АГРОНОМИЯ

Г.В. Волкова, доктор биологических наук

О.О. Мирошниченко, аспирант

Е.В. Гладкова, кандидат сельскохозяйственных наук

Всероссийский научно-исследовательский институт биологической защиты растений

РФ, 350039, Краснодарский край, г. Краснодар, п/о 39

А.В. Дементьев, младший научный сотрудник

Е.В. Зуев, кандидат сельскохозяйственных наук

Федеральный исследовательский центр

«Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова»

РФ, 190000, г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42

E-mail: galvol.bpp@yandex.ru

УДК 632.4; 633.11; 632.938

DOI: 10.30850/vrsn/2020/4/50-53

ИСТОЧНИКИ УСТОЙЧИВОСТИ К СЕВЕРОКАВКАЗСКОЙ ПОПУЛЯЦИИ

ВОЗБУДИТЕЛЯ СТЕБЛЕВОЙ РЖАВЧИНЫ

ИЗ ОБРАЗЦОВ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ КОЛЛЕКЦИИ ВИР

Стеблевая ржавчина пшеницы (возбудитель - Puccinia graminis Pers. f. sp. tritici) - опасное заболевание, поражающее зерновые

культуры. Патоген вызывает множество разрывов эпидермиса стебля. При его значительном развитии возможно полегание

посевов пшеницы, резко снижается урожай вследствие, так называемого, истекания зерна. Наиболее эффективный метод

защиты пшеницы - использование устойчивых к патогену сортов. В 2018-2019 годах на фоне искусственного заражения

P. graminis проведена оценка 263 образцов мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) коллекции ВИР, из которых 186 были яровы-

ми, а 77 - озимыми. Сорта и линии мягкой пшеницы представлены из 27 стран (44,9 % числа изученных из России). Выявлено

56 источников устойчивости к северокавказской популяции P. graminis, рекомендованных для использования в селекции на

иммунитет. Большее количество устойчивых к P. graminis образцов из России - 26 и Канады - 9. Особый интерес представ-

ляют образцы мягкой пшеницы, которые при искусственном заражении патогеном были абсолютно устойчивыми: Сто-

лыпенская 2 (к- 66388, Россия, Омская обл.), Гренада (к-66399, Россия, Тюменская обл.), Приморская 50 (к-66409, Россия,

Приморский край), Вишиванка (к-65257, Украина), к-66443 (Грузия), Шортандинская 2014 (к-66424, Казахстан), Chi Mai 1

(к-66440, Китай), Byrsa (к-65852, Тунис), Lоvitt (к-66204, Канада), NIL Thatcher Lr35 (к-66207, Канада), Harding (к-66081,

США), Juchi F2000 (к-66252, Мексика).

Ключевые слова: Triticum aestivum L., Puccinia graminis, устойчивые образцы, мягкая пшеница, стеблевая ржавчина, северо-

кавказская популяция.

G.V. Volkova, Grand PhD in Biological sciences

O.O. Miroshnichenko, PhD student

E.V. Gladkova, PhD in Agricultural sciences

All-Russian Research Institute of Biological Plant Protection

RF, 350039, Krasnodarskij kraj, g. Krasnodar, p/o 39

A.V. Dement’ev, junior researcher

E.V. Zuev, PhD in Agricultural sciences

Federal Research Center the N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources

RF, 190000, g. Sankt-Peterburg, ul. B. Morskaya, 42

E-mail: galvol.bpp@yandex.ru

SOURCES OF RESISTANCE TO NORTH CAUCASIAN STEM RUST POPULATION

AMONG SOFT WHEAT SAMPLES FROM THE ALL-RUSSIAN PLANT

RESEARCH INSTITUTE COLLECTION

Wheat stem rust (pathogen Puccinia graminis Pers. f. sp. tritici) is a dangerous disease that affects crops. The pathogen causes many

ruptures of the epidermis of the stem. With a significant development of the pathogen, lodging of wheat crops is possible, the yield sharply

decreases due to the so-called outflow of grain. The use of pathogen resistant varieties is one of the most effective wheat protection

methods. In 2018-2019, against the background of artificial infection with P. graminis, 263 samples of soft wheat (Triticum aestivum L.)

from the collection of the Vavilov All - Russian Institute of Plant Genetic Resources (VIR) were evaluated, of which 186 were spring

and 77 were winter. Varieties and lines of soft wheat were represented from 27 countries and mostly from Russia (44.9 % of the number

studied). 56 sources of resistance to the North Caucasian population of P. graminis were identified, which are recommended for use in

selection for immunity. A larger number of P. graminis-resistant specimens were isolated from Russia - 26 and Canada-9. Of particular

interest for breeding are samples of soft wheat that were absolutely resistant to artificial infection with the pathogen: Stolypenskaya 2

(K-66388, Russia, Omsk region), Grenada (K-66399, Russia, Tyumen region), Primorskaya 50 (K-66409, Russia, Primorsky Krai),

Vishivanka (K-65257, Ukraine), K-66443 (Georgia), Shortandinskaya 2014 (K-66424, Kazakhstan), Chi Mai 1 (K-66440, China),

byrsa (K-65852, Tunisia), Lovitt (K-66204, Canada), Nil Thatcher Lr35 (K-66207, Canada), Harding (K-66081, USA), Juchi

F2000 (K-66252, Mexico).

Key words: Triticum aestivum L., Puccinia graminis, resistant accessions, bread wheat,

stem rust, the North Caucasian population.

ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ НАУКИ • № 4-2020

АГРОНОМИЯ

По оценке экспертов Продовольственной и сель-

Таблица 1.

ско-хозяйственной организации ООН, на рубеже

Происхождение образцов мягкой пшеницы

последнего столетия потери пшеницы в мире от

Страна

Число образцов

Страна

Число образцов

болезней достигли 33,5 млн т, что составляет око-

Австралия

Норвегия

ло 10 % потенциального урожая этой важнейшей

Афганистан

Пакистан

продовольственной культуры. [3] Одна из основ-

Беларусь

Польша

ных причин высоких потерь урожая зерна в мире,

Великобритания

Россия

118

России и на Северном Кавказе - интенсивное

Германия

Словакия

развитие грибных заболеваний. Среди них сте-

Греция

США

блевая ржавчина (возбудитель - Puccinia graminis

Грузия

Тунис

f. sр. tritici) - вредоносное заболевание пшеницы.

Патоген способен вызывать время от времени зна-

Иран

Украина

чительные опустошения посевов и считается са-

Испания

Франция

мым эпифитотийноопасным заболеванием в раз-

Казахстан

Чехия

ных странах. [4, 6] Согласно Саари и Прескотту,

Канада

Швейцария

ржавчина пшеничного стебля представляет собой

Китай

Швеция

давнюю проблему на всем африканском конти-

Мексика

ЮАР

ненте, Среднем Востоке, в Азии (за исключением

Нидерланды

Всего

263

Центральной), Австралии и Новой Зеландии, Ев-

ропе и Америке (Северной и Южной). [7, 8] Споры

страны Средней Азии, что может нанести серьез-

стеблевой ржавчины могут переноситься на боль-

ный урон урожаю. [12] Большую опасность раса

шие расстояния. А появившаяся в Уганде раса

Ug99 может представлять в Южном Федеральном

Ug99 оказалась высоковирулентной, она поражает

округе РФ (предгорье Северного Кавказа), так

большую часть коммерческих сортов пшеницы.

как в этом регионе произрастает промежуточный

В сравнении с другими видами ржавчин (желтая

хозяин (барбарис) и повсеместно распространены

и бурая), наносящими меньший урон, стеблевая

дикорастущие злаки, на которых гриб способен

ржавчина может привести к полной потере уро-

выживать, а также вероятны оптимальные клима-

жая. [9] В мире под угрозой эпифитотии ржавчины

тические условия для развития и распространения

находится 65 млн га сельскохозяйственных земель.

патогена. Возможны потери урожая от 50 до 100 %.

По данным исследователей, раса может приве-

А поскольку патоген способен распространяться на

сти к потере двух третей урожая пшеницы в США

большие расстояния воздушным способом, то он

и 80 % - странах Азии и Африки. [8] В связи рас-

займет значительный ареал. [6] Наиболее эффек-

ширением ареала агрессивной расы стеблевой

тивный способ защиты растений - использование

ржавчины Ug 99 создается угроза продовольствен-

устойчивых к болезни сортов пшеницы, а для их

ной безопасности населения всей планеты. Если в

создания необходимы источники устойчивости

2005 году были известны две расы (в 4-х странах),

к P. Graminis [5], а также скрининг по данному при-

то в 2015 она зарегистрирована в 13 странах, в том

знаку среди коллекции культурных видов пшеницы

числе в Иране и Египте, выявлены 11 ее рас и мо-

и ее диких сородичей.

дификаций. [2] Локальные эпифитотии болезни

Цель работы - оценка образцов мягкой пше-

происходят в Эфиопии и Кении. [10, 11]

ницы из мировой коллекции ВИР на устойчи-

Специалисты предупреждают о распростра-

вость к северокавказской популяции возбудителя

нении заболевания к востоку от Ирана во многие

стеблевой ржавчины.

Распределение образцов мягкой пшеницы по устойчивости к северокавказской популяции стеблевой ржавчины

(искусственный фон, 2018-2019 годы).

АГРОНОМИЯ

Таблица 2.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Источники устойчивости к северокавказской популяции

возбудителя стеблевой ржавчины пшеницы

В исследованиях использована материально-

(искусственный фон, 2018-2019 годы)

техническая база УНУ «Фитотрон для выделения,

идентификации, изучения и поддержания рас,

штаммов, фенотипов патогенов» (http://ckp-rf.

ru/671925), Мировая коллекция генетических ре-

Название

Происхождение

сурсов растений ВИР (регистрационный номер

USU_505851), а также объекты БРК «Государствен-

Озимая мягкая пшеница

ная коллекция энтомоакарифагов и микроорганиз-

65674

Арабеска

Россия, Ставропольский край

1,2

мов» ВНИИБЗР.

65675

Настя

то же

В 2018-2019 годах сложились благоприятные

65385

Танаис

Россия, Ростовская обл.

погодные условия для развития патогена, что по-

65386

Вояж

то же

зволило создать высокий инфекционный фон

65759

Московская 40

Россия, Московская обл.

стеблевой ржавчины (развитие в контроле по вос-

66048

AC Delta

Канада

приимчивости составило 90 % с типом реакции на

66052

Carlisle

то же

заражение патогеном 3…4 балла).

66050

Vienna

- // -

Изучали 263 образца мягкой пшеницы (коллек-

66081

Harding

США

ция ВИР), из которых 186 - яровых, 77 - озимых

66045

INW0731

то же

(табл. 1).

Яровая мягкая пшеница

В большей степени были представлены сорта и

66351

Ботаническая 81

Россия, Московская обл.

линии мягкой пшеницы из России (44,9 % числа

66380

Ленса 2

Россия, Ленинградская обл.

изученных), Украины (8,0), Канады (7,2) и США

66381

Ленса 3

то же

(6,1 %).

66384

Ленса 6

- // -

Коллекционные образцы высевали по одному

66388

Столыпенская 2

Россия, Омская обл.

рядку в трехкратной повторности. Инфицирова-

66396

Нерда

Россия, Московская обл.

ние возбудителем стеблевой ржавчины проводи-

66399

Гренада

Россия, Тюменская обл.

ли в фазе колошения смесью урединиоспор гриба

66409

Приморская 50

Россия, Приморский край

с тальком в соотношении 1:100, нагрузка инокулю-

66417

Иделле

Россия, Татарстан

1,2

ма - 5 мг спор/м². Продолжительность увлажнения

66418

Экада 66

то же

(обильная роса) для прорастания и внедрения гри-

66437

Волошинка

Россия, Омская обл.

бов составляла не менее шести-восьми часов. [1]

65247

Тюменская 29

Россия, Тюменская обл.

Инфекционный материал - северокавказская по-

65248

Тюменская 30

то же

пуляция патогена. Оценивали коллекционные

65250

Ульяновская 100

Россия, Ульяновская обл.

образцы по типу их реакции на заражение (балл)

65253

Омская 41

Россия, Омская обл.

и степени поражения листовой поверхности расте-

66001

Лютесценс 575

Россия, Самарская обл.

ния (%) в период максимального развития болезни

65245

Памяти Леонтьева

Россия, Омская обл.

(молочно-восковая спелость зерна): устойчивые

65246

Черноземноуральская 2

Россия, Воронежская обл.

66257

Воронежская 20

то же

(тип реакции 0, 0; и 1 балл, поражение до 5 %); уме-

65240

Радуга

Россия, Курганская обл.

ренно устойчивые (1,2 балла, поражение до 20 %);

65252

Мелодия

Россия, Омская обл.

умеренно восприимчивые (2,3 балла, 6…50 %); вос-

66204

Lоvitt

Канада

приимчивые (3, 4 балла, свыше 50 %). [6]

66205

Gunner

то же

66207

NIL Thatcher Lr35

- // -

РЕЗУЛЬТАТЫ

66208

NIL Thatcher Lr38

- // -

66210

NIL Thatcher Lr45

- // -

На фоне искусственного заражения северокав-

65806

NIL Thatcher Lr22a

- // -

казской популяцией P. graminis образцы яровой

66439

Dian 81V-418

Китай

и озимой мягкой пшеницы из коллекции ВИР были

66440

Chi Mai 1

то же

ранжированы на четыре группы (см. рисунок).

65832

Ke Qun

- // -

Для озимой мягкой пшеницы к устойчивым

66443

Грузия

относительно стеблевой ржавчины были отнесе-

66444

то же

ны 10 образцов (13,0 %): умеренно устойчивые -

66445

- // -

15 (19,5 %); умеренно восприимчивые - 18 (23,4 %)

65995

Arrino

Австралия

и восприимчивые

- 34 (44,1

%); для яровой

65996

Calingiri

то же

46 (24,7 %): 52 (28,0 %); 40 (21,5 %); 48 (25,8 %) со-

65257

Вишиванка

Украина

ответственно. В наших опытах больше устойчивых

65152

ПХРСВ-03

то же

форм было среди образцов яровой пшеницы по

66421

Ласка

Беларусь

1,2

сравнению с озимой (табл. 2).

66424

Шортандинская 2014

Казахстан

Большее количество устойчивых к P. graminis об-

66400

Китри

Чехия

разцов было выделено среди изученных из России -

66215

Пакистан

26 и Канаде - 9.

66452

UI Winchester

США

Определены образцы мягкой пшеницы, которые

65852

Byrsa

Тунис

при искусственном заражении патогеном были абсо-

65853

Falat

Иран

лютно устойчивыми: Столыпенская 2 (к-66388, Рос-

66252

Juchi F2000

Мексика

сия, Омская обл.), Гренада (к-66399, Тюменская обл.),

66254

Karee

ЮАР

ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ НАУКИ • № 4-2020

АГРОНОМИЯ

Приморская 50 (к-66409, Приморский край), Виши-

lunch of the Borlaug Global Rust Initiative / R.P. Singh. -

ванка (к-65257, Украина), к-66443 (Грузия), Шор-

Plenary abstracts. - Sydney. - 2015. - P. 3.

тандинская 2014 (к-66424, Казахстан), Chi Mai 1

12. Wanyera, R. The Spread of Stem Rust Caused by Puccinia

(к-66440, Китай), Byrsa (к-65852, Тунис), Lоvitt (к-

graminis f. sp. tritici, with Virulence on Sr31 in Wheat in

66204, Канада), NIL Thatcher Lr 35 (к-66207, Кана-

Eastern Africa / R. Wanyera, M.G. Kinyua, Y. Jin, R. Singh

да), Harding (к-66081, США), Juchi F2000 (к-66252,

// Plant Dis. - 2006. - Vol. 90. - P. 113.

Мексика) (табл. 2).

Выявленные источники устойчивости к возбу-

LIST OF SOURCES

дителю стеблевой ржавчины представляют практи-

Anpilogova, L.K. Metody sozdaniya iskusstvennyh in-

ческий интерес для селекции как на юге России, так

fekcionnyh fonov i ocenki sortoobrazcov pshenicy na us-

и в других регионах РФ.

tojchivost’ k vredonosnym boleznyam (fuzariozu kolosa,

rzhavchinam, muchnistoj rose). Rekomendacii / L.K. An-

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

pilogova, G.V. Volkova. - Krasnodar: RASKHN, VNI-

Анпилогова, Л.К. Методы создания искусственных

IBZR. - 2000. - 288 s.

инфекционных фонов и оценки сортообразцов пше-

Kojshybaev, M. Istochniki ustojchivosti yarovoj myagkoj

ницы на устойчивость к вредоносным болезням (фуза-

pshenicy k vidam rzhavchiny i septorioza v severnom Ka-

риозу колоса, ржавчинам, мучнистой росе). Рекомен-

zahstane / M. Kojshibaev, B.K. Kanafin, E.N. Fedorenko

дации / Л.К. Анпилогова, Г.В. Волкова. - Краснодар:

i dr.// Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel’skij zhur-

РАСХН, ВНИИБЗР. - 2000. - 288 с.

nal. - 2017. - № 12 (66). - 118 s.

Койшыбаев, М. Источники устойчивости яровой мягкой

Kohmetova, A.M. Identifikaciya istochnikov ustojchivosti

пшеницы к видам ржавчины и септориоза в северном

k steblevoj rzhavchine pshenicy s ispol’zovaniem moleku-

Казахстане / М. Койшибаев, Б.К. Канафин, Е.Н. Фе-

lyarnyh markerov / A.M. Kohmetova, M.N. Atishova //

доренко и др.// Международный научно-исследова-

Vavilovskij zhurnal genetiki i selekcii. - 2012. - Tom 16. -

тельский журнал. - 2017. - № 12 (66). - 118 с.

№ 1. - 132 s.

Кохметова, А.М. Идентификация источников устой-

Lapochkina, I.F. Sozdanie linij ozimoj pshenicy s

чивости к стеблевой ржавчине пшеницы с использо-

neskol’kimi genami ustojchivosti k Puccinia graminis Pers.

ванием молекулярных маркеров / А.М. Кохметова,

f. sp. tritici dlya ispol’zovaniya v selekcionnyh programmah

М.Н. Атишова // Вавиловский журнал генетики и се-

Rossii / I.F. Lapochkina, O.A. Baranova, N.R. Gajnullin,

лекции. - 2012. - Том 16. - № 1. - 132 с.

i dr. // Vavilovskij zhurnal genetiki i selekcii. - 2018. -

Лапочкина, И.Ф. Создание линий озимой пшеницы

22(6):676-684.

с несколькими генами устойчивости к Puccinia graminis

Pushkarev, D.V. Ocenka sortov yarovoj myagkoj pshenicy

Pers. f. sp. tritici для использования в селекционных

na ekologicheskuyu plastichnost’ i stabil’nost’ urozhajnosti

программах России / И.Ф. Лапочкина, О.А. Баранова,

zerna v stepnoj zone Omskoj oblasti: Avtoref. dis. … kand.

Н.Р. Гайнуллин, и др. // Вавиловский журнал генетики

s.-h. nauk/ D.V. Pushkarev. - 2018. - 25 c.

и селекции. - 2018. - 22(6):676-684.

Sinyak, E.V. Istochniki ustojchivosti pshenicy i egilopsa k

Пушкарев, Д.В. Оценка сортов яровой мягкой пше-

steblevoj rzhavchine (vozbuditel’ Puccinia graminis Pers.

ницы на экологическую пластичность и стабильность

f. sp. tritici Erikss. Et Henn.)/ E.V. Sinyak, G.V. Volko-

урожайности зерна в степной зоне Омской области:

va, O.P. Mitrofanova // Nauchnyj zhurnal KubGAU. -

Автореф. дис. … канд. с.-х. наук/ Д.В. Пушкарев. -

2011. - № 67 (03). - S. 1-7.

2018. - 25 c.

Jin, Y. Virulence variation within the Ug99 lineage. Pro-

Синяк, Е.В. Источники устойчивости пшеницы и эги-

ceedings of the 11th International Wheat Genetics Sympo-

лопса к стеблевой ржавчине (возбудитель Puccinia

sium Brisbane / Y. Jin, L. Szabo, Z.A. Pretorius // Austra-

graminis Pers. f. sp. tritici Erikss. Et Henn.)/ Е.В. Синяк,

lia. - 2008b. - 92:923-926.

Г.В. Волкова, О.П. Митрофанова // Научный журнал

Jin, Y. Detection of virulence to Sr24 within race TTKS

КубГАУ. - 2011. - № 67 (03). - С. 1-7.

of Puccinia graminis f. sp. tritici / Y. Jin, J. Szabo,

Jin, Y. Virulence variation within the Ug99 lineage. Pro-

Z.A. Pretorius, R.P. Singh, T. Fetch // Plant Dis. - 2008a. -

ceedings of the 11th International Wheat Genetics Sympo-

Vol. 92. - P. 923-926.

sium Brisbane / Y. Jin, L. Szabo, Z.A. Pretorius // Austra-

Jin, Y. Detection of virulence to resistance gene Sr36 within

lia. - 2008b. - 92:923-926.

the TTKS race lineage of Puccinia graminis f. sp. tritici. /

Jin, Y. Detection of virulence to Sr24 within race TTKS of

Y. Jin, L. Szabo, M.N. Rouse et all.// Plant Dis 2009. -

Puccinia graminis f. sp. tritici / Y. Jin, J. Szabo, Z.A. Pre-

93:367-370.

torius, R.P. Singh, T. Fetch // Plant Dis. - 2008a. -

10. Patpour, M. Detection of significant new races of the wheat

Vol. 92. - P. 923-926.

stem rust pathogen in Africa and Europe/ M. Patpour. -

Jin, Y. Detection of virulence to resistance gene Sr36 within

Plenary abstracts. - Sydney. - 2015. - P. 8.

the TTKS race lineage of Puccinia graminis f. sp. tritici. /

11. Singh, R.P. Breeding durable adult plant resistance to stem

Y. Jin, L. Szabo, M.N. Rouse et all.// Plant Dis 2009. -

rust in spring wheat. Progress made in decade since the

93:367 - 370.

lunch of the Borlaug Global Rust Initiative / R.P. Singh. -

10. Patpour, M. Detection of significant new races of the wheat

Plenary abstracts. - Sydney. - 2015. - P. 3.

stem rust pathogen in Africa and Europe/ M. Patpour. -

12. Wanyera, R. The Spread of Stem Rust Caused by Puccinia

Plenary abstracts. - Sydney. - 2015. - P. 8.

graminis f. sp. tritici, with Virulence on Sr31 in Wheat in East-

11. Singh, R.P. Breeding durable adult plant resistance to stem

ern Africa / R. Wanyera, M.G. Kinyua, Y. Jin, R. Singh //

rust in spring wheat. Progress made in decade since the

Plant Dis. - 2006. - Vol. 90. - P. 113.

Работа выполнена согласно Государственного задания № 075-00376-19-00 Министерства науки и высшего образования РФ

в рамках НИР по темам: 0686-2019-0008 и № 0662-2020-0006.