275, к 8755, к 19282, к 18474 и
к 19467 (Лфанасенко, 1978). Этот набор использовался нами для анализа популяций
P. teres на территории Нечерноземной зоны Р Ф до 1990 г., а также был успешно
апробирован для анализа популяций возбудителя сетчатой пятнистости в России
(Петрова, 1981; Левитин и др., 1986; Кушкиренко, 1987; Кашемирова, 1995), в
Азербайджане ( Тамр..-»ов, 1989), в Литве (Скурдянене,. 1993), на Украине
(Клименко, 1994).
Впоследствии наборы сортов-дифференциаторов, имеющих локальное значение,
были созданы в различных странах мира, но, к сожалению,. имеющиеся в литературе
сведения о составе географических популяций P. teres, полученные с использованием
различных наборов сортов-дифференциаторов, трудно сопоставимы и не позволяют
судить о пространственном распределении популяций патогена. А между тем, для
разработки программ селекции на устойчивость и территориального размещения генов
устойчивости ячменя к этому патогену необходимы сведения об ареалах популяций и
степени их изолированности.
Мы явились инициаторами создания международного набора
сортовдифференциаторов для анализа популяций возбудителя сетчатой пятнистости на терри­
тории Европы.
'
К концу 80-х годов более 6 0 0 0 образцов ячменя из различных генетических цен­
тров происхождения культуры, районированных и перспективных сортов и образцов из
новейших поступлений в коллекцию В И Р были оценены на устойчивость в лаборато­
рии при инокуляции различными популяциями и клонами патогена . В результате были
отобраны образцы ячменя с различным уровнем проростковой устойчивости к P. teres.
Среди них было отобрано 3 8 образцов, перспективных для дифференциации популя­
ций возбудителя. Для выявления наиболее эффективных дифференциаторов к каждому
из этих образцов была испытана вирулентность клонов гриба различного происхожде­
ния.
,,
По дифференцирующей способности образцы были разделены на 2 группы; ус­
тойчивые ( в среднем не более 10 % вирулентных клонов в изученных популяциях
возбудителя)- 16 образцов и среднеустойчивые, или дифференциаторы (чис \о виру- *
дентных клонов составляет 11-50%)- 2 2 образца. Более устойчивые образцы первой
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7
группы, характеризовались меньшим количеством промежуточных реакций к клонам
патогена.
Число кроной, вирулентных к изучаемым образцам ы различных популяциях било
различным (табл. 1). Например, вирулентные к образцу О 4207 клоны в 2-х
белорусских и немецкой популяциях обнаружены не были, тогда как в популяциях из
Моравии и Польши было выявлено 100 и 22,2 % вирулентных клонов.
В соответствии с нашими экспериментальными данными, а также учитывая опыт
зарубежных коллег в новый набор сортов-дифференциаторов мы включили : 4 образца
из нашего старого набора 1979 г. и 8 образцов, у которых отмечена удовлетворитель­
ная дифференцирующая способность(табл 2 ) . Под понятием дифференцирующая
способность мы подрузамеваем наличие альтернативных реакций при заражении
различными клонами, относительно низкую частоту промежуточных типов реакции и
возможность статистической обработки данных при сравнительном анализе популяций.
Па международной конференции по пятнистостям листьев ячменя, проходившей в
Международном Научном Центре И К А Р Д А (Сирия) в 1993 г. наш набор был
принят дчя международной апробации в Европе и на Северо-Американском континен­
те.
2 . 2 . Н а б о р сортов-дифференциаторов для анализа популяций С . aativus Принципы подбора сортов-дифференциаторов популяций С. eativus были такие же как
и для P . teres. При изучении реакций различных сортов на заражение отдельными
клонами возбудителя болезни были выявлены качественные отличия реакций растений,
которые в то же время не были такими контрастными как в случае с P . teres. Точеч­
ные некрозы, характерные для реакции устойчивости сортов к P . teres
(сверхчувствительность) не наблюдались при заражении С. eativus. В последнем
случае реакция устойчивости характеризовалась медленно распространяющимся некро­
зом и отсутствием хлороза. • '
Наши наблюдения свидетельствовали, что все районированные сорта ячменя в
средней и сильной степени поражаются темно-бурой пятнистостью, поэтому поиски
дифференцирующих сортов проводили среди образцов н*вестнык из литературных
источников как устойчивые к листовой форме патогена. Н а первых этапах была испы-.
тана реакция на инокуляцию синтетической популяцией патогена 50 таких образцов из
коллекции В И Р . В результате выделились 16 образцов, реакции которых к популя­
ции патогена можно было квалифицировать как устойчивые. Н а втором этапе к каж­
дому из выделевшихся 16 образцов проверяли вирулентность 50 клонов из 2-х попу­
ляций патогена Ленинградской обл. Наиболее устойчивыми оказались образцы : к
3267, к 18505, к 19304, к 19810 и к 19182. Они и были отобраны как предполагае­
мые дифференциаторы для даль-нейших исследований. В таблице 3 при,.^дены данные
тестн|юиания 335 клонов С. sativus к пяти образцам ячменя. Всего на этапе подбора
дифференциаторов было изучено около 3000 комбинаций клон-сорт. Данные диспер­
сионного ана\ича свидетельствовали о наличии дифференциально!*» специфического
•
шанмод< iicrt'KH клоном вочбудиге ля с сортами-'
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
я
Таблица ]
Характеристика дифференцирующих образцов ячменя (1990-1991)
Образец
Число вирулентных клонов в популяциях P. teres* . %
1
2
3
С1 2330
-
-
-
'
4
5
6
7
8
9
30,0
9.1
0
7,7
8.3
9,0
10
-
•
CI 739
.
.
6,6
4.5
0
CI 63M
.
- .
-
0
0
66,6
68.7
.
4.0
.
0
.'
к 20130
0
3.8
40.0
0
0
.
22,5
18,7
53.8
25,0
-
.
. '
0
-
10,5
0
17.8
.
100
.
.
0
22.2
0
.
0
3.8
8.3
0
7,7
23.0
100
25.0
0
0
0
4,3
0
17.6
31.2
6.2
28.6
42,8
-
54.5.
CI 4207
к 29192
С1 10070
-
•
к 20019
Харбин
29,4
0
.
3.4
-
к 8728
CI 2259
0
.
9,5
.
39.5
.
С1 9776
•
к 21217
0
к 6889
5,0
CI 1615
•
.
-
.
-
.
-.
.
11.8
.
.
.
69.2
-
69,2
16.6
- .
62.5
35.3
•
.
-
.
86,6
73,3
92.3
.
.
- .
0
.
42,8
53.3
53.8
0
20.0
78,5
37.5
-
37.5
-
.
-
61,1
76.9
25,0 . .. - .
.
CI 4976
CI 5401
.
.
0
47,0
.
0 .
66.6
46,1
100
0
.
.
28,6
к 25078
84,6
50.0
42,8
29.2
-
CI 2750
42.8
к 25275
Тифанг
0
10.0
0
CI9820
0
0
. •
к 25274
0
3,8
0
17.5
2,5
16.6
0
2.5
0
к 8755
к 25273
-
33,3
•
0
.;
0
9,5
0
11.7
6,2
-
5,8
0
- .
0
18.2
5.0
0
0
14,3
0
0
10,4
2,8
0
5.9
7.7
0
6,2
3,1
0
0
0
0
0
-
•
-
•
66.6
0
.
35.3
26,3
.
•
'
35,3
.
8.3
.
.
.
0
6,6
•
.
CI 4208
•
.
33.3
-
6.6
-
0
5,0
46.6
5.0
70,0
-.
.
2.9
.
И
.
.
25.0
-
.
11.8
8.8
-
-
14.7
13.3
.
- '.
. .
-
17.7
8.3
25.0
20.6
.
21.7
20.0
.
4.1
0
29,4
0
.
20.0
5.8
-
*Происхождение популяций: 1- Россия.Пушкин; 2 - Россия, Рождествепо; 3, 4, 5 Белоруссия
(Каменецк, Жоднно, Витебск, соответственно); 6 - Польша,-Сувальское воеводство; 7- Моравия
(Рнмаджов); 8, 9 - Словакия (Лучеиек и Пнешчаны, соответственно); 10 - Чехия, Кромсржиж; 11 Германия, Ашерслебен.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 2
Международный набор сортов-дифференциаторов для анализа структуры популя­
ций возбудителя сетчатой пятнистости ячменя по признаку вирулентности
Образец
груп­
пы
1
11
III
IV
Nv
ката­ Использованы как дифференциаторы
лога В И Р
(к) и CI
Источник литературы
Страна
1966;
Афанасенко,
Россия, Gray,
1.Canadian
CI 2750. к США,
1978.
Gacek.
1979;
Lake Shore
Польша, Чехия
25282
Steffenson,1988;
Minarikova,
1995
CI 4929. к Россия, Польша, Афанасенко,
1978;
Gacek,
2. Харбин
19282
Австралия, США, 1979; Khan, Tekauz. 1982,
Чехия
Steffenson, 1988 ; Minarikova,
1995
к 8755
3. к 8755
Россия
Афанасенко, 1988
к 20019
4. к 20019
CI 4207
5. CI 4207
6. Manchurian CI 739
Польша,
США, Gacek, 1979; Steffenson, 1988;
Minarikova, 1995
Чехия
7. Тифанг
CI 4407-1 Аргентина, Поль­ Frecha.1958;
Gacek.
1979;
к 25284
ша, США, Авст­ Bjarko, 1979; Steffenson, 1988;
Minarikova. 1995
ралия, Чехия
8. Diamond
к 29192
9. CI 9825
CI 9825 . Россия, Чехия
Афанасенко, 1978; Minarikova,
к 25275
1995
10. CI 5791
CI 5791
Дания,
США, Smedegard-Peterson,
1971;
к 25273
Польша, Австра­ Gacek. 1979; Bjarko. 1979;
лия.
Канада, Khan, 1982; Khan, Tekauz.
Франция
1982;
Bockelman
et
al.,
1983;Steffenson. 1988; Tekauz.
1990. Arabi et al.. 1992;
Minarikova, 1995
CI 9820
Tekauz. 1990
CI 9820
Канада
CI 9819
CI 9819
США,
Польша, Gacek, 1979; Bjarko, 1979
к 25274
Лвстралия.Че -хия • Bockelm n
et
al.,
1983;
Kolapudi,
1985;
Steffenson,
1988; Minarikova, 1995
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1»
I «6.М1Ц.1 3
X<.|>.IKT( put тика сг>ртов-дИ'|ирс-(Юцциато[>"В д л я анализа популяций
N
каталога Н а д к а - т и -
НИР
с<ч»та
«267
WW5
For\
С , salivus
I lfrtHtr-
Рачно-
хпжде-ниг
ВЦДНОС Т Ь
Число
пил
at rum
Ц . н , | . - , | % Jet
42.0
Канада
riknltnsr
(ViU\ x оно *
52.0
Пслтри
ВИруЛеНТ-
ПЫХ К U 4 W B (
/о)
OAC-21
ИЗО»
K e y si one
Канала
rikolcnse
(Jel x Vantage) x
23.5
Vanlmnrc
1У182
Го*
C»JA
rikofanae
FtarMrss x Pif.sburR x
*
55.5
Selection 12
19810
Conquest
К а н а д а '•
rikolcnse
слижи, гибрид, в т.ч. Vantage
55.5
x Parkland
дифференциаторами ( F факт. = 39,6; F табл. при Р > 0,01 = 2,0). Н а данном наборе
были изучены популяции С . sativus Северо-Западного района И З Р Ф и Литвы.
При обозначении рас, тлыявляемых на наборах из 7 и 5 сортов-дифференциаторов,
использована система Хабгуда (HabgooH, 1970), на наборе из 12 соргоздифференциаторов - октальная система (Lirnpert, Muller, 1993).
2 . 3 . Популяционнме волны. Возникновение популяционных волн фитопатопенных организмов связано с быстрым кленовым размножением популяций при благопри­
ятных для патогенов условий среды. При этом клоны с повышенной агрессивностью
на данном растении-хозяине и при данных условиях среды окажутся и более конкурен­
тоспособными, вследствие этого наряду со случайными : флуктуациями, возможно
нарастание численности и определенных наиболее агрессивных фенотипов.
Целью наших исследований было сравнение структуры популяций P . teres по
признаку вирулентности к набору сортов-дифференциаторов в период эпифитотий; и
спада в развитии болезни. Достоверности разницы частот признаков определяли по
критериям Стьюдента и Фишера (Плохинский, 1961). В качестве показателя сходства
популяций использовали критерий Л . А . Животовского (1979) - * % общих феноти­
пов".
Показатель
средней
вирулентности
популяций
к
набору
сортовдифференциаторов в 4-х изученных популяциях P . teres Ленинградской обл. и, в том
числе, в волосовской (рис.1), а также в 3-х районах Челябинской обл. изменялся
независимо err развития болезни.
В волосовской (рис. 1), гатчинской и кировской популяциях P . teres при умень­
шении численности популяции увеличивалось количество выявляемых
рас. При
максимальной численности, наиболее конкурентоспособными и вследствие этиго доми-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
II
Рис. I .
Развитие сетчатой пятнистости, средняя вирулентность и
количество рас в популяции P. teres в Волосовском районе
Ленинградской обл.
I
I Развитие бапегни (%)
4!"
1 Количество рас
i
—а—• Средняя вирулентность
1979
1Ш0
1931
1932
пирующими в каждой исследованной популяции были определенные и различные по
сложности расы, которые, в некоторых случаях, почти полностью элиминировались из
популяции в период спада в развитии болезни, то-есть, по-видимому, являются не
конкурентоспособными при перезимовке (рис. 2 ) .
ДОЛЯ общих рас, характеризующая сходство популяций, при сравнечии бокситогорской и волосовской в 1979,г. ( 5 4 % ) и бокситогорской и гатчинской популяций в
1980 г. ( 6 8 % ) была максимальной при максимальном развитии болезни в районах
исследований. Полученные результаты согласуются с данными Л . А . Кашемировой
(1995), которая обнаружила наличие конидий P . teres в воздушных потоках только в
период сильного развития болезни.
2.4. Естественный отбор. Естественный отбор является единственным, направ­
ляющим эволюцию элементарным фактором; его действие всегда вектори-энровано.
Исследования по выяснению причин повышенной конкурентоспособности, доминирова­
ния одних рас по сравнению с другими в природных популяциях имеют как теоретиче­
ское значение в познании направленности микроэволюционных процессов в популяциях
фитонатогенон, тал и практическое в прогнозировании длительности сохранения устой­
чивости с.-х. культур. Исследования в этом направлении малочисленны и в основном
пронедены с облигатными фитопатогенами.
В задачи наших исследований входило изучение направленности изменений в популя­
циях возбудителя сетчатой пятнистости в биотрофной и сапротрофной стадии онтоге-'
пеза в зависимости от генотипа растения- хозяина, от генотипа особей, составляющих
популяцию патогена и от наличия ианмиксии.
. '.;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2.
Частота встречаемости доминирующих рас на сорте Пиркка
в волосовской популяции P. teres в 1979 -1982 г.г.
Расы P. teres
2 . 4 . 1 . Влияние генотипа растения-хозяина на структуру популяций
P . teres. При определении влияния генотипа растения-хозяина на состав природ­
ных популяций паразита изучали популяции, собранные в пределах одного поля
(Гатчинский сортоучасток, Ленинградская обл.) с 10, различающихся по происхожде­
нию и уровню полевой устойчивости к P . teres сортов ячменя (табл..4).
Сравнение популяций покапало значительную вариабельности по числу вирулентных
клонов к отдельным сортам-дифференциаторам • и достоверные отличия при попарном
сравнении большинства изученных популяций. В то же время, популяции с одинако­
вых по восприимчивости сортов Пиркка и Вслогорский, Малахит и Олимпиец, Каскад
И
Дар
не
имели
достоверных
отличий
по
изучаемому
признаку.
Сравнение значений средней-вирулентности популяций показало, что все исследован­
ные популяции можно сЛ-ьедннить в 4 группы с одинаковыми значениями признака
внутри каждой группы. Наивысшие и равные значения получены дли популяций с
сортов Надя, Викшп", Каскад, вторая группа объединяет популяции с сортов Пиркка,
Белогорский, Дар, Лада, в третьей группе популяции только с 2-х сортоп: Олимпиец,
и Менкер и , наконец, отличается от всех популяция с сорта Малахит (табл.4).
Корреляции между значениями средней вирулентности и интенсивностью пораже­
ния сортов-хозяев отсутствовала (г= 0,36), в то же время, низкий уровень вирулент­
ности был характерен для популяций, обитающих на сортах со слабым поражением
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
м
.
1
анлинл 4
Х а р а к т е р и с т и к а с о р т о в ячлясня - хозягв популяций Р . lores
1 Ь шанце
PaiUlHTHC
iropia
болеэн*»
поле ( / о )
Пиркка
Лада
Надя
БсЛОГОрС.КИИ
Викинг
Число
» виру *е» i и
90
90
80
70
50
СрСДИЯН
Название
Р а з в и т не
Число
вирулент­
сорта
болезни
рулсшных
ЫХ КЛОНОВ ность
в
IIO-
(%) .
нулншш
"3.0
79.5
84,4
95.7
42.8
2.48
2.93
3.93
2.43
3.33
Дч»
Меикер
Каскад
Олнмннеп
Малахит
mi-
»И1>>'Л1-»Т-
поле КЛОНОВ
(%>
(%)
40
40
30
30
30
80.9
68,9
61.9
93.5
93.3
СрСДПИМ
ность попу­
ляций
3.08
1.80
3.42
1,63
1.02
и не отмечен дли популяций с сильно поражаемых сортов.. Сравнение частоты встре­
чаемости различных рас в популяциях с разных сортов также показало значительные
отличия между ними, (табл.5).
Масса, свободно перемещающегося инокулюма, безусловно, способствовала слу­
чайному распределении»' рас в посеве, поэтому лишь аначительное доминирование
какой-либо расы или отсутстние такового на данном сорте можно считать неслучай­
ным.
•
1аким образом, полученные данные свидетельствуют о на\ичии селектирую-'
гаего влияния генотипа растения хозяина на популяцию патогена.
Гиблипа 5
РАСОВЫЙ
COCT;IB
ПОПУЛЯЦИЙ
Р.
Ц-ICS.lia
раЛЛИЧНЫЧ
сортах
ft
( Г а т ч и н с к и й сортоучасток, 1982 г . )
Расы
ПсрИОД
КОЛОННЧШН
•
Ч а с т о т а игт|>ечаемостн ( / о ) в понулн) них P . tt-irs, о о и г.иоших на сортах ячменя
IIupbha
MtUhCfl
Сн'лог пр­
Ullhlllll
Ma.axirr
,1ч.
Нал»
КшиаЛ
Ла.-ы •
ении
0
2
67
111
4 •••
W
•
75
3
7
6
64
71
102
10)
ИЧМСПЯ
•
12.8
47.2
5.1
5.5
0
19.4
0
• 6,2
2.6
0. . .
0
5,5
0
0
0
5.1
12.8
0
10.2 ' 0 '
0 ..
5.5
0
0
0
0
2о
2.8
21.8
3.1
0
6,2
6.2
0
0
0
0
3.1
3.1
9.4
9.4
6.2
Олим­
пии
,
8,3
5.5
13,9
5.5
0
8.3
13.9
0
о •
0
5.5
0
0
0
37.5
25.0
7,5
0
2.5
0
0
7,5
0
0
5.0
0
0
0
0
2.8
11.4
0
0
11.4
0
2.8
0
0
8,6
0
0
0
4.6
0
0
9.3
9,3
0
2,3
0
0
2.3 .
2,3
2,3
2.3
9.3
2,6
0
18.4
0
0 .
10,5
0
5.3
0
0
2.6
13.1
13.1
7.9
18.7
6.2
0
0
0
8.5
4,2
0
0
0
6.2
0
0
2.1
•
33,3
6,6
3,3
0
3,3
0
0
6.6
0
0
6.6.
0
0
3.3
2 . 4 . 2 . Конкурентоспособность' рас и иоиулшшях P . teres на различных и«»
устойчивости сортах ячмени. Коннепния -стабилиаируиниен» отбора Паи дер Планка
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
14
(I [ллнк Пан дер, 1972) основывается на преимуществе простых рас над сложными.
Согласно Ван дер Планку, преимущества имеют расы с минимальным числом
"лишних", т. е. ненужных для поражения сорта, генов вирулентности. Однако, впо• следствие на многих примерах было продемонстрировано, что 'лишние" гены виру­
лентности могут и снижать, и повышать конкуре! ггоспособность клонов в популяции (
Martens. McKenae. 1973; Михайлова. 1996).
Анализ сезонной динамики расового состава в популяциях с различных но ус­
тойчивости сортов ячменя показал, что средняя способности вирулентности популяций •
с восприимчивого сорта Пиркка и сорта с высоким уровнем неспецифической устойчи­
вости Малахит возрастают от периода кущения до периода молочно-восковой спелости
( с 2,1 . до 4,5 и с 0,4 до 2,1, соответственно), однако, на сорте Малахит этот пока­
затель остается постоянно ниже чем на сорте Пиркка.
, .
D фазу кущения ячменя в исследованных популяциях преобладала раса О.которая,
по-видимому, обладает лучшей способностью выживания в сапротрофной стадии
онтогенеза. В течение вегетации проявляется разнонаправленное селектирующее влия­
ние Генотипа растения-хозяина. Н а сильно поражаемом сорте Пиркка к средине
вегетации преимущества получили сложные расы; они преобладали и к концу вегета­
ции (расы 103 и 111), Н а сорте Малахит в течение всей вегетации преобладала раса 0,
однако доля ее постепенно уменьшалась и к концу вегетации появились ранее не
встречавшиеся на этом сорте сложные расы (107,75).
Таким образом, на сильнопоражаемом сорте клоны с; "лишними" генами виру­
лентности (сложные расы) более конкурентоспособны и к концу вегетации преоблада- .
ют в популяции; на сорте с высоким уровнем неспецифнческой устойчивости в течение
всей вегетации преобладают простые расы.
Конкурентные взаимоотношения клонов анэ лизировали в лабораторных условиях
в модельных популяциях, составленных из двух , различающихся по вирулентности и
морфологии клонов гриба, суспензии которых смешивали и наносили на "газон" из
листьев различных сортов ячменя. После проявления симптомов болезни "газон"
"перепечатывали* на свежие листья ячменя. После нескольких пассажей проводили
реиэоляцию гриба и по числу изолятов с определенным морфологическим типом суди­
ли о преобладании того или иного клона.
Н а восприимчивых сортах Ида и Олимпиец после пятого пассажа сложная раса
110 полностью вытеснила расу 0; на слабопоражаемом сорте Подольский резкое
увеличение (до 7 0 % ) доли более сложной расы наблюдалось только после 8 пассажа.
Таким образом, во всех исследованных вариантах наиболее конкурентоспособными
оказались сложные расы, но на слабопоражаемых сортах скорость нарастания количе­
ства сложной расы значительно меньше, чем на сильнопоражаемых.
Изучение некоторых показателей агрессивности у простых и сложных рас патоге:
на на восприимчивых сортах Пиркка и Надя и слабопоражаемом сорте Истринский 3 .
показало, что в фазу колошения ячменя, такие показатели как, урожай спор на едини­
цу площади некроза и эффективность клонирования ( Э К ) (процент спор в суспензии,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
IS
способных вызвать заражение) у расы 0 были одинаковы на всех сортах, сложные
расы существенно различались по агрессивности на восприимчивых сортах, но на
слабопоражаемом сорте не отличаются друг от друга, за исключением расы 103 по
показателю Э К на сорте Истринский 3 (табл.6).
Таблица 6
Агрессивность простых и сложных рас P . teres к трем сортам ячменя
№ .
штамма
22
33
15
25
42
7
№
Число вос­
расы приимчивых
сортовдифферен­
циаторов
0
0
38 .
3
103
5
110
3
47
5
79
5
Пиркка
ЭК.%
2.1
8,6
6,0
7.7
8,2
4.5
Надя
число
спор на
мм2
30.0
20,0
50,0.
160,0
170,0
60.0
ЭК,%
1.5
11,5
4,7
7,2
7,0
3.5
Истринский 3
число
спор на
мм2
20.0
10,0
50,0
40.0
40.0
7.0
ЭК.%
1.7
.
6,8
1.5
4.3
5.3
число
спор на
мм
20,0
- .
10.0
10,0
10,0
Раса 0 на восприимчивых сортах имеет пониженную агрессивность по сравнению
со сложными. Видимо, поэтому, в процессе вегетации восприимчивых сортов, проис­
ходит вытеснение простых и накопление сложных рас. Таким образом, в популяциях
P . teres независимо от типа устойчивости сорта в начале вегетации преобладает раса 0.
Это может быть связано с лучшей способностью ее выживать в сапротрофной стадии.
Стабилизирующий отбор в системе P . teres - Hordeum vulgare - действует против
клонов с лишними генами вирулентности в сапротрофных условиях существования
паразита, а также на сортах с неспецифической устойчивостью.
2 . 4 . 3 . Влияние панмиксин на изменчивость популяций P . teres
Весной . 1986 г. на растительных остатках ячменя сорта Пиркка в учхозе
"Пушкинское" нами было отмечено массовое образование перитециев P . teres, 1 0 %
которых оказались фертильными. Сравнение состава конидиальной популяции патоге­
на, собранной на этом же поле летом 1985 г. и весенней аскоспоровой 1986 на расши­
ренном наборе из 15 дифференцирующих сортов, позволило установить значительные
различия изучаемого признака в аскоспоровой и конидиальной популяциях! В 3-х
случаях в аскоспоровой популяции произошла полная элиминация вирулентных к
сортам Максим, Тирас и к 27341 клопов, тогда как их представленность в кониди­
альной популяции была довольно высокой : 53,8; 69,2 и 44,7%, соответственно; и в
3-х случаях в аскоспоровой популяции значительно снизилась к ниентропия вирулент­
ных клонов к сортам W W 6579 , к 28142 и Таганай: с 8 8 , 8 до 5,2%, 76,9 до 5,0%
и 50,0 до 5,2 /о, соответственно.. Следовлгельно, во всех случаях, выявленные отличия
были связаны с исчезновением признака вирулентности, или со значительным умень-.
шением частоты встречаемости клонов с вирулентностью к определенным сортам
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
16
М1ЧГНИ. I акнм образом, как агамнан, так и полопай санротрофная стадии онтогенеза у
С. tries, яилянпся регулятором стабилизирующего отбора п популяции, при котором
происходит элиминация клонов с "лишней" вирулентностью.
'
2 , 5 . Изоляция. Если дляоблигатнмх иатогаюв зерновых, таких как виды ржав­
чины н мучнистая роса проблема ареалов популяций имеет историю в несколько
дегяшлешй, то в отношении сапротрофных патогенов и в том числе возбудителей
юльмиитоспорнозных пятнистостей ячменя, фактор изоляции не был исследован. Н
то же пр'-мя изучение этого фактора имеет не только теоретическое значение в объяс­
нении становления внутри- и межпопуляционной дифференцировки, но и большое
практическое значение в разработке стратегии размещения источников и доноров
устойчивости.
2.5.1. Сравнительная характеристика популяций P . teres. В наших ранних ис­
следованиях были установлены значительные различия по концентрации вирулентных
клонов к сортам-дифференциаторам и по частоте встречаемости рас в популяциях Р.
teres, паразитирующих на одних и тех же сортах ячменя в различных районах Нечер­
ноземной зоны Р Ф (Афчнасенко, 1978; Левитин, Лфанасечко, 1980). В последующие
годы было проведено сравнительное изучение популяций P . teres иа территории одной
области (Ленинградская обл. ), а также на территории Европейской. чястн России,
республик Прибалтики и Белоруссии, на территории Европы (Германия, Польша,
Чехия, Словакия) и Канады.
Доминирующими в районах Ленинградской обл. в 1979 - 1981 гг. оказались раз­
ные расы. Доля общих рас в популяциях редко превышала 50 /о, что, на наш взгляд,
является показателем низкого сходства изученных популяций.
Преобладающими в каждой исследованной популяции были клоны с различными
морфолого-культуральными признаками признаками. Например, в популяции из Мос­
ковской обл. преобладали клоны со снопообразными выростами мицелия в средине
колоши, в краснодарской, клоны выделяющие в среду красный пигмент и т.д. . Эти
данные свидетельствуют об отсутствии связи между изучаемыми популяциями.
Сравнительный анализ популяций Европы.(Чехии, Польши, Белоруссии и Рос­
сии) и популяции P . teres из Канады был проведен в 1991 г. на новом наборе из 12
сортов-дифференциаторов.
В изучаемых популяциях выявлено 56 фенотипов вирулентности. Чаше всего в
популяциях из России, Польши и Канады встречалась раса 0 0 0 0 (табл.7). Превали­
рующая в Жодино (Белоруссия) раса 1000 (частота встречаемости 7 0 , 7 % ) отсутство­
вала в остальных популяциях. Для каждой популяции были отмечены присущие только
ей расы патогена, которые в • большинстве своем были представлены
единичными
клонами. Полное отсутствие сходства выявлено при сравнении популяции из Чехии с
популяциями из Белоруссии, России и Польши ( т а б л . 8 ) . Эти различия связаны* с
превалированием в популяции из Чехии рас 0 3 0 0 и 0200, которые .отсутствовали в
перечисленных выше популяциях. Всего 2 клона из популяции Канады и Чехии имели
одинаковый фенотип (степень сходства 2 , 2 % ) . Примерно равная степень сходства -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
17
менее 4 0 /о, выявлена при сравнении популяции России с популяциямииз Белоруссии,
Польши и Канады, а также Польши и Белоруссии; 2 3 % общих рас выявлено при
сравнении популяций P . teres из Канады и Польши, Канады и Белоруссии (табл.
8).Таким образом, использование данного набора позволило выявить значительные
различия в изучаемых популяциях по фенотипическому составу. Раса 0300, превали­
рующая в популяции из Чехии, характеризуется вирулентностью к образцу к 8755 н
авирулентностью к остальным сортам-дифференциаторам, что условно можно соотне­
сти с расой 4, определяемой в предыдущие годы на наборе из 6 сортов-днфференциТаблица 7
Доминирующие фенотипы вирулентности в европейских и канадской популяци­
ях P . teres в 1991т.
Частота встречаемости (%) в популяциях из
Белоруссии
Канады
Чехии
Польши
19,3
0
31.4
0000
35,7
0
2.8
0100
7,1
1.1
9.6
0
2.8 .. .
0
0002
0
2100
0
21.4
1.1
2,2
0
0
0200
31.2
4000
1.1
0
0
7,1
0
0
6100
7.1
1.1
0
0
0300
0
43,7
0
0340
0
0
12,5
0
0
34.3
1000
0
11,8
0
2000
0
0
7,5
0
0
0
2002
Всего изуче­ 93
35
16
14
но клонов
Расы
России
35.0
0
15.0
0
0
0
0
0
0
0
0
15,0
20
аторов (вирулентна к к 875э и авирулентна к остальным, в том числе и к 4-м образ­
цам, входящим в новый набор). Представленность этой расы, в ранее изученных
популяциях России, была также редка. Таким образом, полученные различия, повидимому, не случайны, а - обусловлены различиями в сортименте возделываемых
ячменей и той или иной степенью изоляции.
Сравнение 11 популяций P . teres, проведенное в 1990-1991 гг. при подборе сортовдифференциаторов на 2 6 образцах ячменя, также показало значительные отличия час-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
IS
Таблица 8 '
Степень сходства европейских и канадской популяции P . teres в 1991 г. •
Сравниваемые попу­ Доля общих рас ( % ) Сравниваемые попу­
ляции
ляции •.
Канада и 11ольша
23,7
I (ольша и
Белоруссия
Канада и Чехия
2,2
Польша и Россия
Чехия и
Канада и
23.2
Белоруссия
Белоруссия
39,6
1Санада и Россия
Чехия и Россия
Польша и Чехия
0
Доля общих рас (%)
34,2
35.0
0
0
Россия и Белоруссия 34,2
. тоты вирулентных клонов к изучаемым образцам в различных популяциях (табл. 1).
В диссертационной рабс-е приведен сравнительный анализ 4 4 , изученных популяций
P . teres no признаку вирулентности к сортам-дифференциаторам, на основании кото­
рого сделано заключение об отсутствии взаимовлияний при формировании не только
удаленных, но и близко расположенных популяций P . teres .
С использованием, подобранного нами набора сортов-дифференциаторов, были под­
тверждены сведения о локальном распределении популяций P . teres в Ленинградской
обл. (Петрова, 1984), на Южном Урале (Кушниренко, 1987), в Азербайджане
(Тамразов, 1989), в Литве (Скурдянене, 1993), на Украине (Клименко, 1994).
2 . 6 . Сравнительная характеристика популяции С . sativus. Анализ популяций С.
sativus из 3-х районов Ленинградской обл. в 1982 и 1983 гг. по вирулентности к
набору и з пяти сортов - дифференциаторов показал отсутствие достоверных отличий
в оба' года исследований по изучаемым признакам в гатчинской, волосовской и бокситогорской популяциях (табл.9). Ранговые коэффициенты корреляции при сравнении
изученных популяций в оба года исследований были достоверными, что свидетельст­
вовало о сходстве рангов сортов-дифференциаторов. В то ж е время популяции патоге­
на собранные с сорта Надя в Псковской обл., а также в Иыгеве (Эстония) и Дотнуве
(Литва) существенно отличались по вирулентности к сортам-дифференциаторам .
Псковская и дотнувская популяции отличались по концентрации вирулентных клонов
к сорту Fort (td=3,38); псковская и йыгеваская на сортах Fort и Fox (ttl=3,69 и
6 , 9 9 , соответственно); дотнувская и йыгевасская на образце к 3 2 6 7 (ttJ=3,26) и сорте
Fox (td=7,89). Ранговые коэффициенты корреляции при сравнении 3-х исследованных
популяций были недостоверны, что говорит о значительных различиях в рангах сортов-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
19
Таблица 9
Характеристика популяций С. salivus в Ленинградской обл. но вирулентности к набору с*ц>тов-Д1ь1к|)с{)снцнаторовi (1982-1983 г.г.)
Популяции
Год
Число клонов вирулентных к тест-сортйм ( /о)
Средняя
виру­
лентность
Keystone
3267
Fort
Fox
Con­
quest
Глт'нщ*кия
44,4
40,7
18.5
59,2
2,18
1982
59.2
36,7
26,7
20,0
63.3
1.90
1983
43,3
48,7
43,6
35.9
51,3
2,46
Во досовская
1982
64,1
29,0
32.2
83,9
2.52
1983
51.6
51.6
23.3
23.3
73,3
1.94
1982
30,0
Бокситогор-скач
46,7
47.6
31,8
76,2
2,98
1983
54,8
57.1
56,8
37,2
90,2
2,90
1983
51,0 .
Псковская
56,9
25,0
37,5
93,8
2,48
1983
Дотнувскаи
62.5
30.4 .
23,7
33.9
39,0
1.68
1983
Иыгевасская
32.2
39.0
дифференциаторов. Таким образом, можно предположить, что популяции С. sativus
охватывают значительные по площади территории, и только географически отдален­
ные популяции ( с различным сортиментом возделываемых сортов) имеют разли­
чия в своей структуре.
Эти данные существенно отличаются от результатов анализа популяций P . teres.
Отсутствие различий в составе популяций С. sativus в Ленинградской обл., позво­
ляет предположить более широкий ареал популяций этого патогена, по сравнению с
P . teres.
И . В . Мироненко (1991) выявила высокую гетерогенность' популяций P . teres из
Ленинградской области ( Гатчинский и Пушкинский районы) и значительные разли­
чия по ПЦР-маркерам между ними. В Финляндии выявлено наличие локальных
субпопуляций P . teres, отличающихся по частоте определенных R A P D - профилей
(Kaminiovirta et al., 1995). Уникальные генотипы, выявленные также при помощи
R A P D - маркеров присутствовали в популяциях P . teres из Германии и Северной
Америки (Peever et al., 1993).
Существующие отличия в структуре отдаленных популяций P . teres и С ' sativus,
а также в близкорасположенных популяциях P . teres, на наш взгляд, связаны с раз­
личным сортиментом возде.\ываемых ячменей и отсутствием или незначительной долей
мигрантов из соседних популяций.
Работами Б. А. Хасанова (1992) и Л . А. Кашемировой (1995) показано нали­
чие конидий P . teres в нижних слоях тропосферы. Однако, по-видимому, распростра­
нение конидий P . teres воздушными потоками происходит только в периоды массового
развития болезни.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
20
Исследование возможности переноса инфекции от искусственно созданного очага,
с использованием морфологически маркированных штаммов P. teres показало, что
распространение конидий горизонтальными воздушными потоками на растояние более
20 м не происходит. Слабое горизонтальное распоространеы.е конидий связано с
биологаческими особенностями представителей видов рода Drechslera. В диссертации
>>Г>суждается комплекс факторов, обуславливающих слабую миграционную способность
конидий P. teres: особенности отделения конидий от конидиеносцев, скорость оседания
в воздухе, а также значение, мигрантов в дисбалансе фенотипического состава популя­
ций.
Выявленные нами закономерности в распределении популяций возбудителей сет­
чатой и темно-бурой пятнистостей ячменя имеют значение при выборе инокулюма для
создания инфекционных фонов и проведения отборов в гибридных популяциях, а
также для разработки стратегии размещения источников и доноров устойчивости при
создании устойчивых к этим патогенам сортов ячменя.
Глава 3. Устойчипсть ячменя к возбудители» сетчатой пятнистости. .
Создание коллекций источников устойчивости с.-х. культур различного происхо­
ждения является базовой работой при целенаправленной селекции устойчивых сортов.
Выявление аффективных источников специфической устойчивости к возбудителю
сетчатой пятнистости, включает следующие этапы: 1. Скрининг образцов ячменя в
лабораторных условиях с использованием синтетических или природных популяций
патогена; 2. Испытание выделившихся образцов на искусственном- инфекционном
фоне, с использованием в качестве инокулюма смеси популяций возбудителя из зоны
испытания; 3 . Характеристика эффективности устойчивости образцов, путем тестиро­
вания представительной. выборки клонов из различных географических популяций
патогена и экологического испытания источников устойчивости в.различных агрокли­
матических зонах.
По данной схеме изучена. устойчивость к возбудителю сетчатой пятнистости
более 6 0 0 0 сортов и образцов ячменя из 7 генцентров происхождения культуры,
районированных и перспективных для, районирования: сортов, новых поступлений в
коллекцию В И Р селекционного и коллекционного материала из С Н Г . и стран ближ­
него зарубежья и интродуцированных из Европы, С Ш А и Канады. Результаты
оценки представлены в 19 таблицах главы 4 и в 4-х таблицах приложения.
...
Исследование около 3 0 0 0 образцов коллекции ячменя В И Р из Абиссинского,
Восточноааиатского, Переднеазиатского, Средиземноморского, Центральноазиатского,
Европейско-Сибирского и Новосветского генетических центров происхождения (но И.
И. Вавилову позволило выделить 147 устойчивых (балл 1 и 1,2) и 295 относительно
устойчивых (балл 2) обраяцов (табл. 10).
ч
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
21
3.1. Эффективность источников устойчивости ячменя К различным попу­
ляциям P . teres. Обнаруженные нами отличия в структуре географических популя­
ций гриба по признаку вирулентности определяют вариабельность признака устой- .
чивости образцов ячменя в различных агроклиматических зонах. Для определе Таблица J0
Устойчивость к возбудителю сетчатой пятнистости образцов мировой коллекции ячменя
Гснцгитр
Всего
изучено
Число образцов с типами реакции m искус­
ственное заражение (баллы)
1; 1.2
2
3-4
10.3
5.3
84.4
8,7
2.9
5.0
3,5
2,6
3,8
13.5
13.5
13.4
Новосветским
301
877
310
320
800
77
263
7.1
3,8
5,7
77.8
83.6
81.6
89.4
93,6
90.5
Всего
2948
5,0
10.0
85.0
Абиссинский
Вссточноатмтскни
Передне азиате кий
Срг д»1»емцо,Ч1 >рск н It
Централыюачиатский
Елро11сйско-СиГ>ирский
ния эффективности устойчивости нами использован; показатель числа вирулентных К
испытуемым образцам клонов ( % ) в конкретных популяциях патогена. Этот показатель
изучали у более чем 300 образцов ячменя; выделившихся как устойчивые при иноку­
ляции популяциями гриба (одной или несколькими) или известных по данным литерату­
ры источников устойчивости. Выделено 8 6 образцов, среди которых высокоэффектив­
ные источники специфической устойчивости против большинства изученных популяций
P . teres и • высокоэффективные источники специфической устойчивости против конкрет­
ных популяций патогена.
'
Результаты многолетнего изучения устойчивости, некоторых образцов к различным
популяциям P . teres показали, что наиболее стабильные показатели можно констатиро­
вать у образца к 25275 (табл.11). В остальных случаях наблюдается наличие контра­
стных ' значений признака в зависимости от исследованной noin/ляции. Например в
большинстве популяций отсутствуют или выявлены единичные клоны вирулентные к
образцу к 9305, в то же время все клоны в популяции из Чехии (1991 г.) были
вирулентны к этому образцу, а в Германии (1990 г.) и Словакии (1991 г.) выявлено
33,3 и 22,1 вирулентных клонов, соответственно; устойчивость образца к 25273
эффективна ко всем изученным популяциям, кроме чешской (29,4 % вирулентных '
клонов), а образец к 25274 может быть эффективным источником устойчивости к 12
европейским и канадской
популциям, но в белорусской (Каменеик), чешской и
германской популяциях выявлено 17,5%, 2 0 , 6 % и 20,0 %
вирулентных клонов,
соответственно и т.д. >
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 11
Устойчивость образцов ячменя к разли'шым популяциям возбудителя
сетчатой пятнистости (1977-1991)
Год
P. teres
Леншн( .адская
1977
Число вирулентных клошиа к оораацгм ячменя ( N каталога В И Н )
25273
25274
21914
8755 .
25275
W2K2
M7I6
252В 3
9 (05
25284
21272
3.8
5.5
7,9
8.3
4.3
22.9
39.1
20.0
-"
11.8
13.4
16,6
-
45.8
0
-
4.7
И.1
5.5
0
29.4
0
-
0
10,0
0
0
16.6
0
0
-
5,3
•
-
4.8
1990
1.2
0
-
3.1
1994
0
0
19,4
11.1 .
МОСКОВСКАЯ
1977
6,2
6,4
42.1
.26,9
2,1
31.2
39,2
11,7
-
9,5
36,1
Горьковская
1977
3,9
3.8
15.1
5.9
2.9
16.8
29 2
3.9
0
2,9
10.8
Прискулкская
1977
5,3
7,9
20.4
22,5
11.3
23,7
40,5
17.1
-
2.4
20.6
КирОВСКаЯ
1980
-
-'
3.6
0
-
-
-'
-
-
-
Краснодарская
1980
-
15.4
3.1
•
-
-
-
6.0
13.8
7,0
7.0
-
2.8
5.3
2,6
9.8
6.8
5.0
1979
Чслибинскан
1982
•
-
-
11.5
6.8
1481
.
Витебский
1991
2.8
0
-
10,4
5.8
Каменецкая
1990
0
17,5
-•
16.6
0
Жоднкская
1991
0
0
0
9.5
0
Польская
1991
5.9
0
•
0
0
•
•
25.0
•
4.6
0
0
0
8.3
0
0
0
18.2
0
0
о
0
0
0
3 U
0
6.2
0
0
0
8.8
11.8
0
15.4
100
0
0
•
-
-
-
14.)
22.1
•
-
-
33.3
33.3
1991
29,4
Словацкая
1991
4.1
-
8.3
Германская -
1990
0
20.0
•
- ..
5.8
Мораигкяя '
1990
3.1
0
-
6Д-
0
28.6
•
Канадская
1994
0
0
69.2
8.3
0
32.0
0
18.1
1258
1485
698
14G1
1461
1361
5)1
12)2
нгелсл'ммшо
5,9
0
'
Чешская
клонов
0
82
20.6
Всегт»
.
:
.
'
-
-
46.1
0
357
S10
618
•
.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
23
Высокоэффективная устойчивость к различным поггуляциям P . teres является косвенным
показателем потенциальной способности сорта длительно сохранять устойчивость. П о видимому, наиболее перспективны для использования в селекции будут образцы с
незначительной флуктуацией концентрации вирулентных клонов во времени и в простран­
стве.
_ • • • . '
Таким образом,' впервые нами создана коллекция из 8 6 образцов ячменя, эффектив­
ность устойчивости которых охарактеризована по отношению к различным географиче­
ским популяциям P . teres. В диссертации приведены результаты экологического испы­
тания некоторых образцов коллекции в различных агроклиматических зонах.
Глава 4 . Генетический банк устойчивости ячменя к возбудителю сетчатой пят­
нистости
Для успешной селекции ячменя на устойчивость к P . teres необходимы генетически
охарактеризованные доноры устойчивости. Известно, что устойчивость к возбудителю
сетчатой пятнистости детерминирована как олигогенами (Mode, Shaller, 1958; Kliari,
Boyd, 1969; Selim et al., 1973; Bockelman et al., 1977; Лфанасеико, Кушниренко 1989),
так и полигенами (Arabi et al., 1990; Harabi et al., 1990). Использование олигогенов
является наиболее удобным и быстрым способом передачи признака устойчивости. К
началу наших исследований были выявлены 8 генов, детерминирующих устойчивость к
P . teres у сортов и образцов ячменя: Tifang - ген Rpt la, G1 9819 . Rpt lb, Rpt 2c, CI
7584 - Rpt 3d (Bockelman et al., 1977), Харбин - Pt 2, CI 4922 - Pt 2, Pt3 (Mode,
Schaller, 1958) и 2 необозначенных гена у образца CI 5791 (Khan, Boyd, 1969).
Обычно для проведения гибридологического анализа устойчивости используют
природную популяцию гриба или моноспоровые изоляты (определенные расы патогена).
Очевидно, что популяцию гриба возможно использовать, только после установления,
что все особи ее составляющие авирулентны к источнику устойчивости. Однако и в
этом случае использование смеси различных рас может привести к получению трудно
интерпретируемых данных, так как наши исследования показхли зависимость характера
наследования устойчивости от генотипа штамма P . teres.. •
С целью установления сходства или различия генетического контроля устойчиво­
сти у образцов ячмеия к штаммам гриба различного происхождения (Европа, Север­
ная • Америка, Австралия) и унификации генных символов нами была предпри
пята попытка проведения сравнительного генетического анализа устойчивости у 27
образцов ячменя. Всего генетическую детерминацию признака устойчивости изучали
у 34 устойчивых образцов (табл. 12). В качестве восприимчивых родителей в гибридо­
логический анализ были включены 6 сортов ; Пиркка," Надя, Красноуфимский 9 5 ,
Зазерский 8 5 , Гасцинец и Вежа.
. Для генетического анализа были использованы штаммы P . teres, выделенные на
пораженных листьев различных* сортов ячменя, собранных в разных географических
зонах. Инфекционный материал из Чехии нам был любезно предоставлен В. Минаржи
Таблица 12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
м
• Таблица 12
Образцы ячменя, включенные в гибридологический анализ устойчивости к P . teres
Происхождение
Образец
(№
каталога
BMP и С!)
25270
25282
25275
8755
19282
Разновидность
Образец
Происхождение
(№
каталога
Разновидность
pallidum .
pallidum
Hcficiene
nudum
pallidum
coelestc
ВИР и CI)
Rojo, 18725
Ogalilsu 18716
Psaknon 19736
6889
20130
Km 1192 21856
США
Джау-Сафедак
Маньчжурия
Маньчжурия
Эфиопия
Эфиопия
Маньчжурия
Средняя Ааил
Турция
Эфиопия
Чехословакия
rikotense
pallidum .
pallidum
nudum
duplinigrum
nutans -•
18474
9305
8721
Туркмения
Эфиопия
pallidum •
stendelii
20019
20921
Эфиопия
ФРГ
zeocritiii-^iiflciens
nigrinudum
Эфиопия
Канада
США
pallidum
nkoten/e
pallidum
США
pallidum
•
Канада
Канада
Abissinian
21849
21914
25274
stendelii
U02=L94
21272
29192 Diamona
25283.
CI 4922
CI 7584
Мексика
pallidum
nutans
pallidum
21217
CI 6388
CI 9820
Эфиопия
США
США
pallidum.
rikotense
defiriens
США
pallidum
CI 5809
США
pallidum
США
pallidum
- m
27743
Турция
Эфиопия
Эфиопия
Эфиопия
USA 7226-678 С Ш А
к 4306
8695
Эфиопия •
25273
Эфиопия
Tlaxcala
sJendclii
deficiens
dcfkiens
25078
Manchurian
4355
Тнфонг
18760
ковой, из Польши док. Я . Бутрымович из Канады док. А . Текаузом; штаммы из
С Ш А и Великобритании док. Б . Стеффенсоном; из Австралии док. Р . Лоугхманом.
4.1 Анализ гибридных популяций Fj • F2 и F ) от скрещивания устойчивых об­
разцов с восприимчивыми сортами.
Характер наследования ячменя к P . teres у гибридов первого поколения от скрещива­
ния устойчивых образцов и восприимчивых сортов зависел от ' генетической
среды, генотипа штамма возбудителя и в некоторых случаях (к 8755, к 25274, к
20921, к 20019. к 25273) от цитоплазмы восприимчивого родителя. Выявлено неполное
и полное доминирование признака устойчивости к P . teres.
Количество генов, детерминирующих устойчивость к P . teres определяли по харак­
теру расщепления по устойчивости к различным штаммам в гибридных популяциях F% и
F3 от скрещивания источников устойчивости с восприимчивыми сортами. При анализе
совпадений типов реакций растений гибридной популяции F2 на инокуляцию разными
штаммами в рамках одного эксперимента учитывали реакцию одного и того же расте­
ния на инокуляцию разными штаммами, а затем подбирали гипотезу наличия общих
»еноа, детерминирующих устойчивость к данным штаммам. Теоретически ожидаемое
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
25-
(т.о.) количество растений с совпадением реакций устойчивости ( у / у ) , восприимчиво­
сти ( в / в ) , а также количество растений устойчивых к первому штамму и восприимчи­
вых ко второму ( у / в ) и наоборот восприимчивых к первому и устойчивых ко второму
( в / у ) было расчитано нами при анализе i-енотипов в F ; а зависимости от количества
выявляемых генов, контролирующих устойчивость к каждому штамму.
В качестве примера приведем фактические данные расщепления в Fj OT скрещива­
ния образца к 25273 с восприимчивыми сортами (табл. 13), В большинстве случаев
(фактическое
расщепление по устойчивости к
штаммам P. teres соответствовало
моногенному (3 : 1).
Расщепление, интерпретируемое как диггнное выявлено при
инокуляции штаммами 85-53-1 и л1.
Реакции растений к белорусскому (Км4), австралийскому (27-36) и английскому
( U K 80-12) штаммам в прямых и обратных скрещиваниях образца к 25273 с сортом
Вежа полностью совпадали, из чего можно было заключить, что устойчивость к ним
детерминирована 1 доминантным геном ( Л ) .
Один и тот же ген детерминирует устойчивость к американским (85-53-1 м 8428-1), чешскому ( в12) и белорусскому (ж12) штаммам (табл. 14). При ,;»том, выпиле­
ны дополнительный доминантный ген,
при инокуляции штаммом 85-53-1 (В) и
рецессивный ген к штамму в12 (с). Несовпадения типов реакций растений к белорус­
скому штамму жЗ и английскому U K 80-12 позволило предположить наличие двух
различных генов, детерминирующих устойчивость к этим штаммам. Поскольку устойчи­
вость к штамму U K 80-12 контролируется геном А , то предполагаем наличие гена В,
контролирующего устойчивость к штамму ж З .
Таким образом, только в одном случае к штамму жЗ устойчивость детерминирова­
на геном отличным от общего гена, контролирующего устойчивость ко всем штаммам
патогена.
.
Предполагаемый генотип устойчивости к P . teres образца к 25273: ЛЛВВсс.
.<
В диссертации приведены аналогичные сведения по каждому из 27, изученных та­
ким образом, образцов ячменя. Проведенный анализ показал наличие сложной системы
генетического контроля признака. У каждого образца выявлено от 2-х до 5-и генов,
контролирующих устойчивость к P . teres. При изучении 238 комбинаций штамм гибридная популяция выявлено . 3 группы образцов, у которых устойчивость детермини­
руется одним общим геном:
1- против всех изученных штаммов гриба и дополнительными генами : к 8695, к
21272, к 25078, к 21217. Км 1192. Тифанг. Ogalitsu,
Psaknon. CI 9820, CI 4922 ;
CI 7584, CI 5401. CI 5809,
2- ко всем кроме одного из изученных штаммов: к 4306, к 29192, к 2527 5,
25273, к 20019, CI 739;
к
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 13
Расщепление по устойчивости в гибридной популяции F} от прямых и обратных
скрещиваний образца к 25273 с восприимчивыми сортами при инокуляции различ­
ными штаммами P . teres
Комбинация скре'ЦИНания
Вежа X к 25273
Штамм
Км4
Соотношение
растений
фактические
4 6 : 10
к 25273 к Вежа
Км4
50:10
г'
Км 4
96 : 20
к 25273 х Вежа
27-36
43 : 10
Вежа х к 25273
27-36
42 : 10
£
27-36
UK 80.12
85 : 20
43 : 12
ж12
34 .- И
в12
85-53-1
84-28-1
71 : 10
76:4
56: 16
UK 80.12
32 : И
жЗ
30 : 14
л!
ж4
ж4
ж4
л1
92-46
89: 3
47 : 2
279 •. 20
326 : 22
127 : 19
108 : 35
92-128
29 : 12
84-28-1
43: 5
'
•
Вежа х к 25273
к 25273 х Вежа
>
Гасцннец х к 2 5 2 7 3
к 25273 х Гасцннец
Заморский 85 х к 25273
к 25273 х Зааерскни 85
Г
к 25273 х Зааерскнй 85
•
устийчнпых
Р > 0,05 при х 2 < 3.84
и
штц.иимчнных
теоретнче* пн
ма
3 1
13 3
3 1
13 3
13 3
3 1
3 1
13 3
3 J
13 3
3 1
3 1
13 3
3 1
13 3
13 3
15 1
3 1
13 3
3 1
13 3
3 1
9 7
15 1
15 1
15 1
15 1
1) 3
3:1
13: 3
3:1
13 : 3
13: 3
*'
ожидае­
'
.'•
1.52
0,03
2.22
0.17
0.17
3,72
1,06 ••
0,00
1.01
0,08
1.97
0,30 .
0.34
0.01
0.96
2,18
0,21
0.30
0,57
0,01
1.32 .
1.09
2,54 '
1,47
0.39 .
0.09
0,00
3.15
0,02
3.07
0.39
2,98
2.19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 14
Анализ совпадений типов реакций растений гибридной популяции F2 от скрещивания
образца к 25273 с восприимчивыми сортами на инокуляцию различными штаммами
P. teres
Комбинация
скрещивания
Штамм
, .
Предпо­
лагаемый
генотип
устойчи­
вости .
Количество растений устойчивых (у) и
восприимчивых (в) при попарном срав­
нении штаммов
фактическое
к 25273 х
Вежа
Гасцинец х
к 25273
X1
теоретически
у/у
в/в
у/»
•/у
у/)
в/я
у/»
»/)•
69
3
7
1
51
3
9.
1
2.43
85-53-1
в!2
АЛВВ
85-53-1
84-28-1
ААВВ
АЛ
55
2
14
0
12
1
У
0
1.42
85-53-1.
ж12
ААВВ
АЛ
33
3
8
0
12
1
3
0
0.03
Км4
27-36
АЛ
АЛ
31
9
0
0
3
1
0
0
0.13
Км4 '
UK80-12
АЛ
АЛ
36
10
0
0
3
1
0
0
0.25
27-36:
UK80-12
АЛ
АЛ
28
9
0
0
3
1
0
0
0,01
жЗ
UK80-12
ВВ
АЛ
27
8
3
4
9
3
3
1
4.22
ААсс •
Р > 0,05.при.х г < 7.81
3 - в различных соотношениях от количества изученных штаммов: к 25274, к
20921, к 20130, к 6 3 8 8 , к 21272.
В большинстве случаев одни и те же гены осуществляют. контроль устойчивости
против штаммов с различных ' континентов, за исключением образна, к 25274 и к
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2»
20019, устойчивость первого к австралийскому, а второго к американскому штаммам
была детерминирована другими генами отличными от таковых к европейским штаммам.
По-видимому, множественность генов устойчивости хозяина, также как
и генов
вирулентности патогенов явление универсальное, являющееся результатом длительной
коэволюции и сбалансированности полиморфизма устойчивости хозяина и вирулентности
патогена. Выявляемые при помощи различных штаммов дополнительные гены, относятся
к числу утративших свою эффективность против большинства особей, составляющих
популяцию, .ю сохранивших ее против определенной части. Результаты наших исследо­
ваний объясняют различия, существующих в литературе данных о числе генов устойчи­
вости у одних и тех же образцов в условиях различных популяций патогена. Среди
таких спорных образцов и, использованные нами в генетическом анализе, образны: О
5791 (к 25273) (Buchannon, 1961; КЬап. Воу.1. 1971), CI 9819 (к 25274) (Bjarko,
1979; Bockelman ct al., 1977; Khan, Boyd, 1969). По-видимому, нет необходимости
подтверждать, либо опровергать, полученные различными авторами данные о числе
генов устойчивости у того или иного образца, так как этот показатель будет зависеть от
качественного состава инокулюма, использованного в анализе. В то же время, следует
иметь в виду, что эффективными против всех особей составляющих популяцию патогена
будут один или 2 гена
и поскольку эти гены, как показали н.нии исследования,
являются в большинстве случаев универсальна эффективными против различных
-.популяций, возможно интерполировать данные об их числе, в местные селекционные
программы для планирования и проведения отборов.
4 . 2 . Пул генов устойчивости ячменя к P . teres. Показателем идентичности
генов, детерминирующтих устойчивость у различных образцов служит отсутствие
расщепления по устойчивости в F2 от их диаллельных скрещиваний, и наоборот,
наличие расщепления свидетельствует о различии генетического контроля признака
устойчивости у изучаемых образцов.
В диссертации приведены результаты анализа расщеплений по устойчивости в 610
комбинациях штамм-гибридная популяция, на основании которого выявлены образны с
тождественными и различными генами, детерминирующими устойчивость к P . teres.
Учитывая эти данные, а также сведения о количестве генов, контролирующих устойчи­
вость к патогену 11 уже существующие обозначения, генам устойчивости 27 образцов
ячменя были присвоены символы (табл.15). Обо»начение"Х" (доминантный ген) или"х"
(рецессивный) свидетельствует о недостаточном фактическом материале для присвоения
символов данных! генам. Всего, на основании данных гибридологического анализа мы
можем констатировать наличие 4 6 генов, детерминирующих устойчивость к P. teres у 27
образцов, 38 из которых определены нами впервые.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 13
Генотипы устойчивости 27 оСрозиов ячменя
• (.'о[1То<и>|>а инм
к
к
к
к
25275
2527)
8695
25274
к -1 !П6
к 29192
к 20019
к 21272
к 25078
к 20921
к 6889
к 21217
К м 1192
П 7584
IVikntm
к 8721
П 739
1 И((1«НГ
П
5809
а 4чгг
к 25282
к 19282
к 21914. к 21849
к 9505
П 5401
П 6'88
«8755
С"имп...\м 1ГМПВ , лси'|»\шнн|»уинцич угтпичииппь
к Р. lerc»
R|.i 1>>. 14 5. Pi 11.,и 12
R|.t 11.. 14 И . [Л 14
Pi ft. Pi J. P i 15
R|.i П., R|.i 2c. ,.| 17. pt 18
Pi 6, P i IV, ,,i 20. ( .i 21
Pi 6, pi 22. |.i 25
11 24. И 25. ( 1 26. M i 27
Pi 19. Pi 28. Pt 29. pi 51). ,,i 11
P i 32. Pi 5). P i 54, ,,< 35
14 15. Pi 24. „ i 14
Pt 58. Pt 59. ,,t 40
P i 41, Pt 42
Pt 43, Pi 44, ( .l 45
Rj.1 U R r i к ( y . Pt 15
R|.i 2c , Pi 8, i
Pi 5
Pt 15. X . и 17
RPi la. Pi 26, X . *
P i 15. Pi 15. x
Pi 2. Pt 1
Pt 2. Pi 3
Pi 2
Pi 9
Pt 10
R(it 11.. X . x
Pt 8. X
P i 6 (Pt 13)
1
Глава 5 . Создание исходного материала для селекции устоичикых к
P . teres сортов ячменя
• Образцы , являющиеся носителями эффективных, в условиях России, генов устой­
чивости к P. teres, в ' большинстве своем представлены аборигенными ячменями из
древнейших очагов эволюции и 'значительно уступают по урожайности и другим селекци­
онным признакам районированным продуктивным'сортам.
В задачу наших исследований входило создание устойчивого к воабудителю сет­
чатой пятнистости исходного материала для селекции, в том числе и методами биотехно'логии .
5.1 Создание бзккросснмх линий' ячменя. Предпосылкой для создания баккроссных линий явилось наличие коллекции генетически охарактеризованных доноров
устойчивости ячменя к возбудителю сематой пятнистости. Для передачи признака
устойчивости к ' Р с teres продуктивным сортам ячменя провели серию непрерывных и
прерывистых бэккроссов, и отобрали наиболее перспективные по устойчивости (оценка •
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
JO
лабораторных условиях) и агрономическим показателям линии ( опенка в поле):'[*2ВС] к
21849 х Надя (Pt 9) - 6 линий, F 2 BC 3 Надя х к 21849 (Pt 9) - 23 линии, ~F2BC,
Белогорский х к 21849 ( P t 9 ) - 6 линий, F2BC2 Белогорский х к 21849 (Pt 9 ) - 6
линий, F 2 BC, к 25078 х Надя (Pt 32, Pt 33) - И линий, F 2 BC, к 25078 х Пиркка
( P t 32, Pt 33) - 8 линий. Эти линии, а также линии И Д О . Кушниренко (F^ BC3),
созданные им с использованием образцов из нашей коллекции доноров устойчивости к
19282 , к 25282 ( P t 2 ) . к 8721 (Pt 5), к 9305 (Pt 10).~к 25275 (Rpt l b . Pt 5), к
25274 (Rpt !Ь, Rpt 2с) и восприимчивых реккурентных родителей- сортов Красноуфимский 95, Одесский 3 6 и Ильмен, после проведенных нами отборов в лаборатории, были
испытаны в различных агроклиматических зонах: С З Н И И С Х (Ленинградскаяобл.),
И И И Ц Р И З (Московская обл.) , Приморский Н И И С Х , Узбекский Н И И зерна,
Стендская и Приекульская селекционно-опытные станции (Латвия) .
Как правило, с каждым последующим бэккроссом тип реакции смещался к проме­
жуточному ( от " - 2 , 3 " , до " + 2 , 3 ) . При этом спектр различных реакций устойчивости
наблюдался как внутри одной расщепляющейся линии, так и между нерасщепляющимися
линиями , полученными от одной комбинации скрещиваний, что связано, по-видимому, с
кумулятивным действием генов. Выделившиеся по устойчивости линии, по-видимому,
объединяют если не все, то несколько генов устойчивости, используемого донора.
И Д О . Кушниренко (1987) в условиях Челябинской обл. были выявлены наиболее
продуктивные линии, приближающиеся и даже превышающие по урожайное ги реккурентные сорта. Наиболее перспективные по устойчивости к P . teres и продуктивности
линии включены в мировую коллекцию В И Р , с присвоением им номеров каталога .
5.2 Создание исходного материала устойчивого к возбудителю сетчатой пятни­
стости методами биотехнологии. Целесообразность . селекции in vitro связана с
значительным ускорением создания новых форм растений, которые могут быть использо­
ваны н как исходный материал для селекции и, непосредственно, как улучшенный, по
определенным признакам, коммерческий сорт.
. . . .
Известно, что гриб P . teres продуцирует 3 неспецифнческнх токсина, которые имеют
существенное значение при патогенезе. В соответсвие с договором о двухстороннем
сотрудничестве и при непосредственном участии доктора Р. Хунольда, на базе В И З Р и
института фитопатологии в Ашерслебене, нами были проведены исследования по
селекции ка\лусов 7 восприимчивых сортов ячменя; Надя, Пиркка, Зазгрскнй 85,
Белогорский, Фемина, Дорина и Саломэ и устойчивого образца к 25275 на селективной
среде с использованием частично очищенных токсинов P . teres. Инициацию каллусов
пронодили из незрелых зародышей ячменя, которые после 2-х пассажей (через 30 суток
каждый) чл среде M S (Murashige, Skoog, 1962) с. добавлением' 2 мг/л 2,41) переносили
на среду содержащую 200 и 3 0 0 % от исходной культуральной жидкости концентрацию
токсических метаболитов P . teres. Частичную очистку токсинов проводили по методике
Sineit-^aril.Peterson (1977).
_....'
Реакция каллусов всех изученных сортов на действие токсинов P. teres была оди­
наковой: калчугы темнели и масса их увеличивалась незначительно по сравнению с
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
•И
контролем
. Максимальное увеличение средней массы одного каллуса после 2-х
плссажей на токсинсодержащей среде ( более чем в 2,5 раза по сравнению с контро­
лем) отмечено у устойчивого сорта к 25275, что свидетельствует об отсутствии его
чувствительности к токсину. Нарастание средней массы каллусов после пассажей на
токсин-содержащей среде происходит, в основном, за счет отдельных каллусных линий,
отличающихся повышенной толерантностью к токсину. Такие линии обнаружены как
среди каллусов восприимчивых генотипов, гак и устойчивого к P . teres образца к
25275. Наибольшие различия между опытными и контрольными вариантами наблюда­
лись у сорта Дорина в оба года исследования, а также у сортов Зазерскнн 85, 11адя и
Велогорский.
После двухкратного (30 + 30 суток) пассирования на среде с токсинами кон­
трольные и опытные растения переносили на среду для регенерации ( M S 4- 0,Э мг/л
П У К и 1,0 м г / л Б Л П ) и помещали в светоустановку при постоянном освещении
лампами дневного света с интенсивностью 3000 люкс.
Число регенерирующих каллусов в большинстве случаев было меньше после селек­
ции на токсин-содержащей среде, по сравнению с контролем и варьировало от 0,8 /о у
сорта Надя до 3,2 /о у сорта Саломэ, в контроле 13,5 и 3,5 /о , соответственно.
:
Значительное увеличение устойчивости к токсину и патогену "линий Rj после 2-х
кратной селекции по сравнению с растениями-донорами (р= 0,05) отмечено для 2 2 , 9 %
растений по сравнению с 4,7 /о растений в контроле.
В R2 выявлено расщепление по устойчивости к P.' teres внутри каждой исследо­
ванной семьи, за исключением семей S14 и S19, при инокуляции их смесью изолятов из
Белоруссии.
Таким образом, селекция на токсин-содержащей среде приводит к повышению
устойчивости к патогену в поколении R j , а наличие расщепления по устойчивости и
самоопыленных семьях свидетельствует о появлении качесвенно нового, генетически
детерминированного признака
Использование селективных сред для селекции устойчивых к P . teres каллусов яч­
меня эффективнее, чем выявление устойчивых сомаклональных вариантов в культуре in
vitro. В последнем случае частота растений-регенерантов с повышенной устойчивостью к
патогену в R2, при изучении 7 сортов (Golden Promise, Disaa, Роланд, Mamie. Одесский
115, Фемина и Саломэ) в зависимости от сорта составляла от 4,0 до 8,3 /о.
Основным недостатком обоих методов селекции является Низкая регенерационная
способность ячменя в культуре in vitro. Злаковые и в том числе ячмень, являются
традиционно "трудными* культурами в условиях in vitro.
•«
Основными факторами, влияющими' на эффективность каллусогенеза и регенера­
ции, являются генотип доноров эчеплантов, природа эксплантов, условия вырашнпанчя
растений и культивирования ЭКСПЛАНТОВ.
• Подбором ^оптимальной среды, содержащей
макросоли по Л* 6 (Chu et Л.,
1975), микроэлементы и хелат железа по M S (Murashige,, Skoosj, 1962), аспарагин.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
м
Глутамин, мио-инозитол - 250мг/л, дрожжевой экстракт - 300 мг/л, мальтозу - 25
г/л, 2,4,5-Т - 2,5 мг/л, К Ф С . sativus - 5 мл/л, агар - 8 г / л , PJ { 5,8 - 6,0, а так-t.e
оптимальной стадии развития незрелого зародыша (0,7-1,5 мм с прозрачным - полупро­
зрачным щитком и серо-белой непрозрачной осевой частью) удалось получить высокую
эффективность выхода эмбриогенных каллусов у
13 изученных сортов ячменя (от
4 5 . 5 % у линии к 21849 до 100% у сорта Golden Promise). 11олученные результаты
значительно превосходят имеющиеся в литературе сведения об эффективности эмбрио­
генеза в .;ультуре незрелых зародышей ячменя. Элементом новизны является замена
сахарозы на мальтозу и включение К Ф С. sativus, а также использование оптимальной
стадии развития незрелого зародыша. Включение в среду К Ф С. sativus было обуслов­
лено результатами предварительных опытов, в которых
невысокие концентрации
токсина оказывали стимулирующее действие на рост каллусной массы, что может быть
обусловлено тем, что токсин С. sativus - гельминтоспорол, по химической структур и
физиологическому действию подобен гиббереловой кислоте. На технологию повышения
выхода эмбриогенных каллусов ячменя получен патент Р Ф .
Глава 6. Заключение. Территориальное размещение генов устойчивости яч­
мени к возбудителю сетчатой пятнистости и рекомендации для практической
селекции
Стратегия территориального размещения генов устойчивости ячменя к P.. teres су­
щественно отличается от существующих программ, использования мозаики генов
устойчивости в пределах обширных ареалов популяций ржавчинных и мучнисто-росяных
грибов и
базируется на сведениях о пространственном распределении популяций
патогена и об эффективности генов в конкретных популяциях возбудителя.,
Установленный нами факт отсутствия взаимовлияния при формировании не только
отдаленных , но и близко расположенных популяций P . teres, определяет принцип
территориального размещения генов устойчивости: использование как мозаики генов
устойчивости, так и одного эффективного гена на большой территории ( рис.3). В
последнем случае необходимы организационные мероприятия, исключающие занос
инфекции из возможных очагов (аналогичные генотипы ячменя с преодаленной устойчи­
востью) с посевным материалом. По-видимому, в первую очередь на Европейской
части С Н Г должны быть реализованы селекционные программы с использованием
различных, но одинаково эффективных во всех исследованных регионах генов устойчи­
вости. Такие программы будут являться гарантией предотвращения возможного заноса
инфекции с семенным материалом. Несколько генов, предлагаемых для включения в
селекцию и обозначенных на карте в одной географической точке дает селекционеру
возможность выбора донора с подходящими для зоны характеристиками, а также
необходимую базу при создании исходного материала д^я своевременных сортосмен.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8^ Рис. 3. Территориальное размещение генов устойчивости
ячменя к возбудителю сетчатой пятнистости
. с.?р« lb.R*t 2c,Pt 6.Pt
Rpt lb.Rpt 2c.Pt 10Л
.Rpt5,Pt9,ft8 У
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
. Узко локальное распределение популяций P . teres
ивлиется причиной различной
аффективпси-ти устойчивости у источников и доноров. В различных, не связанных
между собой популяциях, могут отсутствовать или встречаться с довольно высокой
частотой клоны, вирулентные к определенным донорам устойчивости. Возможность
использования таких доноров в селекции проблематична, так как потеря устойчивости
может произойти не за счет миграции, а за счет изменения частоты клонов с компле­
ментарными генами вирулентности вследствие распространения устойчивого сорта на
больших территориях. Очевидно, что при возможности случайных флуктуации частот
клонов с данной вирулентностью в других популяциях, где эта вирулентность является
"лишней" возможно
быстрое накопление этих клонов в условиях их селективного
преимущества. В то же время, нам не известен тот критический порог частоты виру­
лентности, после которого происходит нарастание болезни и "гибель" гена устойчивости,
гак как в иедигри районированных сортов ячменя отсутствуют эффективные гены
устойчивости к P . teres.
Для другой группы образцов характерна ситуация, когда во всех исследованных
популяциях либо отсутствуют, либо встречаются с низкой частотой клоны к ним
вирулентные. К этой группе относятся , например, образцы: к 25273, к 25274, к
25275, к 21849, CI 6 3 8 8 , CI 4797 и CI 9 8 2 0 . Такие источники представлян.т
наибольший интерес для селекции, так как эффективная устойчивость к различным
популяциям патогена является косвенным показателем потенциальной способиости сорта
длительно сохранять устойчивость. К образцам этой группы, как правило, наблюдают­
ся незначительные флуктуации частот вирулентных клонов во времени.
В диссертации приведены сведения о возможности использования определенных
источников и доноров устойчивости ячменя к возбудителю сетчатой пятнистости для
Северо-Западного, Центрального и Волго-Вятского районов Нечерноземной аоиы, а
также для Краснодарского края, Южного Урала, Приморья, респуб шк [ 1рибалтнки,
Пелоруссии, Узбекистана и Азербайджана, а также Чехии, Словакии и Германии..
ВЫВОДЫ
1. Разработаны методы выявления внутрипопулншшнного полиморфизма возбуди­
телей сетчатой и темно-бурой пятнистостей ячменя но признакам вирулентности, а
также методы лабораторной и полевой оценки устойчивости ячменя к P.: teres и методы
проведения гибридологического анализа устойчивости ячменя к P. teres с одновремен­
ным испо »ьэооз)в1см штаммов гриба различного происхождения.
2. Нестабильность признаков у клоповых культур P . teres и С. salivus, проявляет­
ся п вг.де выщепления различных фенотипов вирулентности и популяциях "субклонов;
различное соотношение доминирующих и вькцпняннинхея фенотипов записи г <п
ичмгнпд китовой культурм. Одним и J возможных путем )ве\нченин стабильности
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
клоповых культур С. sativus по определенным признакам может быть селекция с
использованием протопластов гриба, полученных из кончиков гиф.
3. Создан международный набор сортов -дифференциаторов для анализа популяций
возбудителя сетчатой пятнистости состоящий из 12 образцов ячменя: к 25282, к 19282,
к 8755, к 20019. С1 4207, С1 739. Тифанг. к 29192. к 25275, к 25273. CI 9820. к
25274. Показана их высокая дифференцирующая способность и возможность использо­
вания для сравнительного анализа популяций P. teres в Европе. Подобран региональный
ьабор (Северо-Запад России) сортов-дифференциаторов для анализа популяций
возбудителя темно-бурой пягнистости листьев ячменя, состоящий нэ 5 сортов: к 3267,
Fort (к 18505), Keystone ( к 19304), Fox (к 19182). Conquest (к 19810).
4. Генетический анализ устойчивости к P. teres сортов-дифференциаторов показал
наличие тождественных генов у образцов к 25275, к 25273 и к 25274 - ген Rpt lb;
у сорта Тифанг и образца к 20019 - ген Pt 26. Поскольку тождественные гены
находятся в комбинациях с другими генами, детерминирующими устойчивость к
возбудителю сетчатой пягнистости, то выявленные различия в структуре географиче­
ских популяций патогена связаны с различной частотой комбинаций комплементарных
генов вирулентности.
5. В периоды max и min численности популяций Р, teres происходят изменения в
доминировании определенных фенотипов вирулентности. При максимальной численно.
сти наиболее конкурентоспособными и вследствие этого доминирующими в 4-х изу­
ченных популяциях патогена, обитающих на сильно восприимчивом сорте Пиркка в
различных районах Ленинградской обл. являлись определенные и различные по слож­
ности расы; в периоды низкой численности, во всех исследованных популяциях доми­
нирующими были расы либо не выявленные, либо обнаруженные с меньшей частотой
в годы максимального развития болезни. В годы неблагоприятные для развития болез­
ни спектр рас шире, чем в годы с сильным развитием сетчатой пятнистости.
6. Стабилизирующий отбор в системе Н. vuJgare - P. teres действует против
клонов с 'лишними* генами вирулентности в сапротрофнон агамной и половой стадии
существования паразита. На разных по уровню неспецифической устойчивости сортах
идет разнонаправленный отбор клонов по признаку вирулентности. На восприимчивых
сортах ячменя к концу вегетации накапливаются сложные расы, на сортах с высоким
уровнем неспецифической устойчивости в течение всей вегетации доминируют простые
расы.
.
.
7. Сравнительный анализ географических . популяций возбудителей сетчатой и
темно-бурой пятнистостей ячменя по признаку вирулентности к наборам, сортовдифференциаторов и к устойчивым сортам и образцам ячменя, а также по морфологокультуральным признакам выявил очаговое распределение популяции \', teres в про­
странстве. Наличие изоляции, связанной с биологическими особенностями гриба и, в
том числе, миграционными возможностями обуславливает отсутствие взаимовлияния
при формировании отдаленных и близко расположенных (в пределах одной области)
популяций P. teres; изоляция усиливает межпопуляционную диффергицирояку, возки-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
36
камодую в том числе и аа счет разнонаправленного влиннин на формирование популя­
ций патогена генотипов восприимчивых сортов ячменя.
Популяции С. sativus занимают более широкий чем популяции P . teres ареал: не
обнаружено существенных отличий в структуре популяций возбудителя темно-бурой
пятнистости , обитающих на территории Ленинградской области, в то же время
географически отдаленные популяции отличались по вирулентности к набору сортов
дифференциаторов.
&. Разработана схема выявления эффективных источников специфической устой­
чивости к возбудителю сетчатой пятнистости, включающая следующие этапы:
- скрининг образцов ячменя в лабораторных условиях с использованием синтети­
ческих или природных популяций патогена;
- испытание выделившихся образцов на искусственном инфекционном фоне, с ис­
пользованием в качестве инокулюма смеси популяций возбудителя из зоны испытания;
- характеристика эффективности устойчивости образцов, путем тестирования
представительной выборки клонов из различных географических популяций патогена и
экологического испытания источников устойчивости в различных • агроклиматических
зонах.
По данной схеме изучена устойчивость к возбудителю сетчатой пятнистости
более 6 0 0 0 сортов и образцов ячменя из Абиссинского, Восточноаэиатского, Переднеазиатского, Средиземноморского, Центральноаэиатского и Новосветского генцентроа
происхождения культуры,. районированных и перспективных для районирования
сортов, новых поступлений в
коллекцию В И Р селекционного и коллекционного
материала из С Н Г и стран ближнего зарубежья и интродуцированных из Еврипы,
С Ш А и Канады. Впервые в С Н Г создана коллекция из 8 6 образцов ячменя, эффек­
тивность устойчивости которых охарактеризована по отношению к различным геогра­
фическим популяциям P . teres.
9. Впервые, с одновременным использованием штаммов различного происхожде­
ния (Европа, С Ш А , Канада, Австралия), проведен сравнительный гибридологиче­
ский анализ устойчивости к возбудителю сетчатой пятнистости 27 образцов ячменя.
Характер наследования ячменя к P . teres в гибридах первого поколения от
скрещивания устойчивых образцов и восприимчивых сортов зависел от штамма возбу­
дителя и в некоторых случаях от цитоплазмы восприимчивого родителя. Выявлено
неполное и полное доминирование признака устойчивости к P . teies.
10. Выявлен сложный генетический контроль устойчивости ячменя к возбудителю
сетчатой пятнистости: у каждого изученного образца выделено от 2-х до 5-и m i t e , '
дгтерминирукицих устойчивости к P . teres. Результаты сравнительного анализа tuuoH
реакций растений к различным штаммам патогена показали наличие эффектнннот m w
против всех или большинства штаммов P . teres. Выделены 3 группы образцов, устой­
чивости которых детерминирована одним общим геном:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
J7
'
1- Против всех изученных штаммов Г[)пба и допо.\нительными генами : к 8695, к
21272, к 25078, к 21217. Км 1192, Тифанг. 0«a!itsu. Cl 7584, CI 5401, CI 5809,
Psaknon, CI 9820, Cl 4922 ;
2- ко всем кроме одного из изученных штаммов: к 4306, к 29192, к 25275, к
25273, к 20019, CI 739;
3- в различных соотношениях от количества изученных штаммов: к 25274, к
20921, к 20130, к 6388, к 21272.
В большинстве случаев одни и те же гены осуществляют контроль устойчивости
против штаммов с различных континентов, за исключением образца к 25274 и к
20019, устойчивость первого к австралийскому, а второго к американскому штам­
мам была детерминирована другими генами отличными от таковых к европейским
штаммам. .
''
11. Пул генов (генетический банк) устойчивости к P. teres состоит из 46 генов,
3 8 из которых выявлены нами впервые. 13 из 38 генов, детерминируют устойчивость
изученных образцов к отдельным штаммам и , следовательно, относятся к числу
частично утративших эффективность. На основании данных о количестве, тождест­
венности и различиях генов, контролирующих устойчивость к различным штаммам Р.
teres присвоены символы генам 2 7 образцов ячменя, эффективность которых охарак­
теризована по отношению к различным популяциям P. teres.
12.. Методом реккурентной селекции созданы линии ячменя с генами Pt 2, Rpt
Id и Rpt 2c, Rpt lb и Pt 5, Pt 9, Pt 10, Pt 32 и Pt 33, на основе продуктивных
сортов Надя, Белогорский, Красноуфимский 95, Пиркка, Одесский 36, Ильмен. 10-и
линиям, выделившимся по устойчивости при экологических испытаниях в различных
агрокли.иатических зонах и продуктивности присвоены номера каталога В И Р .
13. Разработана технология получения устойчивых к P. teres форм ячменя in
vitro, включающая приемы, обеспечивающие индукцию • высокоэмбриогенного каллуса
из незрелых зародышей ячменя и селекцию на токсинсодержащих средах. Получены
самоопыленные линии ячменя сортов Фемина и Саломэ с повышенной устойчивостью
к токсинам и патогену после селекции на токсинсодержащих средах и устойчивые
сомаклональные варианты (R2) без селекции на селективных средах сортов Golden
Premis, Дисса, Роланд, Mamie, Одесский 115.
. 14. Обоснована стратегия территориального размещения генов устойчивости яч­
меня, основанная на данных о пространственном распределении популяций возбудителя
сетчатой пятнистости и эффективности генов устойчивости к различным популяциям
паразита. Предлагается использование как мозаики генов устойчивости, так.и одного
эффективного гена на большой территории. Для селекционных учреждении Европгйской.части С Н Г и Приморья, а также Узбекистана, Азербайджана, Чехии, Словакия
и Германии предложены доноры с эффективными генами устойчивости. "
'
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
38
Список основных работ, опубликованных Но теме диссертации
Афанасчко О.С., Левитин М . М . , Михайлова Л . А . Методы изучения виру­
лентности и агрессивности возбудителя сетчатого гельминтоспориоза ячменя / / Микол. и фитопатол..- 1976.- т. 10, вып. 5.- с. 433-436.
Афанасенко О . С . , Трофимовская А . Я . Устойчивость' сортов ячменя к возбуди­
телю сетчатого гельминтоспориоза / / Труды В И З Р . - 1976).- вып. 49.- с. 45-48.
, Афаьасенко О . С . Лабораторный метод опенки устойчивости сортообразцов яч­
меня к возбудителю сетчатого гельминтоспориоза// С.-х. биолотя,- 1977.- т.12, №
2.-с. 297-299.
Афанасенко О . С . Изучение устойчивости ячменя к возбудителю сетчатого гель­
минтоспориоза в контролируемых условиях// Труды по прикладной ботанике, генети­
ке и селекции.- 1977.- т. 58, вып. 3.'- с. 120-123.
Афанасенко О.С.
Изучение структуры популяций возбудителя сетчатой пятни­
стости ячменя по признаку вирулентности в связи с селекцией устойчивых сортов:
Лвтореф. канд. д и с , Л . -1978.-20 с.
Афанасенко О . С , Левитин М . М . Структура популяций возбудителя сетчатой
пятнистости ячменя по признаку вирулентности Сообщение 1. Идентификация рас / /
Микол. и фитопатол.- 1979.- т. 13, вып. 3 . - с.230-234.
Афанасенко О . С . , Левитин М . М . Структура популяций возбудителя сетчатой
пятнистости ячменя по признаку вирулентности. Сообщение 2. Распространенность
рас / / Микол. и фитопатол.- 1979.- т. 13, вып. 6.- с. 385-388.
Левитин М . М . , Афанасенко О . С . Структура популяций возбудителя сетчатой •
пятнистости ячменя по признаку вирулентности. Сообщение 3. Локальность популя­
ций / / Микол. и фитопатол.- 1980.- т. 14, вып. 2.- с. 130-132.
" О
Афанасенко О . С , Трофимовская А.Я. Дифференциация мировой коллекции яч­
меня по устойчивости к возбудителю сетчатой пятнистости / / В сб.: I 1роблемы и
пути повышения устойчивости растений к болезням и экстремальным условиям среды
в связи с задачами селекции.- Л . , 1981.- с. 48-52.
••.••••>
Гусева К.А., Петрова А . П . , Афанасенко О . С , Коновалова Г . С Инфекционные
фоны к возбудителям мучнистой росы и'сетчагои пятнистости ячменя д\я отбора
источников устойчивости / / В сб. : Проблемы и пути 'повышении устойчивости
растений к болезням и экстремальным условиям среды в сняш г задачами селекции. Л . , 1981.-с. 53-56.
Афанасенко О . С . Вирулентность ленинградской популяции возбудителя сетчатой
пятнистости ячменя / / (>к1лл. В И З Р . - 1980.- вып. 47.- с. 8-Ю.
'
Экспресс -методы диагностики устойчивости растений к болезням. Методические
указания /Сост. Гусева 11.11., 'Михайлова Л . А . , Громова 1).П.,Л Степанова Т. В.,
Колобаен В.Л., Патрикеева М.В., Лфанаши.о О . С , Чуштна О К . , Парп-аше О.Л.,
Л , В И З Р , 1980.- 27 с.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
39
Методические указания по изучении) изменчивости популяций фитопатогенных
грибов / Сост. Левитин М . М . , Михайлова Л . Л . Лфанасенко О . С . Л . , В И З Р , 1981.55 с.
Лфанасенко О . С , Трофимовская Л . Я . Источники устойчивости к сетчатой пят­
нистости ячменя// Т р В И З Р . - Устойчивые к болезням сорта сельскохозяйственных
растений в условиях концентрации н специализации производства. -1981.- с. 22-29.
Михайлова Л . Л . , Одинцова И.Р., Лфанасенко О . С . Генетика взаимоотношений
паразита и растения-хозяина / / В кн. "Методы экспериментальной микологии".
Справочник. Киев, "Наукова думка", 1982.- с. 358- 375.
Лфанасенко О . С , Коновалова Г . С , Мироненко И.В., Петрова Л . И . Изучение
популяций возбудителя сетчатой пятнистости ячменя и генетических механизмов их
изменчивости / / Тез. I V съезда ВОГиС им. Н . И . Вавилова. Кипгенев, 1-5 февраля.
1 9 8 2 - с. 2 8 3 .
.
.
.
.
Лфанасенко О . С , Левитин М.М., Мироненко И.В. Конкурентоспособность рас
в популяциях Drechslera teres / / В кн. "Изменчивость фитопатогенных микроорганиз­
мов" М . . 1 9 8 3 . - с. 135-144.
.,
Трофимовская Л.Я., Лфанасенко О . С , Левитин М . М . Источники устойчиво­
сти ячменя к возбудители» сетчатой пятнистости (Drechslera teres) / / Доклады
В Л С Х Ы И Л - 1983.'- № 3'.- с 19-21.
Кушниренко И . Ю . , Лфанасенко О . С . Изучение устойчивости соргообразцов яч­
меня к возбудители» сетчатой пятнистости на Южном Урале / / Сиб. вестник с.-х.
науки.- 1984,- № 3.- с. 37-40.
Левитин М . М . . П е т р о в а А . Н . , Лфанасенко О . С . Сравнительное изучение попу­
ляции Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoem. no признаку вирулентности / / Микол. и
фитопатол.- 1985.- т. 19, вып. 2.- с. 154-158.
Левитин М . М . , Лфанасенко О . С , Кушниренко И . Ю . Генотипический состав
популяций возбудителя, сетчатой пятнистости ячменя на Южном Урале / / Сиб.
вестник с.-х. наки,- 1986.- № 5.- с. 40-43.
Методические указания по диагностике и методам полевой оценки устойчивости
ячменя к возбудителям пятнистостей листьев/ сост. Лфанасенко О . С , Л . , В И З Р ,
1987.- 2 0 с.
Гузева Л . И . , Лфанасенко О . С . Роль смешанных посевов ячменя в снижении
вредоносности сетчатой пятнистости / / В сб.: Защита с.-х. растений в условиях
применения интенсивных технологий.- Рига. 1987.-с.151-152.
Лфанасенко О . С , Кушниренко И . Ю . Наследование устойчивости к возбудите­
лю сетчатой пятнистости у некоторых сортов я ч м е н я / / Генетика.- 1989.- т. 2 5 , Wt
П . - с . 1994-2000.
Лфанасенко О . С , Коновалова Г . С , Войлоков Л . В . . Воронова М . С . Проблема
дифференциации популяций возбудителя сетчатой пятнистости я ч м е н я / / Сб. научн.
тр. ВИЗР.-Теоретические основы иммунитета растений к болезням.- Л.,1988.- с. 3 9 4 5 .
•
•
"
•
•
-
•
-
•
•
.
•
•
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
40
Лфанасенко О . С . , Гуаева Л . И . Сортосмеси. ячменя и их апидемиологаческое
значение / / Сб. научн. тр. ВИЗР.-Теоретическне основы иммунитета растений к
болезням.- Л . . 1988.- с. 94-101.
Каталог мировой коллекции В И Р / Сост. Григорьев М . Ф . , Лукьянова М.В., Си­
доров А.А., Эммерих Э.Д., Лфанасенко О.С., Кушниренко И . Ю . , Никитина Н.Д.,
Терентьева И.А..Л-. В И Р . вып. 517, Ячмень , 1989.- 119 с.
Лфанасенко О.С., Кушниренко И . Ю . ' Генетика доноров устойчивости ячменя к
возбудителю сетчатой пятнистости / / Tag,-Bet., Akad. Landwirtsch.-Wiss. D D R , Berlin,
1 9 8 8 . - V . 2 7 1 . - s . 275-278.
Гусева Н . Н . , Лфанасенко О.С., Гузева Л . И . . Сортосмеси ячменя и их эпидемио­
логическое значение / / Tag.-Ber., Akad. Landwirtsch.-Wiss. D D R , Beilin ,1988.- V.
271.- ..- 2 8 9 - 2 9 2 .
.Guseva N . N . , Mikhajlova L.A., Afanasenko O.S., Tyryshkin L.G. Principles.-• and
methods for differentiation of phytopathogenic fungus populations / / Tag.-Ber., Akad.
Landwrtsch-Wiss. DDR, Berlin ,1988.-V. 271.-s. 229-230.
Тырышкин Л.Г., Лфанасенко О . С . Протопласты Bipolaris sorokiniana (Sacc. in
Sorok.)Shoem: получение, регенерация и реакция на облучение ультрафиолетовыми лучами
/ / Сельскохозяйственная биология.- 1989.- № 3 . - с. 71-73.
Лфанасенко О.С., Хунольд Р . Использование селективной • среды для отбора ус­
тойчивых к токсинам Drechslera teres каллусов ячменя / / Труды I X ' Всесоюзного
совещания но иммунитету растений к болезням и вредителям., Минск, 1991.- с. 2 0 6 207.
Гусева Н.Н., Зарубина М . В . , Лфанасенко О С , Чупцова О . Ы , Патрикеева М.В.,
Тимофеев И . Л . Повышение устойчивости сортов с.-х. культур к болезням и стрессовым
воздействиям при интенсивных технологиях возделывания • / / Сельскохозяйственная
биология.- 1990.- № 5.- с. 126-133.
Методические указания по повышению регенерационной способности каллусной
культуры незрелых зародышей пшеницы и ячменя/Сост. Тырьппкин Л . Г.,' Лфанасенко
1
О . С . . Козырева О.Г. Л . , В И Р , 1 9 9 1 - 15 с.
. Munold R., Harlleb H-, Afanasenko О . Resistance against Drechslera teres (Sacc.)
Shoem. in progenies of in vitro selected callus derived plants of barley (I fordeum vulgare L.)
/ / J . Phytopath.- 1992., V . 1 3 5 - p. 8 9 - 9 8 .
Тырышкин Л.Г., Шевченко Д . Н . , Лфанасенко О . С . Поиск и создание доноров
устойчивости пшеницы и ячменя к корневым гнилям и листовым ияпшстостям / / Мат.
К Всесоюзного Спв. "Иэо|-енные линии и генетические коллекции", Моноснбирск, 1993.-
с. 30-33.
ryryshkin L.G., Shevthenko D.N., Afanasenko O S . Somaclonal variation in barley
(I lordrum vulgare L.) for diseases resistance / / II International <onference "Biotechnology
St-PetersbuV^", 1994.- p. 106!
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Afanasenko O.S., Hartleb H., Guseva N . N . , Minarikova, Janosheva M. A set of
differentials to characterize populations of Pyrenophora teres Drechs. for international use / / J.
P h y t o p a t h . - 1 9 9 5 - V . 1 4 3 . - p . 501-507.
Тырышкин Л.Г., Афанасенко. О.С., Шевченко Д . Н . , Хунольд Р . Эффективная
методика получения эмбриогенных каллусов и регенерантов в культуре незрелых
зародышей «чменя / / Сб. научн. трудов В И З Р. Современная биотехнология в решении
проблем защиты растений, Санкт-Петербург, 1995.- с. 116-130.
Афанасенко О.С., Хартлеб X . , Гусева Н . Н . , Минаржикова В., Яношева М . Ме­
ждународный набор сортов-дифференциаторов популяций зозбудителя сетчатой пятнисто­
сти ячменя / / Микол. и фитопатол.- 1995.- т. 2 8 , вып. 4.- с. 34-42.
Afanasenko О . , Zubkovich A., Makarova I. Gene bank of barley resistance to net
blotch / / Plant Science.- 1994.- V. VXXXI.- N 7-10.- p. 75-78.
Афанасенко О . С . Характеристика устойчивости некоторых сортообразиов ячменя к
различным популяциям возбудителя сетчатой пятнистости Pyrenophora teres (Died.)
Drechsler f. sp. t e r e s / / Микол. и фитопатол. - 1995.- т. 2 9 , вып. 4.- с. 27-32.
Afanasenko О . Development of the strategy in barley breeding for resistjnce to net *
blotch / / In : "Adaptation in Plant Breeding " X I V E U C A R P I A Congress. Jyvrskylr,
1995, Finland, July 31-August 4, 1995.- p. 43.
Afanasenko O., Hartleb H . Comparative studies of European and Canadian populations
of Pyrenophora teres f. sp. teres Drechs. / / P r o c . of International Symposium "75 years of
prfytopathologkal and resistance research at Aschersleben" 12-16 June, 1995, Aschersleben,
Germany, 1995.- p. 285-287.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа