Диплом: Генетические основы устойчивости линий и сортов озимой мягкой пшеницы к возбудителю бурой листовой ржавчины Puccinia recondita Rob ex Desm f. sp. tritici
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ОДЕССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. И. И. МЕЧНИКОВА
БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Кафедра генетики и молекулярной биологии
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ОСНОВА УСТОЙЧИВОСТИ ЛИНИЙ И СОРТОВ ОЗИМОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ К
ВОЗБУДИТЕЛЮ БУРОЙ ЛИСТОВОЙ РЖАВЧИНЫ
Puccinia recondita Rob ex Desm f. sp. tritici
ДИПЛОМНАЯ РАБОТА МАГИСТРА
студентки V курса дневного отделения
Залогиной Марии Анатольевны
Научный руководитель:
кандидат биологических наук
старший научный сотрудник
Кожухова Наталия Эдуардовна
Научный консультант:
кандидат сельскохозяйственных наук
старший научный сотрудник
Бабаянц Лазарь Тигранович
Допущена к защите Защищена на
заседании ГЭК
______________2004 г.
___________________2004 г.
Протокол заседания с
оценкой________________
кафедры № _______ Протокол
№______________
Зав. кафедрой Секретарь
ГЭК ___________
_________________
ОДЕССА 2004
РЕФЕРАТ
Дипломная работа изложена на 54 страницах машинописного текста, включает 7
таблиц, 1 рисунок. Список литературы включает 75 работ, из них 48 зарубежных
авторов.
Цель дипломной работы – установить генетическую основу устойчивости озимой
мягкой пшеницы сортов Bayden, Tomo, Welton, и линий 5/37-91 и 2-3/99 к
Puccinia recondita Rob ex Desm f. sp. tritici.
Объект исследований – генетическая детерминация иммунитета растений к инфекциям.
Предмет исследований – гены, обусловливающие устойчивость растений озимой
мягкой пшеницы к бурой листовой ржавчине. Исследования проводились в филиале
кафедры генетики и молекулярной биологии Южного биотехнологического центра в
растениеводстве УААН и МОН Украины, и в отделе фитопатологии и энтомологии
Селекционно-генетического института УААН (г. Одесса).
Изучали устойчивость сортов Bayden, Tomo, Welton, и линий 5/37-91 и 2-3/99 к
патогену, руководствуясь общепринятыми методиками. Проводили гибридизацию,
скрещивали изучаемые сорта и линии с сортами, не имеющими генов устойчивости;
получали семена F1, F2, F1ВС1.
Генетическую основу устойчивости к возбудителю бурой листовой ржавчины
изучали классическим методом гибридологического анализа. Устанавливали
количество генов, их идентичность проверяли, используя тестирующие расы
патогена.
Проведенные исследования позволили установить, что сорта Bayden, Tomo,
Welton и линии 5/37-91 и 2-3/99 обладают устойчивостью к возбудителю бурой
листовой ржавчины. Эти сорта можно использовать в селекции пшеницы как
доноры эффективных Lr-генов.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение.............................
1. Обзор литературы.........................
1.1. Общие сведения о бурой листовой ржавчине.............
1.1.1. Цикл развития бурой листовой
ржавчины...........................................
1.2. Специализация и расовый состав....................
1.3. Генетические основы устойчивости пшеницы к
фитопатогенам................................
1.3.1. Гипотеза Флор «ген на ген»....................
1.3.2. Генетические концепции взаимоотношений
растений-хозяев и паразитов.....................
1.3.3. Гены устойчивости и типы их взаимодействий............
1.3.4. Генетические основы типов устойчивости к
фитопатогенам................................
1.3.5. Lr-гены устойчивости к возбудителю бурой листовой
ржавчины...............................
1.4. Селекция на устойчивость к фитопатогенам................
2. Собственные исследования......................
2.1. Материалы и методика......................
2.2. Результаты исследований и их обсуждение.............
Заключение...............................
Выводы................................
Используемая литература.........................
ВВЕДЕНИЕ
Инфекционные болезни растений пшеницы – главная причина снижения урожайности
зерна и ухудшения его качества. Одним из распространенных и вредоносных
заболеваний этой культуры является бурая листовая ржавчина, вызываемая
базидиальным грибом Puccinia recondita Rob ex Desm f. sp. tritici [Гешеле,
1978]. В Украине эпифитотия этого заболевания наблюдается не менее 2-3 раз в
каждые 5 лет [Бабаянц, 1990]. При развитии сильной эпифитотии недоборы урожая
зерна в результате поражения растений этой болезнью могут достигать 40-50%
[Пересыпкин, 1979].
В борьбе с бурой листовой ржавчиной применяются методы интегрированной
защиты, среди которых создание и возделывание устойчивых сортов пшеницы
является основным [Бабаянц, 1988]. К сожалению, устойчивость со временем
теряется. Это связано с тем, что у патогена в результате половой гибридизации
и других парасексуальных процессов появляются вирулентные биотипы и расы,
способные преодолевать эту устойчивость.
Количество эффективных Lr-генов устойчивости к возбудителю бурой листовой
ржавчины с каждым годом сокращается [Бабаянц, 1990; Трасковецька, 1998].
Необходим постоянный поиск таких генов. Он является актуальным и значимым для
селекции.
Источниками эффективных Lr-генов являются сородичи пшеницы – дикие и
культурные виды злаков [Животков, 1993]. Во многих странах, в т.ч. Украине,
ведется селекционная работа по интрогрессии в пшеницу таких Lr-генов в
результате межвидовой гибридизации. Созданные линии и формы пшеницы являются
исходным селекционным материалом и используются в дальнейшем в качестве
доноров устойчивости. Как доноры устойчивости могут использоваться и уже
созданные сорта, как в Украине, так и в других странах.
Для обоснованного использования в селекции доноров устойчивости необходима
информация об их основных признаках и свойствах. Прежде всего, важны сведения
об их генетической основе устойчивости – генах устойчивости, их действии,
взаимодействии, экспрессии, эффективности к наиболее распространенным и
агрессивным расам патогена.
В отделе фитопатологии и энтомологии Селекционно-генетического института
(СГИ) проводится изучение сортов пшеницы различных стран с целью выделения из
них высокоустойчивых к возбудителям различных заболеваний, в т.ч. бурой
листовой ржавчины. В последние годы выделены устойчивые, происходящие из
различных стран сорта.
Целью настоящей работы является установить генетическую основу устойчивости
сортов Bayden, Tomo, Welton (Англия) и линий 5/37-91 и 2-3/99 (СГИ) к
возбудителю бурой листовой ржавчины.
Для достижения поставленной цели, задачами исследований являются:
1. Провести фитооценку устойчивости сортов к вирулентным и наиболее
агрессивным расам патогена
2. Провести гибридизацию и получить семена F1, F2 и F1BC1 для
гибридологического анализа.
3. По результатам фитооценок провести гибридологический анализ.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Общие сведения о бурой листовой ржавчине
Царство: Fungi
Класс: Teliomycetes
Порядок: Uredinales
Семейство: Pucciniaceae
Род: Puccinia
Вид: Puccinia recondita
Forma: sp. tritici
Бурая листовая ржавчина – очень распространенное и вредоносное заболевание
пшеницы во многих районах Украины. Частые эпифитотии ее бывают в Лесостепи и
Полесье Украины и на орошаемых землях.
Проявляется главным образом на листьях, реже на листовых влагалищах и очень
редко на стеблях. Сначала преимущественно на верхней стороне листьев
появляются рассеянно (иногда кольцеобразно) ржаво-бурые более или менее
овальные урединии длиной 1 – 2 и шириной 0,5 мм. Они прикрыты эпидермисом,
который вскоре разрывается, обнажая большое количество уредоспор. При сильном
поражении растений урединиями покрывается почти вся листовая пластинка, и
тогда листья скручиваются и быстро усыхают. На растениях сортов с повышенной
чувствительностью к патогену вокруг урединий образуются хлоротические и
нехлоротические пятна. Через10 – 15 дней после появления урединий
преимущественно на нижней стороне листовой пластинки образуются слегка
удлиненные черные телии с телиоспорами, прикрытые эпидермисом.
Возбудитель болезни – двудомный гриб Puccinia reconditа f. sp. tritici Rob
ex Desm. Его уредоспоры шаровидные или эллипсоидальные, 17 – 29 х 16 – 24
мкм, с желто-оранжевым содержимым. Оболочка уредоспор желто-бурая, густо
покрытая маленькими шипиками с узкими проростковыми порами.
Телиоспоры двуклеточные, темно-коричневые, в массе черные, булавовидные, 32 –
49 х 14 – 22 мкм, на вершине их оболочка более темная.
Различают две формы гриба: европейскую и сибирскую. Европейская форма характерна
для Украины. В природных условиях он почти не дает эцидиального спороношения.
Очень редко эцидии с эцидиоспорами можно обнаружить на василистнике (
Tallictrum vulgare) и лещице дымянковидной (Isopyrum fumarioides L.)
В Украине гриб зимует в уредостадии (чаще в виде уредогрибницы) на озимой
пшенице. Заражение пшеницы возможно в широких температурных пределах, так как
уредоспоры при наличии капельной влаги прорастают при температуре от 2,5 до 31
градусов. Оптимальной считается температура 15 - 25 градусов. При наличии росы
и температуре 5 градусов растения заражаются за 7 часов, а при 15 – 20 градусах
менее чем за 4 часа.
Инкубационный период болезни при температуре воздуха 4 – 25 градусов длится
от 18 до 5 дней. За период вегетации пшеницы патоген образует несколько
генераций урединий с уредоспорами, чем и объясняется сильное нарастание
заболевания к началу молочно-восковой спелости растений.
Уредогрибница с уредоспорами, образовавшиеся осенью, относительно стойки к
низким температурам, поэтому заболевание проявляется весной и в дальнейшем
прогрессирует, достигая максимума в фазе молочно-восковой спелости зерна. В
летний период жизнеспособность уредоспор непродолжительна, так как в теплую
погоду и при наличии влаги они быстро прорастают. При высокой температуре и
низкой относительной влажности воздуха уредоспоры быстро теряют
жизнеспособность. В южных районах Украины, в т. ч. в Одесской области, где
между периодом уборки урожая и посевом озимых проходит 1,5 – 3 месяца,
основная масса уредоспор погибает. Здесь источником инфекции являются
зараженные всходы падалицы пшеницы. В более северных районах уредоспоры могут
распространяться из остатков жнивья на новые всходы и заражать их
[Пересыпкин, 1989].
Накоплению инфекционного материала способствуют теплая и влажная погода в
сентябре – октябре предыдущего года, относительно теплая зима, а также
интенсивное выпадение осадков весной и в первой половине вегетации растений в
фазе колошения.
В Сибири гриб зимует в виде телиоспор па пожнивных остатках, а весной
основным источником заражения яровых пшениц являются эцидиоспоры,
образующиеся на лещице дымянковидной и василистнике (сибирская форма).
В условиях Украины основными зонами вредоносности бурой ржавчины являются
Лесостепь и Полесье. Большую угрозу представляет бурая ржавчина и для Юга
Украины. Установлено, что возбудитель бурой листовой ржавчины обладает
широкой специализацией и, кроме пшеницы может развиваться на пырее ползучем,
житняке черепитчатом, костре кровельном, костре мягком, овсянице луговой,
эгилопсе цилиндрическом и обыкновенном, мятлике узколистном.
Роль дикорастущих трав как резерваторов и источников распространения инфекции
возрастает в весенний период, так как развитие ржавчины на них начинается на
7 – 10 дней раньше, чем на посевах пшеницы, а также в период после уборки
стерневых остатков пшеницы до появления всходов озимых.
Вредоносность заболевания проявляется в уменьшении ассимиляционной
поверхности, повышения транспирации с полным нарушением водного баланса, что
является причиной преждевременного отмирания листьев. Пораженные бурой
ржавчиной растения озимой пшеницы с осени имеют слабую зимостойкость,
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
|