способ повышения частичной устойчивости пшеницы к бурой ржавчине

Формула изобретения

Способ повышения частичной устойчивости пшеницы к бурой ржавчине, включающий скрещивание улучшаемого сорта с донором устойчивости, отличающийся тем, что в качестве донора устойчивости используют аллоплазматическую линию, обладающую большей устойчивостью к патогену по сравнению с другими аллоплазматическими линиями, имеющими идентичный ядерный геном, при этом аллоплазматическую линию используют в качестве материнской формы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к селекции растений.

Известно, что с появлением новых биотипов возбудителей болезней ядерные гены устойчивости растений теряют свою эффективность, что вызывает необходимость постоянного поиска новых генов резистентности с целью вовлечения их в селекцию на болезнеустойчивость. Однако это сложный путь, требующий большого труда иммунологов и селекционеров, а устойчивость сортов, обусловленная сильными ядерными генами, оказывается непродолжительной в связи с высокой мутационной изменчивостью патогенов. Кроме того, у большинства сельскохозяйственных культур набор сильных генов устойчивости к грибным болезням весьма ограничен. Для некоторых заболеваний они вообще отсутствуют. Более длительной является частичная устойчивость, подходы в селекции на которую пока разработаны слабо. Устойчивость этого типа контролируется многими малыми ядерными генами со слабым фенотропическим эффектом. Использование таких генов в селекции на устойчивость затруднено в связи со сложностью их вычисления и передачи вследствие локализации во многих хромосомах ядерного генома.

В предлагаемом способе имеется в виду повышение частичной устойчивости пшеницы к бурой ржавчине за счет использования чужеродных цитоплазм, способных усиливать экспрессию малых ядерных генов устойчивости.

Наиболее близким к заявляемому способу является метод рекуррентной селекции, заключающийся в ступенчатых последовательных насыщающих скрещиваниях гибридов F₁ поколения, полученных между улучшаемым сортом и донором устойчивости (1). При получении гибридов F₁ скрещивание исходных родительских форм осуществляют в любом направлении. Для дальнейших насыщений растений F₁и последующих беккросных поколений используют сорт, выступающий как отцовский родитель. Донором устойчивости в этом способе является культурный сорт (или дикий злак), имеющий определенный уровень частичной устойчивости. Перенос генов этого типа устойчивости в ценный хозяйственный сорт затруднен при однократном скрещивании с используемым донором устойчивости. Не исключено также последующее вытеснение перенесенных полигенов частичной устойчивости при дальнейшем беккросировании гибридов F₁ улучшаемым сортом. В связи с этим необходим поиск новых путей селекции на частичную устойчивость.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, состоит в повышении эффективности селекционного процесса на частичную устойчивость пшеницы к бурой ржавчине за счет использования в скрещиваниях аллоплазматических линий.

В предлагаемом способе аллоплазматическая линия, характеризующаяся более высоким уровнем частичной устойчивости, чем другие аллоплазматические линии с идентичным геномом, используется в качестве донора устойчивости. В этом случае более высокий уровень устойчивости количественного типа (частичной устойчивости) обуславливается специфическими особенностями чужеродной цитоплазмы, присутствующей у аллоплазматической линии, предлагаемой в качестве донора устойчивости. При этом аллоплазматическая линия используется в качестве материнской формы, а улучшаемый сорт - как отцовский родитель. Растения F₁ от скрещивания аллоплазматической линии и ценного хозяйственного сорта насыщают в течение 6 поколений отцовским сортом. При наличии теплиц эту работу можно осуществить в течение двух лет.

Способ реализован следующим образом. Имеющиеся в наличии аллоплазматические линии с ядерным геномом сорта Chinese Spring (табл. 1) и Penjamo 62 (табл. 2) анализировали на частичную устойчивость к бурой ржавчине. С этой целью использовали методику Одинцовой И.Г. и Михайловой Л.А. (2), модифицированную нами. Растения выращивали на вате, смоченной водой. От 9-дневных растений отчленяли первые листья и раскладывали их блоки по 10 шт. в кюветы со средой, приготовленной из 6 г агара и 40 мг бензимидазола на 1 л воды. Для выравнивания условий инокуляции использовали рендомизированный способ размещения блоков листьев индивидуальной линии в различных кюветах. Заражали суспензией клона, вирулентного к эуплазматическим сортам Chinese Spring и Penjamo 62. С помощью камеры Горяева готовили концентрацию суспензии уредоспор, равную 1000 шт. в 1 мл воды. Объем разбрызгиваемой суспензии на кювету размером 18 х 24 см составлял 3 мл. После нанесения инфекции кюветы вкладывали в полиэтиленовые мешки, выдерживали сутки на рассеянном свету, а затем на 9 сут помещали в климатическую камеру с температурой 20-22^oC, освещенностью 6 тыс. лк, фотопериодом 16 ч. Учитывали основной показатель количественной устойчивости - среднюю спороносящую способность с единицы (1 см²) листовой поверхности (СССЕЛП). С этой целью листья всех блоков каждой линии помещали в отдельные колбы с определенным объемом 0,1% водного агара и сильно встряхивали в течение 3 мин. Затем подсчитывали концентрацию суспензии в камере Горяева. Зная площадь листьев индивидуальной линии и количество всех смытых с нее спор, находили СССЕЛП. Анализировали не менее 100 растений каждой линии. Повторность опыта трехкратная. Обсчет материала осуществляли по стандартной программе дисперсного анализа на ЭВМ.

Аналогичным путем оценивается частичная устойчивость на листьях разных ярусов растений с целью реализации способа в онтогенезе пшеницы.

На основании такой оценки среди проанализированных аллоплазматических линий каждой коллекции выбирают те из них, которые показали наименьшую СССЕЛП гриба. Так, например, в коллекции сорта Chinese Spring были выбраны аллоплазматические линии с цитоплазмами видов T. dicoccum и Ae. cylindrica, которые в сравнении с двумя другими линиями имели более низкие показатели СССЕЛП (табл. 1). Среди аллоплазматических линий с ядерным геномом сорта Penjamo 62 были выбраны линии с цитоплазмами видов Ae. squarrosa, T. dicoccoides, Ae. cylindrica, которые отличались достоверным уменьшением СССЕЛП по сравнению с другими (табл. 2). Выбранные аллоплазматические линии были использованы для повышения частичной устойчивости ценного хозяйственного сорта Ленинградка. С этой целью отобранные линии скрещивались с сортом Ленинградка, используя их как материнскую форму. Полученные растения гибридов F₁ 6-кратно насыщали ценным сортом Ленинградка. В результате беккросирования получили аналоги улучшаемого сорта Ленинградка, имеющие ядерный геном этого сорта в сочетании с чужеродными цитоплазмами видов Ae. squarrosa, T. dicoccoides, T. dicoccum, Ae.cylindrica (3). Новые аллоплазматические линии ценного хозяйственного сорта, а также сам исходный эуплазматический сорт Ленинградка необходимо проанализировать на частичную устойчивость к бурой ржавчине. Для этого была использована описанная выше методика оценки устойчивости. Результаты представлены в табл.3. Как видно, все новые аллоплазматические линии более устойчивы к бурой ржавчине в сравнении с исходным улучшаемым сортом.

Предлагаемый способ является более простым в практическом исполнении в сравнении с аналогом. Повышение частичной устойчивости по этому способу не нарушает целостности ядерного генома улучшаемого сорта, в связи с чем гены и полигены, контролирующие другие ценные признаки этого сорта, остаются структурно неизменными. В ядерный геном улучшаемого сорта не вводится чужеродный генетический материал от донора устойчивости, осуществляется лишь замена цитоплазмы. В прототипе перенос генетического материала от донора устойчивости в ядерный геном улучшаемого сорта является неизбежным процессом, необходимым для усиления устойчивости улучшаемого сорта. При этом контроль за перенесением малых генов практически не осуществим, особенно в последующих поколениях насыщения.

Источники информации.

1. Пшеницы мира. Л., Колос, 1976.

2. Одинцова И.Г. и Михайлова Л.А. Лабораторный метод определения неспецифической устойчивости пшеницы к бурой ржавчине. С.-х. биология. 1981. Т.16. N 1. с.137-141.

3. Силкова Т.А. и Палилова А.Н. Формирование продуктивности у новой серии аллоплазматических линий пшеницы под влиянием чужеродных цитоплазм. С.-х. биология. 1987. N 12 с.3-5.