АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА РАЗВИТИЕ ВОЗБУДИТЕЛЯ МУЧНИСТОЙ РОСЫ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ И ОЦЕНКА ВРЕДОНОСНОСТИ БОЛЕЗНИ

Рассмотрены факторы, влияющие на интенсивность поражения яровой мягкой пшеницы возбудителем мучнистой росы (генетически обусловленная устойчивость сортообразцов, происхождение, ботанические особенности -высота растений, продуктивная и общая кустистость, плотность опушения листьев), элементный состав листьев, семенной материал.

В настоящее время мучнистая роса зерновых культур превратилась в опасную болезнь пшеницы не только в районах с достаточно влажным климатом, но и стала все чаще встречаться в более засушливых климатических зонах (Лебедева Т.В., 2011). Возбудитель мучнистой росы пшеницы - Blumeria graminis (DC) Speer. - облигатный, узкоспециализированный паразит, который поражает преимущественно молодые активно вегетирующие ткани листьев и листовых влагалищ. Характерные симптомы болезни - формирование на обеих сторонах листовых пластинок белого паутинистого налета в виде выпуклых подушечек различной величины, которые впоследствии часто сливаются и темнеют (Лебедева Т.В., 2012).

Изменение климата приводит к возрастанию эпифитотийной опасности многих возбудителей болезней пшеницы, и в том числе - мучнистой росы. Потери урожая пшеницы при поражении возбудителем болезни могут достигать более 50% (Колесников Л.Е., Власова Э.А., Колесникова Ю.Р., 2009; Колесников Л.Е., Павлова М.Н., Рыхлова К.В., 2013).

Один из эффективных и экологически чистых методов защиты растений - селекционно-генетический, позволяющий существенно снизить вредоносность и распространенность болезни. Среди сортов яровой мягкой пшеницы мало сортообразцов, обладающих устойчивостью к возбудителю мучнистой росы. Создание сортов пшеницы, обладающих устойчивостью к болезни - это сложный и трудоемкий процесс, успех которого зависит от многих факторов и в том числе - от используемого в селекции исходного материала и правильно подобранных методов фитопатологического анализа генетического разнообразия р. Triticum L. (Афанасенко О.С., Левитин М.М., Михайлова Л.А., Колобаев В.А., Гагкаева Т.Ю., 2000).

Целью настоящей работы является изучение комплекса факторов, влияющих на развитие возбудителя мучнистой росы яровой мягкой пшеницы и оценка вредоносности болезни.

Место проведения работы - кафедра защиты и карантина растений СПбГАУ, опытное поле Пушкинских лабораторий ВНИИР им. Н.И. Вавилова.

Объект исследования - яровая мягкая пшеница Triticum aestivum L. Сорта и линии пшеницы были предоставлены для изучения отделом генетических ресурсов пшениц ВНИИР им. Н.И. Вавилова (зав. отд. д.б.н. О.П. Митрофановой, в.н.с. Е.В. Зуевым). Элементный состав листьев пшеницы был изучен в лаборатории водной и промышленной экотоксикологии при научно-исследовательском институте Гигиены, профпатологии и экологии человека Федерального медико-биологического агентства (НИИГПЭЧ ФМБА России).

Опыты выполнены в агроэкологических условиях Северо-Западного региона РФ на естественном инфекционном фоне (2011 - 2012 гг.). Для оценки влияния на элементы структуры урожая в 2012 г. интенсивности развития болезней предшествующего периода (2011 г.) на опытном поле ВИРа были высеяны образцы пшеницы с использованием семенного материала (зерен), полученного от  образцов с симптомами развития возбудителей листовых инфекций и без них.

При изучении показателей структуры урожая яровой пшеницы проанализированы результаты по продуктивной и общей кустистости, высоте растений, длине колоса, количеству колосков в колосе, количеству зерен в колосе и массе 1000 зерен. В качестве основных показателей учета развития возбудителя мучнистой росы использовали: развитие болезни, число и площадь пятен с налетом, тип реакции. Агротехнические приемы возделывания яровой мягкой пшеницы, методы исследования структуры урожая образцов, методики фитопатологического анализа, оценки вредоносности возбудителей болезней  приведены в работах (Колесникова Ю.Р., Колесников Л.Е., 2012; Зуев Е.В., Колесников Л.Е., Колесникова Ю.Р., 2012).

Элементный состав листьев был определен методом масс-спектрального анализа на масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой ICP-MS 7700 x Agilent. Аналитическая концентрация элементов определялась по среднему значению пяти параллельных измерений концентрации, рассчитанному с использованием программного обеспечения ICP-MS «MassHunter», при относительном стандартном отклонении, не превышающем 5 %.

По многолетним данным фитосанитарного мониторинга яровой мягкой пшеницы выявлена тенденция усиления интенсивности поражения сортов и линий пшеницы возбудителем мучнистой росы, начиная с 2001 г. (Рисунок 1).

При обследовании коллекции яровой мягкой пшеницы в 2011 г. (505 образцов) выявлено только 4,5% сортов и линий с отсутствием симптомов патогенеза: Bonanza, к-48507, Chull, к-22060, Nadadores, к-45399 и др. Минимальной степенью развития болезни (Rм=1%) отличались 5% образцов: Grandin, к-62518; Ф-Грекум, к- 30138;  ГДС-34,  к-32082;  Apex,  к-33252;  Selpek,  к-52351;  Imbros,  к-63475.  Данная группа образцов характеризовалась наличием на флаговой и предфлаговой листовой поверхности числа пятен с налетом Nм=3,36±0,45 шт.; площадью пятен Sм=3,61±2,07 мм2, типом реакции Tм=2,71±0,29, расчетным развитием болезни Rф.м.=2,4±1,73%. По данным 2012 г. из 466 изученных образцов пшеницы не выявлено развития болезни на 11,5% сортах и линиях: Shu Wan 29 Hao, и-618105; Shu Wan 761, и-618102; Jin Chun 2 Hao, и-618111; Алмакен, и-619862 и др.

Увеличение развития возбудителя мучнистой росы на 1% приводило к снижению высоты растений на 0,31%, длины колоса – на 0,19%, площади листа - на 0,39%. Увеличение развития болезни на 1% на восприимчивом сорте Альбидум 29, к-60906 (Sп.м. =14,13мм2; Т=4) приводило к экономическим потерям Yп.э. = 0,0078 руб (в пересчете на 1 растение). При плотности посева 350 растений на 1 м2   - 2,73 руб/м2. Увеличение развития болезни на 1% на умеренно-устойчивом сорте Grandin, к-62518 (Sп.м. =0,78мм2; Т=2) определяло экономические потери на 1 растение: Yп.э. = 0,0025 руб. При плотности посева 350 растений на 1 м2 - 0,875 руб/м2.

Образцы пшеницы, полученные в 2012 г. из зерен растений, на которых в 2011 г. были обнаружены симптомы развития листовых инфекций (250 образцов), отличались разнонаправленным изменением интенсивности развития возбудителя мучнистой росы по отношению к контролю – растения получены из зерен пшеницы без симптомов патогенеза. Тенденция увеличения интенсивности поражения растений выявлена по показателям: развития болезни - 46,7% образцов; по числу пятен с налетом на лист - 52,6%; по площади пятен – 48,1%; по типу реакции – 37,3%.

Выявлено снижение развития болезни с возрастанием высоты растений и увеличением общей, продуктивной кустистости образцов. Отмечено возрастание значений площади подушечек возбудителя мучнистой росы и типа реакции с ростом значений плотности опушения и длины волосков. Распространѐнность видов тли и повреждение листьев личинками пьявицы снижались с увеличением степени поражения образцов.

При исследовании различий в элементном составе образцов пшеницы с отсутствием симптомов патогенеза и образцов, характеризующихся сильным развитием болезни (более 50%) было проанализировано содержание 19 химических элементов в листьях (без признаков поражения).

Таблица 1 Элементный статус устойчивых и восприимчивых к мучнистой росе образцов мягкой пшеницы. 2012 г.

Группа сортов	Стат. показатель	Na, мкг/г	Mg, мкг/г	Al, нг/г	К, мкг/г	Са, мкг/г	V, нг/г	Cr, нг/г	Mn, нг/г	Fe, мкг/г
Устойчивые образцы	Среднее	49,65	1453,78	51,72	18147,85	5400,73	0,08	0,12	52,19	94,10
	Ст. ошибка	8,81	170,69	19,07	959,63	1500,14	0,02	0,02	15,75	13,20
	95%-дов. интервал	32,38	1119,22	14,34	16266,97	2460,45	0,04	0,08	21,31	68,22
		66,92	1788,34	89,09	20028,73	8341,00	0,12	0,16	83,07	119,98
Восприимчивые образцы	Среднее	115,14	1799,13	51,81	14011,50	6370,60	0,13	0,22	49,31	113,66
	Ст. ошибка	13,79	496,73	13,54	1157,88	1514,34	0,04	0,04	15,09	16,02
	95%-дов. интервал	88,11	825,53	25,26	11742,05	3402,49	0,05	0,14	19,74	82,26
		142,16	2772,72	78,35	16260,00	9338,71	0,20	0,30	78,88	145,07

Группа сортов	Стат. показатель	Co, нг/г	Cu, нг/г	Ni, нг/г	Zn, нг/г	Se, нг/г	Sr, нг/г	Mo, нг/г	Ba, нг/г	Pb, нг/г	Sb, нг/г
Устойчивые образецы	Среднее	0,02	7,82	1,15	18,33	0,03	57,89	1,90	75,05	0,23	0,02
	Ст. ошибка	0,01	0,76	0,41	2,62	0,00	16,15	0,51	22,86	0,05	0,01
	95%-дов. интервал	0,01	6,33	0,35	13,19	0,02	26,24	0,91	30,24	0,13	0,00
		0,03	9,31	1,94	23,47	0,04	89,53	2,89	119,86	0,32	0,03
Восприимчивые образецы	Среднее	0,02	3,26	1,22	18,61	0,01	62,55	0,81	65,81	0,30	0,02
	Ст. ошибка	0,01	0,46	0,63	3,42	0,01	17,15	0,30	18,03	0,14	0,02
	95%-дов. интервал	0,01	2,35	0,00	11,91	-0,01	28,94	0,22	30,46	0,02	-0,01
		0,04	4,17	2,46	25,31	0,04	96,16	1,40	101,16	0,59	0,05

Устойчивые к болезням образцы, в отличие от восприимчивых, характеризовались меньшим содержанием в листьях Na (на 56,9%), но большим - К (на 29,5%) и Сu (на 139,9%). Натрий совместно с калием и другими микроэлементами отвечает в растениях за поддержание тургора клеток, а чем выше осмотическое давление у одних сортов по сравнению с другими при одинаковых условиях, тем устойчивее должны быть такие формы к паразитическим грибам (согласно хемотронической теории иммунитета растений). Медь – очень важный микроэлемент для физиологии растений. Некоторые соединения меди являются микроудобрениями, другие – входят в состав химических средств защиты растений, обладающих фунгицидными свойствами (медный купорос, хлорокись меди и бордоская жидкость).

Резюмируя вышеизложенное, следует отметить, что на интенсивность развития возбудителя мучнистой росы пшеницы оказывает влияние комплекс факторов. Помимо метеорологических факторов, на патогенез влияет генетически обусловленная устойчивость сортообразцов, их происхождение, ботанические особенности (высота растений, продуктивная и общая кустистость, плотность опушения листьев), элементный состав листьев, семенной материал. При этом вредоносность вредных фитофагов пшеницы снижается с увеличением интенсивности поражения листьев болезнью.

Результаты работы могут быть использованы в селекционной и фитопатологической практике при создании сортов пшеницы, обладающих устойчивостью к возбудителю мучнистой росы.

 

Список литературы

1.     Афанасенко О.С., Левитин М.М., Михайлова Л.А., Колобаев  В.А., Гагкаева  Т.Ю. Иммунологические основы селекции зерновых культур и картофеля на устойчивость к болезням. //Вестник защиты растений. - 2000. -№ 1. - С. 3.

2.     Зуев Е.В., Колесников Л.Е., Колесникова Ю.Р. Анализ коллекции яровой мягкой пшеницы по селекционно-ценным признакам и устойчивости к болезням в условиях Северо-Запада РФ. // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. СПб: СПбГАУ.- № 28.- 2012.- С.37-42.

3.     Лебедева Т.В. Фитопатологический и генетический анализ устойчивости к мучнистой росе образцов Triticum aestivum L. и Triticum persicum Vav. из коллекции ВИР. // Тр. по прикладной ботанике, генетике и селекции / Всерос. науч.-исслед. ин-т растениеводства им. Н. И. Вавилова. - Санкт-Петербург.- 2011.- Т. 168. - С. 89-95.

4.     Лебедева Т.В. Мониторинг состава популяции Blumeria graminis f. sp. tritici Golovin в Ленинградской области. Соврем. проблемы иммунитета растений к вред. организмам / Рос. акад. с.-х. наук [и др.]. - Санкт- Петербург.- 2012. - С. 145-147.

5.     Колесников Л.Е., Власова Э.А., Колесникова Ю.Р. Влияние природно-климатических факторов на динамику патогенеза возбудителей болезней пшеницы.//Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. -2009. - № 2. - С. 19-22.

6.     Колесников Л.Е., Павлова М.Н., Рыхлова К.В. Влияние возбудителей болезней листьев на урожайность и экономическую эффективность возделывания  яровой пшеницы. //  Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2013. - С. 19.

7.     Колесникова Ю.Р., Колесников Л.Е. Продуктивность яровой мягкой пшеницы и ее ограничение возбудителями болезней листьев. //Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - СПб: СПбГАУ.- № 27.- 2012. - С. 60-67.