Оценка устойчивости селекционного материала к вредителям
Обновлено: 05.10.2024
Известно, что не менее 25% сельскохозяйственной продукции человек отдает в качестве дани болезням и вредителям. Для снижения указанных потерь применяются все возрастающие дозы ядохимикатов: фунгицидов, инсектицидов, акарицидов и т.п. Ясно, что продукция, полученная с применением ядохимикатов, не может считаться безвредной для человека, а само применение ядохимикатов не только снижает устойчивость агроэкосистем, но и нарушает структуру смежных экосистем. Поэтому селекция на иммунитет, т.е. на устойчивость к болезням и вредителям является едва ли не самой важной составляющей селекционного процесса. Основы учения об иммунитете были заложены Н.И. Вавиловым.
Давно известно, что оцениваемый материал может быть устойчив к одним расам паразита, но поражаться другими. Устойчивость растений определяется различными факторами: ритмом их роста и развития, а также анатомическими, физиологическими и биохимическими особенностями. Перечисленные признаки являются в значительной мере наследственно обусловленными. Однако генетика иммунитета исключительно сложна и до сих пор недостаточно изучена. Растения с наиболее благоприятным сочетанием генов устойчивости встречаются крайне редко. При этом устойчивость может отрицательно коррелировать с хозяйственно ценными признаками; например, наиболее устойчивыми к данному патогену могут быть карликовые растения. Кроме того, устойчивость к патогену может разрушаться при семенном возобновлении.
На развитие болезни влияют факторы внешней среды, которые создают условия для заражения и распространения возбудителя болезни. Знание этих условий позволяет создавать лучшие провокационные фоны для выявления и браковки поражаемых растений. Например, проявлению многих болезней способствует монокультура, а также применение культурооборотов с короткой ротацией.
Для выявления устойчивости или неустойчивости растений к данной расе патогена создают инфекционный фон путем искусственного заражения растений этой расой. Устойчивость или восприимчивость растений к патогену является следствием коэволюции (сопряженной эволюции) двух генофондов – растения и патогена. Чем выше разнообразие этих генофондов, тем выше темпы образования новых рас патогена. В результате образование новых рас у патогенных организмов наиболее интенсивно протекает в условиях селекционных учреждений, где имеется наибольшее разнообразие генотипов растений и генотипов патогенов. В результате вновь созданный сорт, обладающий иммунитетом к данному патогену, через несколько лет утрачивает устойчивость. Для предотвращения этого нежелательного эффекта можно рекомендовать выполнение следующих условий.
1. Создавать новые коллекционные посадки на достаточном удалении от естественных насаждений данного вида, причем, в культурообороте в числе предшественников не должно быть близких видов.
2. Создавать диспергированные коллекции, то есть выращивать группы растений, потенциально устойчивые к данному патогену, в пространственной изоляции по отношению к другим подобным группам.
В борьбе с различными болезнями и вредителями растений огромная роль принадлежит не только агротехническим и химическим средствам, но и селекции.
Устойчивость растений к заболеваниям связана со сложной системой их морфо-физиологических особенностей. Они могут не поражаться, если их фенофазы и цикл развития патогена, не совпадают. Устойчивость или слабая поражаемость может быть обусловлена анатомическими особенностями строения листа, стебля, цветка, физиологическими и биохимическими свойствами растений.
Для оценки селекционного материала на устойчивость используют данные естественного заражения и проводят специальные испытания с искусственным внесением инфекции на инфекционных и провокационных фонах, которые организуются на изолированных участках, в теплицах, оранжереях, в вегетационных домиках, где можно создавать оптимальные условия для быстрого и надежного заражения растений, грибами, бактериями и вирусами. Оценка устойчивости растений к болезням проводится в процентах или в баллах.
У насекомых повреждающих культурные растения специализация выражена значительно слабее, чем у грибов, бактерий и вирусов.
Они могут повреждать все формы определенного вида, а порой все виды данного рода растений. (примеры – клоп – черепашки, саранча).
Сорта и формы растений не повреждаемые вредителями, или обладающие способностью восстанавливать рост поврежденных органов и тканей называются устойчивыми.
Различия по степени повреждения разных сортов с/х культур обуславливаются следующими особенностями:
- анатомо-морфологическими. Отдельные органы и ткани имеют такое строение, которое препятствует проникновению насекомого к месту питания или вообще повреждению их. (опушение, восковой налет, форма листа, наличие химических веществ отпугивающих насекомых, выполненная соломина).
- физиологическими. Различия в сроках фенофаз различных сортов и насекомых (пшеница – ранние сроки фазы всходы-кущение позволяют уйти от заражения шведской мухой).
- способностью сортов восстанавливать или компенсировать рост поврежденных насекомыми органов и тканей. (некоторые сорта пшеницы образовывают вторичные побеги кущения при повреждении растений личинками шведской мухи).
- биохимического состава тканей и органов растений (картофель - в листьях которого содержится алкалоид демиссин не повреждается колорадским жуком).
Для оценки устойчивости сортов к вредителям применяют полевые и лабораторно-полевые методы.
Методы заражения можно сгруппировать в следующие группы:
1) заражение через почву – применяют для обитающих в почве патогенов (корневые гнили)
2) заражение семян – применяют при оценке к головне (пшеница, ячмень, кукуруза)
3) заражение листьев – используют при оценке устойчивости к ржавчине, мучнистой росе и некоторым вирусным и бактериальным болезням - заражение или сухими спорами или суспензией
4) заражение через цветок – при оценке устойчивости к пыльной головне, спорынье ржи.
Степень устойчивости сортов определяют путем подсчета среднего числа пораженных растений или количества вредных насекомых, приходящихся на единицу площади (1м 2 ) – для болезней общего типа – пыльная головня, увядание. Если речь идет о листовых болезнях, которые поражают все листья, но в разной степени, то учет ведут % площади листа, которая поражена по специальным шкалам.
В селекции используют и лабораторные методы оценки (заразиха подсолнечника, ложно-мучнистая роса).
Оценка на пригодность к механизированному возделыванию
Полегание бывает стеблевое и прикорневое.
Стеблевое – наклон стебля происходит по длине нижнего междоузлия.
Прикорневое – у самого основания стебля.
Устойчивые и неустойчивые сорта и линии отличаются между собой по анатомическому строению.
Устойчивые – имеют более мощную склеренхимную ткань, большую толщину междоузлий. Первые два междоузлия укороченные. Корни расположены радиально, более толстые и прочные. Хорошо развита вторичная корневая система.
Устойчивость к полеганию оценивают по 5 и 9-ти бальной системе (5 и 9 отсутствует полегание, 1 – механизированная уборка невозможна).
Осыпание – приводит к большим потерям урожая.
У пшеницы осыпание связано со строением колосковых чешуй.
Устойчивые сорта имеют жесткие грибы, чешуи с широким основанием в листе их прикрепления к стержню колоса, киль и жилкование у них выражены более резко. Сорта по этим признакам отличаются четко.
Твердые пшеницы осыпаются значительно меньше мягких.
Наиболее распространенный метод оценки сортов к осыпанию – оценка их при перестое на корню.
Селекция на устойчивость к некоторым вредителям (гессенской мухе, пилильщикам, подсолнечииковой моли и т. д.) ведется довольно успешно. В связи с этим оценкам на устойчивость к вредителям придается большое значение. Как и при оценках на поражение болезнями, наиболее полная характеристика дается образцам в конкурсном сортоиспытании. При этом используется методика государственною сортоиспытания.[ . ]
Оценивают распространенность повреждений, если растения погибают или не дают продукции (например, при повреждении хлебными пилильщиками), и степень повреждения, если оно охватывает часть растения (например, повреждение пьявицей). В первом случае определяют процент поврежденных растений, во втором — процент поврежденной площади органа (например, листовых пластинок). Кроме того, практикуют учет заселенности вредителем (число особей, яйцекладок и т. д. на растение, единицу площади). Повреждение может оцениваться в баллах. При грубых оценках используют трехбалльную шкалу: повреждение слабое, среднее, сильное. Может •быть использована международная система (см. с. 72). Особенности ее использования те же, что и при оценке поражеиности болезнями.[ . ]
В конкурсном сортоиспытании оценку проводят в двух несмежных повторениях, но если повреждения распространены неравномерно, то оценивают делянки во всех повторениях. Учет ведут путем осмотра делянок или путем осмотра некоторой части растений (выборки) или даже отбора проб с последующим анализом. Общий принцип выборки заключается в том, что ее берут в 5 местах по диагонали делянки. В каждом месте осматривают площадку 50x50 см (первый способ) или 10 растений в ряду подряд (второй способ).[ . ]
Учет повреждения злаков гессенской, шведской и яровой мухами, стеблевой блохой. Все эти вредители относятся к скрытостебельным-Личинки гессенской мухи находятся глубоко за влагалищем листа.. Они молочно-белые с зеленым пятном в середине. Верхний лист отстает в росте, остальные листья имеют более темную окраску, они более широкие, чем у неповрежденных растений. Личинки шведской и яровой мух и стеблевой блохи вгрызаются в стебель. Верхний: лист засыхает. Личинки яровой мухи окукливаются в почве, поэтому ложнококоны ее в растениях не встречаются. Личинка шведг ской мухи желто-белая, задний конец ее имеет два широко расставленных отростка. Личинка яровой мухи крупнее, и отростков на заднем конце у нее нет, он тупой мелкобугорчатый. Личинка стеблевой блохи имеет хорошо развитую голову и три пары ног.[ . ]
Учет проводят по выборке, взятой вторым способом. Растения отбирают в пробу и анализируют. Те побеги, у которых при внешнем осмотре обнаруживаются признаки повреждения, исследуют более подробно. Отгибают влагалища листьев, чтобы установить., находятся ли там личинки или ложнококоны гессенской мухи. Препаровальной иглой вскрывают стебель сверху до узла кущения чтобы обнаружить личинки и ложнококоны других вредителей и: установить их видовую принадлежность. Рассчитывают процент поврежденных растений и процент поврежденных стеблей по каждому виду вредителя отдельно.[ . ]
У озимых культур первый учет проводят осенью перед окончанием вегетации, второй — во время весеннего кущения до начала! выхода в трубку. У яровых учет повреждений приурочивают к выходу в трубку. В южных районах возделывания озимых (Северный Кавказ, Украина, Молдавия, Центрально-Черноземная зона) проводят дополнительный учет в фазе молочной спелости. Стебли, пораженные гессенской мухой, в это время еыглядят угнетенными. Часто они белеют, надламываются или падают. Личинки или ложнококоны гессенской мухи встречаются под влагалищем листа вблизи стеблевого узла (чаще всего нижнего). Поражение шведской мухой учитывают также в отдельных случаях при отборе снопов с пробных площадок (см. с. 40—42).[ . ]
Учет повреждения злаков пьявицей. Жуки (синие или сине-зеленые, длиной 3,5—4,8 мм) выгрызают продолговатые отверстия на листьях, а личинки их (желтые, шестиногие, покрытые слизью) выедают ткани листа, оставляя нижний эпидермис. Повреждения имеют вид длинных полос. Учет проводят при заметных повреждениях. Определяют глазомерно степень повреждения листьев в процентах.[ . ]
Учет повреждения пшеницы хлебными пилильщиками. Личинка вредителя (желто-бурого цвета со светло-бурой головой) питается тканями стебля, постепенно спускаясь по нему к основанию. Перед созреванием пшеницы она надгрызает стебель изнутри у основания. Стебель обламывается и падает. Некоторые стебли остаются стоять, но повреждение легко установить легким подергиванием стебля «верху. Учет повреждения в сортоиспытании ведут по снопам € пробных площадок, как описано на с. 41. Но на малых делянках может быть проведен сплошной учет или дана глазомерная балльная оценка.[ . ]
Повреждение злаков некоторыми другими вредителями в сортоиспытании также учитывают по снопу, взятому с пробных площадок.[ . ]
Ущерб, наносимый сельскому хозяйству болезнями и вредителями, огромен, поэтому выведение устойчивых сортов — одна из наиболее актуальных проблем современной селекции.
Устойчивость или восприимчивость растений — следствие взаимодействия двух генотипов (растения и патогена), следовательно, и эволюция их идет сопряженно. Устойчивость растения определяется различными факторами: ритмом роста и развития, анатомическими особенностями листьев, стеблей, цветков, физиологическими и биохимическими особенностями и т. д. Но фенотипическое проявление болезни определяется характером внешней среды — наличием условий для заражения и развития болезни. Знание этих условий позволяет создавать лучшие провокационные фоны для выявления и браковки поражаемых растений.
Создание устойчивости — самое трудное направление селекции. Вредители и особенно болезни имеют большой потенциал изменчивости, что в сочетании с их колоссальными способностями к размножению (каждая пустула ржавчины кукурузы производит до 40 тыс. спор) обеспечивает патогену высочайшие приспособительные возможности. Поэтому разнообразие рас и биотипов паразитов огромно. Так, у корончатой ржавчины овса установлено около 150 рас, у бурой ржавчины пшеницы — более 200 рас и т. д. Наиболее интенсивно процесс расообразования идет на полях селекционных учреждений, где имеется громадное разнообразие генотипов растений и, следовательно, патогенов. Вирулентность, агрессивность различных рас неодинаковы. Сорт может быть устойчив к одним расам паразита, но поражаться другими. Новый сорт при расширении его районирования может встретиться с теми расами, к которым он неустойчив. Вследствие этого, а также по ряду других причин сорт уже через 5—10 лет теряет устойчивость.
Селекция на иммунитет трудна и потому, что очень сложна генетика иммунитета, особенно генетика взаимоотношения хозяина и паразита. Растения с наиболее благоприятным сочетанием генов устойчивости встречаются крайне редко, и выявить их трудно. Устойчивость часто неблагоприятно коррелирует с другими ценными свойствами растений.
Оценка устойчивости дается либо по распространению болезни, либо по степени поражения растений. Первый способ обычно применяют при заболеваниях, поражающих целые растения (вирусные болезни, головня, спорынья и т. д.). Подсчитывают число пораженных и непораженных растений на делянке или в пробе и вычисляют процент поражения. Так же обычно оценивают и повреждение вредителями. Степень поражения характеризуется процентом поверхности листьев или стеблей, покрытых пустулами. Разработаны специальные шкалы, с которыми сравнивают пораженные органы растения. Так оценивается, например, поражение ржавчиной.
Оценку на иммунитет на фоне естественного заражения можно проводить только в годы сильного распространения болезни или вредителя.
Систематическая, целенаправленная селекция на иммунитет возможна только при использовании инфекционного фона, причем степень инфицированности должна быть оптимальной, так как слабый фон не гарантирует полного проявления болезни, и отобранный материал может оказаться недостаточно устойчивым. Нежелателен и слишком жесткий фон, при котором могут быть поражены и выбракованы растения, удовлетворяющие в настоящее время производство по своей устойчивости и сочетанию ценных признаков. Инфекционный фон можно создавать различными способами. Проявлению многих болезней способствуют севообороты с очень короткой ротацией, а еще в большей степени — монокультура.
Более эффективны методы, связанные с искусственным заражением путем внесения инфекции в почву (оценка заразихоустойчивости, устойчивости к корневым гнилям), инокуляции семян (заражение спорами твердой головни) и нанесения инфекции на стебли, листья или цветки растений (для заражения ржавчиной, аскохитозом). Инфицирование растений достигается также посредством инъекций, опыления и т. д. Для лучшего заражения некоторыми болезнями (ржавчины, мучнистая роса и др.) делянки обильно поливают и накрывают пленкой.
Применяют и искусственное заражение вредителями. Для этих целей в ряде стран широко применяется размножение вредителей на искусственных питательных средах.
Весьма перспективен для селекции многих культур метод создания многолинейных сортов. Такой сорт является смесью семян нескольких линий хорошего (обычно районированного) сорта, которые не различаются, по основным хозяйственно-биологическим показателям. Но в каждую из этих линий путем насыщающих скрещиваний введены гены устойчивости к различным расам патогена.
Применение многолинейных сортов замедляет процесс приспособления патогена к поражению такого сорта. Если какая - либо линия начинает поражаться новой расой болезни, то ее можно заменить другой, непоражаемой.
При создании устойчивых сортов пшеницы, подсолнечника, картофеля и других культур широко используется межвидовая гибридизация. Особое значение имеют скрещивания с видами, обладающими групповым иммунитетом, т. е. устойчивыми к ряду болезней (например, пшеница Тимофеева). Применяются также искусственный мутагенез и другие методы.
По ряду культур выведение устойчивых сортов позволило уменьшить потери урожая. Резко снижена вредоносность стеблевой ржавчины пшеницы, фитофторы и рака картофеля, заразихи подсолнечника, решена проблема спорыньи у ржи. Тем не менее, селекция на иммунитет остается весьма актуальной задачей.
Читайте также: