Проведена апробация кондуктометрического метода оценки устойчивости яровой пшеницы к обыкновенной корневой гнили злаков на 10 сортах; установлено достоверное совпадение результатов оценки толерантности (устойчивости) биофизическим методом с интегральными физиологическими, фитопатологическими и морфометрическими методами оценки и показателями урожайности культуры.
Ключевые слова: устойчивость, кондуктометрический метод, обыкновенная корневая гниль, яровая пшеница.
The approbation of conductometric method of resistance assessment of spring wheat towards common root rot for ten breeds of spring wheat was carried out. Valid similarity of results of resistance assessment and of crop yield, obtained by biophysical method, with the results, obtained by integral physiological, phytopathological and morphometric assessment methods, was documented.
Key words: resistance, conductometric method, common root rot, spring wheat.
Устойчивость растений к стрессу — это сложный признак, который закреплен генетически и проявляется лишь при действии стрессора. Уровень устойчивости сортов к обыкновенной гнили определяется их реакцией на патологический процесс и токсины возбудителя болезни Bipolaris sorokiniana Schoem., среди которых выделены гельминтоспорал, прегельминтоспорол, виктоксинин и другие [1, 2, 3].
Агрономическую устойчивость сорта к болезни выявляют в вегетационно-полевых опытах. Такие опыты позволяют оценить потери урожайности сортом в зависимости от инфекционной нагрузки, но достаточно длительны и трудоемки. Биологическую устойчивость сорта к болезни оценивают по изменению физиологических, биохимических и биофизических процессов в ранние фазы вегетации растений, пользуясь прямыми и косвенными методами. Инструментальные методы экспрессны, особенно при постановке экспериментов с инфекционными фонами в камерах искусственного климата, поэтому имеют более высокую по сравнению с прямыми методами производительность труда. Кондуктометрический метод, которым мы оценивали устойчивость сортов, обладает всеми вышеперечисленными достоинствами инструментальных методов.
Цель данной работы — доказать, что кондуктометрический метод адекватно общепринятым методам определяет биологическую устойчивость сортов яровой пшеницы к обыкновенной гнили и позволяет ранжировать сорта по степени устойчивости к болезни.
Методика исследований
Опыты с искусственным инфицированием яровой пшеницы проводили в течение ряда лет в лабораторных условиях, выращивая растения 10 сортов в установке искусственного климата по методике, подробно изложенной в [4]. В фазе 2-3 листьев у зараженных растений оценивали диагностические параметры: биофизические (электропроводность, удельная электропроводность), морфометрические (длину ростков и корней), физиологические (биомассу ростков и корней), а также определяли всхожесть, индекс развития болезни по видимым симптомам поражения и распространенность болезни. Для кондуктометрических измерений использовали цифровые измерители L,C,R,Е 7-8, Е 7-12 и кондуктометр лабораторный КЛ-С-1.
Вегетационно-полевые опыты с инфекционной нагрузкой проводили в течение 3 лет на биополигоне СибФТИ в сосудах без дна. Сорта яровой пшеницы доводили до зерновой продуктивности.
Результаты исследований
Апробация кондуктометрического метода на 10 сортах яровой пшеницы сибирской селекции выявила их различную реакцию на внедрение в проросток возбудителя болезни. После заражения и распространения по межклетникам грибных токсинов состояние клеток лабильно менялось у сорта Удача: электропроводность клеток возрастала до 71,1±9,5 мСм против 54,8±7,0 в контроле. На 13-36 % менялась электропроводность вытяжек листьев у сортов Новосибирская 15, Новосибирская 29 и Легенда. Нарушение биофизических процессов в клетках 10 сортов пшеницы соответствовало снижению биометрических параметров проростков с r= -0,664, биомассы с r= -0,71, всхожести с r= -0,9 и повышению индекса развития болезни с r=0,69.
Кластерный анализ 8 сортов, для которых опыт повторяли 4 раза, сгруппировал в кластер слабо толерантных (малоустойчивых) к болезни сортов Полюшко, Удачу, Новосибирскую 31 и Новосибирскую 29. У остальных сортов (Новосибирская 89, Новосибирская 15, Обская 14, Александрина) реакция на заболевание существенно отличалась от данного кластера, особенно у сорта Обская 14. При этом в листьях зараженных проростков сортов Новосибирская 15 и Удача удельная электропроводность (УЭП) изменялась на 24-36 % по сравнению с контролем, а у относительно устойчивого сорта Обская 14 лишь на 14,4 %.
В полевых условиях под влиянием инфицирования внутриклеточные процессы в листьях значительно менялись у сорта Новосибирская 29, у которого электропроводность увеличивалась на 36 %. Меньшие изменения наблюдались у сортов Новосибирской 31 и Полюшко (рис. 2). У сорта Обская 14 в ответ на биотический стресс электропроводность протоплазмы возрастала на 13 %. Биофизическое состояние заболевших растений (показатель УЭП) соответствовало физиологическому и фитопатологическому состоянию сортов. Например, с индексом развития болезни УЭП клеточных мембран коррелировала с r = 0,85±0,007 и d= 0,72 (коэффициент детерминации). Сильнее других на инфекционный фон В. sorokiniana отреагировал сорт Новосибирская 29.
Рис. 2. Биофизическое состояние сортов яровой пшеницы на инфекционном фоне в вегетационно-полевом опыте (фаза колошения)
Далее восприимчивость к инфекции уменьшалась в ряду: Новосибирская 31→Полюшко→Обская 14. Сорт Обская 14 показал себя наиболее толерантным к жесткому инфекционному фону, его продуктивность на инфекционном фоне снизилась на 30,5 %, в то время как у остальных сортов на 40,8-41,5 %.
Таким образом, результаты оценки устойчивости сортов к болезни кондуктометрическим методом совпали с интегральными физиологическими, фитопатологическими и морфометрическими методами оценки и показателями урожайности культуры. На основании проведенных исследований кондуктометрический метод ранней диагностики относительной устойчивости сортов яровой пшеницы к обыкновенной корневой гнили можно рекомендовать к использованию в селекционной практике.
Литература:
1. Берестецкий А.О. Фитотоксины грибов: от фундаментальных исследований — к практическому использованию (обзор) // Прикладная биохимия и микробиология. — 2008. — Т. 44, № 5. — С. 501-514.
2. Pringle R.B. Role of toxins in etiology of root rot disease of wheat // Can. J. Bot. — 1977/ — V. 55. — № 13. — P. 1801-1806.
3. Wood L.S. Relation of variation in Helminthosporium sativum to seedling blite of small grains / L.S. Wood / Phytopathology. — 1962. — V.52. — P. 493-498.
4. Оценка стрессоустойчивости сортов зерновых культур кондуктометрическим методом: метод. рекомендации / Л.Н.Коробова, Т.А. Гурова, Е.А. Голощапова [и др.] / Рос.акад. с.-х. наук. Сиб. регион. отд-ние, Сиб. физико-техн. ин-т аграр. проблем. — Новосибирск, 2010. — 48 с.
