Как желтая ржавчина поражает разные сорта пшеницы



Люди давно научились использовать растения и животных в своих целях, в первую очередь, для употребления пищи. Несмотря на огромное время существования растениеводства, оно и по сей день занимает лидирующие позиции в производстве продуктов питания во многих странах мира. Однако существует множество факторов, наносящих этой отрасли ущерб, среди которых значительным являются заболевания растений. В настоящее время борьба с грибными заболеваниями зерновых культур является актуальной проблемой современного сельского хозяйства.

Пшеница — наиважнейшая зерновая культура, дающая около 30 % производства зерна и обеспечивающая продовольствием половину населения земли. Ее повсеместная распространенность объясняется разнообразным использованием зерна высокого качества. В первую очередь, оно идет на изготовление муки, из которой практически повсеместно производят многие продукты питания, в том числе хлеб. Зерно, его отходы при уборке (мякина, солома), а также отруби отправляются на корм домашних животных. Из соломы изготавливают бумагу, передвижные стенки, циновки, предметы домашнего обихода [1].

Площадь посевов пшеницы занимает самую большую территорию среди всех сельскохозяйственных культур. Именно поэтому так остро стоит вопрос урожайности и защиты данной культуры от различных болезней, которые при обширном распространении могут погубить все посевы. Рассмотрим основные болезни озимой пшеницы и способы защиты от них. Болезни, поражающие озимую пшеницу, делятся на четыре категории: вирусные, грибные, бактериальные, нематодные [2].

Для борьбы с разного рода патогенами часто используются химические средства — пестициды. Однако их периодическое применение приводит к серьезным последствиям — загрязнению окружающей среды. Пестициды попадают в атмосферу при их распылении с помощью авиатехники или при испарении с поверхности почвы. Далее они выпадают вместе с осадками и переносятся на другие территории и продолжают циркулировать в окружающей среде [3].

Ввиду своей токсичности пестициды опасны не только для окружающей среды, но и для человека. Они способны вызвать аллергическую реакцию, диатез и многие другие заболевания. Самыми опасными считаются пестициды, проникающие во все ткани организма [3].

Таким образом, несмотря на всю эффективность данного метода борьбы с болезнями сельскохозяйственных культур, в том числе пшеницы, пестициды наносят существенный вред окружающей среде, ухудшая экологическую обстановку региона, а также негативно воздействуют на здоровье потребителя.

В качестве альтернативного метода все большее распространение набирает селекция сортов на устойчивость к патогенам. Селекцией называют совокупность методов, используемых человеком для создания организмов с нужными ему свойствами. Селекция устойчивых сортов служит для выведения растений, обладающих пониженной восприимчивостью к негативному влиянию определенного патогена в определенных климатических условиях. Такого рода действие объясняется наличием у селекционного сорта генов устойчивости, ответственных за противодействие данному патогену. Данный биологический метод борьбы имеет ряд преимуществ перед химическим, главными среди которых являются дешевизна реализации и отсутствие негативного воздействия на окружающую среду.

Среди заболеваний пшеницы особое место в виду своей распространенности и вредоносности занимает желтая ржавчина пшеницы, вызываемая грибным патогеном Puccinia striiformis (рисунок 1). К характерным проявлениям этой болезни относят появление на органах растения желтых полос, возникновение лимонно-желтых пустул и приуроченного к ним хлороза, образование характерных пустул черного цвета в конце вегетативного периода [2].

Рис. 1. Пустулы жёлтой ржавчины пшеницы (ориг., 2020 г.)

Жёлтая ржавчина имеет сложный жизненный цикл. Зимует патоген в виде телиоспор. Телиоспоры прорастают и организм становится способен к половому размножению, в результате которого образуется другой вид спор — базидиоспоры. Жизненный цикл патогена представлен на рисунке 2.

Рис. 2. Жизненный цикл жёлтой ржавчины пшеницы [2]

Они способны инфицировать промежуточного хозяина, в данном случае, некоторые виды барбариса и магонию падуболистную. После прорастания они приобретают способность производить пикниды с пикноспорами (на верхней стороне листа) и эции с эциоспорами (на нижней). В свою очередь, эти виды спор способны поражать пшеницу с образованием урединиоспор [2]. Потери урожая в результате заражения пшеницы желтой ржавчиной в среднем составляют от 10 % до 70 %, при интенсивном патогенезе могут достигать и 100 %. В климатических условиях, благоприятных для распространения заболевания, находятся около 72 % посевов. В связи с этим проблема нахождения наиболее эффективных средств борьбы с данным патогеном является актуальной. Несмотря на довольно долгое изучение проблемы, действующих методов в настоящее время немного. Наиболее эффективным методом считается создание и использование устойчивых сортов [5].

Для повышения эффективности борьбы с заболеванием необходимо проводить ежегодный мониторинг с целью определения очагов эпидемии и оценки предпринимаемых мер. Для выполнения данных задач существует ежегодный обзор фитосанитарного состояния посевов сельскохозяйственных культур в Российской Федерации [7] Нами был проведен анализ данных за последние пять лет с целью выявления тенденции распространения возбудителя жёлтой ржавчины пшеницы на территории Южного Федерального округа. По его результатам была составлена диаграмма (рисунок 3).

Рис. 3. Распространение жёлтой ржавчины пшеницы в ЮФО в 2015–2019 гг.

Выявлены значительные различия в уровне распространения болезни. Минимальные значения приходились на 2015 год, а наибольшее распространение фитопатоген получил в 2016 году, так как был обнаружен на 197,15 тыс. га посевов озимой пшеницы. Ведущим фактором распространения патогена в 2016 году явились благоприятные погодные условия, а именно, прохладная погода в весенний период и частые дожди.

Материалы и методы исследований. Исследования проводили на базе полевого стационара лаборатории иммунитета зерновых культур к грибным болезням ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт биологической защиты растений» (г. Краснодар) в питомнике с искусственным инфекционным фоном жёлтой ржавчины.

Иммунологическую оценку к патогену проводили на 10 сортах озимой пшеницы селекции Национального центра зерна им. П. П. Лукьяненко: Адель, ГРОМ, Жива, Курень, Лауреат, Морозко, Ольхон, Круча, Курс, Утриш. Контролем по восприимчивости служил сорт Мичиган Амбер.

Полевой инфекционный питомник желтой ржавчины был пространственно изолирован. Для оценки сортов озимой пшеницы на устойчивость к фитопатогену высевали опытные делянки площадью 1 м ² , располагая их на инфекционном и контрольном (защищаемом фунгицидом) участках в трехкратной повторности с нормой высева — 20 г зерен на 1 м ² . Восприимчивый сорт для поддержания инфекционного фона высевали через каждые 10 делянок [6]. Для инокуляции растений использовали спорово-тальковую смесь в соотношении 1:100 при концентрации 10 мг спор/м ² .

Первый учет болезней проводили в момент появления первых признаков болезни (рисунок 4), последующие — до фазы молочно-восковой спелости зерна с интервалом 7–10 дней (не менее трех учетов). Параметрами оценки сортов на устойчивость к ржавчинам были: тип реакции растений на патоген в баллах (по шкале Gassner, Straib) и степень поражения растений — в процентах по шкале Kobb (Peterson et al., 1948) [7].

Рис. 4. Пустулы жёлтой ржавчины на пораженном листе пшеницы (ориг., 2020 г.)

Результаты исследований. Изученные сорта в зависимости от типа и степени поражения были ранжированы по категориям (таблица 1):

- высоко устойчивые (тип реакции — 1, 1(2), 1–2 балла, степень поражения до 5 %): Лауреат, Утриш (2 сорта или 20 % от числа изученных (рисунок 5);

- устойчивые (тип реакции 1–2 балла, степень поражения 6–10 %): Круча, Морозко (2 сорта или 20 % от числа изученных);

- умеренно восприимчивые (тип реакции 2(3), 2–3 балла, степень поражения 10–40 %): Адель, ГРОМ, Жива, Курень, Курс, Ольхон (6 сортов или 60 % от числа изученных);

- восприимчивые (тип реакции 3–4 балла, степень поражения 10–100 %).

Таблица 1

Результаты оценки районированных сортов озимой мягкой пшеницы на устойчивость к желтой ржавчине ( P . striiformis ), ФГБНУ ВНИИБЗР, г. Краснодар, 2020 г.

Сорт	Тип реакции, балл	Степень поражения, %	Категория устойчивости к заболеванию*
Адель	3	10,0	УВ
ГРОМ	2,3	6,2	УВ
Жива	3	5,1	УВ
Курень	3	11,6	УВ
Лауреат	1,2	3,0	ВУ
Морозко	2	6,1	У
Ольхон	2	15,8	УВ
Круча	2	9,7	У
Курс	2,3	12,9	УВ
Утриш	1	2,0	ВУ
Контроль по восприимчивости — Michigan Amber	3,4	72,9	В
*ВУ — высоко устойчивый У — устойчивый		УВ — умеренно восприимчивый В — восприимчивый

Рис. 5. Соотношение сортов озимой мягкой пшеницы по устойчивости/восприимчивости к желтой ржавчине

По результатам иммунологической оценки установлено, что подавляющее большинство изученных сортов (60 %) проявили умеренно восприимчивый тип реакции по отношению к патогену.

Заключение. Использование устойчивых сортов в сельском хозяйстве является основой в технологиях эффективной защиты растений от вредных организмов. В результате нашего исследования из 10 изученных сортов были выявлены четыре наиболее перспективных по устойчивости сорта озимой пшеницы (Лауреат, Морозко, Круча, Утриш) селекции НЦЗ им. П. П. Лукъяненко, тип реакции которых составил 1–2 балла, а степень поражения желтой ржавчиной варьировала в пределах 2,0–9,7 %. Использование этих сортов пшеницы в сельскохозяйственном производстве позволит снизить развитие желтой ржавчины, а значит расходы на защитные мероприятия и получить более экологичную продукцию.

Научно-исследовательская работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ и Администрации Краснодарского края № 19–416–235005 р_Наставник.

Литература.

1. Киселева, М. И. Дифференциация сортов озимой мягкой пшеницы ( Triticum aestivum L.) по устойчивости к наиболее вредоносным возбудителям грибных болезней/ М. И. Киселева, Т. М. Коломиец, Е. В. Пахолкова, Н. С. Жемчужина, В. В. Любич // С.-х. биол., 2016. № 3. 299–309 с.

2. Матвеева, И. П. Желтая ржавчина пшеницы. Распространение, вредоносность, меры борьбы (обзор) / И. П. Матвеева, Г. В. Волкова // Вестник Ульяновской ГСХА. 2019. № 2 (46). 102–116 с.

3. Ганиев, М. М. Химические средства зашиты растений./ М. М. Ганиев, В. Д. Недорезков — М.: КолосС, 2006. — 248с.

4. Топчий, Т. Желтая ржавчина пшеницы / Т. Топчий, Б. Моргун // «Пропозиція», № 1, 2019 — с.120.

5. Анпилогова, Л. К. Методы создания искусственных инфекционных фонов и оценки сортообразцов пшеницы на устойчивость к вредоносным болезням (фузариозу колоса, ржавчинам, мучнистой росе) / Л. К. Анпилогова, Г. В. Волкова // РАСХН ВНИИБЗР. — Краснодар, 2000. — 28 с.

6. Бабаянц, Л. Т. Методы селекции и оценки устойчивости пшеницы и ячменя к болезням в странах — членах СЭВ / Л. Т.Бабаянц, А. Мештерхази, В. Вехтер и др. // Прага, 1988. — 321 с.

7. Говоров, Д. Н. Обзор фитосанитарного состояния культура в Российской Федерации и прогноз развития вредных объектов в 2015–2019 гг. / Д. Н. Говоров, А. В. Живых, Е. С. Новоселов и др.//Москва, 2016–2020 гг. 881 с.

8. Тойгильдин, А. Л. Эффективность фунгицидов на озимой пшенице / А. Л. Тойгильдин, М. И. Подсевалов, Д. Э. Аюпов // Защита и карантин растений. 2014. № 11. 23–24 с.