Приведено описание нового метода создания исходного материала для селекции сои с повышенной устойчивостью к возбудителям пепельной гнили (M. phaseolina) и фузариозного увядания (Fusariumspp.). Метод основан на оценке осмотического давления клеточного сока (ОДКС) растений сои в критические периоды по влагообеспеченности, позволяющий выделить форы растений с осмотическим давлением клеточного сока (цитозоля) в тканях, находящимся в диапазоне значений между 670-930 кПа, и препятствующим патогенной активности возбудителей обеих болезней в тканях растения-хозяина.
Ключевые слова:соя, устойчивость к возбудителям болезней, пепельная гниль, фузариозное увядание, осмотическое давление цитозоля
In article the description of a new method of seeds creation for soybean breeding with increased resistance to pathogenic agent of Charcoal rot (M. phaseolina) and Fusarium wilt (Fusarium spp.) is resulted. The method is based on an estimation of cellular sap' osmotic pressure (CAOP) in plant tissues during the critical periods of pod formation and seed filing, allowing to allocate forms of plants with osmotic pressure being in a range of values between 670 and 930 kPa.
Key words: soybean, resistance to pathogenic of diseases, charcoal rot, fusarium wilt, cellular sap' osmotic pressure
Увеличение посевных площадей под соей, в свою очередь, сопровождается увеличением распространения таких болезней как пепельная гниль, возбудителем которой является гриб Macrophominaphaseolina (Tassi) Goid., и фузариозное увядание — возбудителем которого являются некоторые виды грибов из рода Fusarium [1, 3, 6]. Возбудители этих болезней имеют широкую зону распространения. Ведущими исследователями в области фитопатологии признано, что пепельная гниль является болезнью механической закупорки сосудов ксилемы растения-хозяина в условиях дефицита влаги в почве [4, 5, 7, 8]. Факультативный гриб Fusariumspp., является опасным патогеном, способным вызывать корневые гнили всходов и взрослых растений, загнивание плодов и семян, трахеомикозное увядание растений в период цветения и формирования плодов, что в свою очередь приводит к гибели всего растения сои [2, 4].
Наша задача заключалась в разработке метода создания исходного материала для селекции сои с повышенной устойчивостью к возбудителю пепельной гнили M. phaseolina и возбудителям фузариозного увядания — Fusariumspp. без использования искусственных инфекционных фонов или искусственного заражения растений этими патогенными грибами. Основным критерием отбора было выделение форм растений с осмотическим давлением цитозоля в их тканях в критические по потреблению воды периоды плодообразования и налива семян, препятствующим образованию микросклероциев пепельной гнили в сосудистых системах побегов и развитию мицелия гриба рода Fusarium.
Исследования проводили на центральной экспериментальной базе ФГБНУ ВНИИМК в 2007–2009 гг. на 11-ти сортах сои различного происхождения и разных групп созревания, а также на 2-х гибридных популяциях F1, полученных с участием родительских форм с различной засухоустойчивостью и степенью адаптации к местным условиям выращивания.
При изучении осмотического давления клеточного сока внутри мицелия возбудителей пепельной гнили и фузариозного увядания было установлено, что рост гриба M. phaseolina прекращается при осмотическом давлении (ОД) среды около 930 кПа. Такой уровень ОД среды нами принимался за критический уровень ОДКС исследуемого гриба. Дальнейшее увеличение ОД питательной среды приводило к полной гибели мицелия данного возбудителя.
Аналогичные исследования особенностей роста мицелия грибов Fusariumspp. на примере вида F. solani (Mart.), позволили установить, что критическое ОДКС для возбудителя фузариозного увядания составляет 670 кПа. ОД среды выше этого уровня приводило к деградации и гибели мицелия F. solani.
Проведённая в течение трёх лет оценка ОДКС прикорневой, наиболее поражаемой патогенами части главных побегов растений различных сортов сои, свидетельствует о наличии генотипических различий в онтогенетической динамике ОДКС. Так, ткани растений всех сортов были максимально оводнены на начальных этапах развития. ОДКС в фазу формирования 1-го настоящего листа варьировала в пределах 380-560 кПа. При дальнейшем развитии растений до фаз плодообразования и налива семян в плодах отмечали последовательное возрастание ОДКС тканей. В эти фазы все исследуемые сорта по ОДКС разделились на три основных типа: тип А — ОДКС сортов превышает критическое ОДКС возбудителя пепельной гнили (930 кПа); тип В — ОДКС этой группы сортов не достигает критического уровня 930 кПа, но находится выше критического ОДКС для возбудителя фузариозного увядания, составляющего около 670 кПа; тип С — ОДКС сортов не превышает 670 кПа.
Одновременно с определением ОДКС тканей растений исследуемых сортов для оценки распространённости болезни (Р) подсчитывали количество поражённых пепельной гнилью и фузариозом растений каждого сорта. Кроме того по 5-бальной шкале развития болезни (R) определяли, в какой степени поражены растения.
В результате наших исследований был разработан метод создания исходного материала для селекции сои с повышенной устойчивостью к возбудителям пепельной гнили и фузариозного увядания. Метод основан на оценке осмотического давления клеточного сока растений сои в критические периоды бобообразования и налива семян, и позволяет выделить формы растений с осмотическим давлением цитозоля в тканях, находящимся в диапазоне значений между 670 и 930 кПа. Нижний предел ОДКС сои должен превышать критические для возбудителя фузариозного увядания значения этого показателя (670 кПа), одновременно ОДКС не должен превышать верхний предел диапазона (930 кПа), являющийся критическим для возбудителя пепельной гнили и приводящий к массовому формированию микросклероциев этого гриба, что приводит к закупорке сосудов ксилемы.
Литература:
1. Мякушко Ю.П., Баранов В.Ф. Соя. — М.: Колос, 1984. — С. 253–254.
2. Пересыпкин В.Ф., Кирин М.П., Лесовой Н.Н. Болезни сельскохозяйственных культур // Болезни зерновых и зернобобовых культур. — Киев: Урожай, 1989. — Т. 1. — 213 с.
3. Пидопличко Н.М. Определитель: грибы-паразиты культурных растений. — Киев: НауковаДумка., 1977. — Т. 2. — 299 с.
4. Подкина Д.В., Лавриченко О.А. Болезни сои на Кубани // Масличные культуры. — 1982. — № 5. — С. 30–32.
5. Саенко Г.М., Зеленцов С.В., Пивень В.Т. Роль водного стресса в формировании микросклероциевMacrophominaphaseolina (Tassi) Goid. в тканях сои // Масличные Культуры. Науч.-техн. бюллетень ВНИИМК., 2008. — Вып. 1 (138). — С. 53–57.
6. Соя: биология и технология возделывания. Краснодар: Изд-во «Советская Кубань», 2005. — 433 с.
7. Тихонов О.И., Неделько В.К. Пепельная гниль подсолнечника и меры борьбы с ней // Вредители и болезни масличных культур (сборник научных работ). — Краснодар, 1978. — 21–24.
8. Wyllie T.D., Brown M.F. Ultrastructural formation of sclerotia of Macrophominaphaseolina // Phytopathology. — 1970. — vol. 60. — P. 524–528.
