Способ определения относительной устойчивости сортов ячменя и пшеницы к обыкновенной корневой гнили злаков

 

Изобретение предназначено для использования в области сельского хозяйства. Способ включает замачивание семян в споровой суспензии возбудителя (опыт) и водопроводной воде (контроль). Проростки выращивают в рулонной культуре в условиях этиоляции с последующим зеленением при непрерывном освещении. Регистрируют замедленную флуоресценцию и оценивают реакцию сорта по отношению K = |I_k-I_o|/I_k100%, где I_k - замедленная флуоресценция контрольных образцов; I_o - замедленная флуоресценция опытных образцов, и включают сорт в группу относительно устойчивых, если К не превышает 30% для ячменя и 20% для пшеницы. Изобретение позволяет увеличить точность определения межсортовых различий по устойчивости к патогену. 1 табл.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к селекции и растениеводству.

Известен способ определения устойчивости сахарной свеклы к церкоспорозу /l/, заключающийся в том, что регистрируют фотоиндуцированное свечение листьев свеклы, затем обрабатывают их токсином Cercospora beticola и через 5-20 минут повторно регистрируют фотоиндуцированную люминесценцию и при увеличении данного показателя в 4-10 раз растение относят к группе устойчивых.

Известен способ определения вилтоустойчивости хлопчатника /2, 3/, заключающийся в том, что регистрируют индукцию флуоресценции здоровых и зараженных вилтом растений хлопчатника в фазе 4-6-ти настоящих листьев. У устойчивых форм хлопчатника в первые 1-5 дней после заражения степень тушения флуоресценции возрастает на 30-50% по сравнению с контролем, а у восприимчивых изменяется на 50-80% от контроля.

Известен способ определения устойчивости растений к стресс-факторам, заключающийся в измерении замедленной флуоресценции образцов растений, подвергающихся воздействию стрессового фактора и без этого воздействия, и последующем сравнении уровней замедленной флуоресценции в попарно связанных измерениях. /4/.

Экспериментально доказана невозможность применения данных способов при оценке устойчивости сортов пшеницы и ячменя к обыкновенной корневой гнили злаков, т.к. имеются методические особенности в инфицировании растений возбудителем данной болезни, подготовке опытных образцов для получения наибольших сортовых различий к патогену и проведении измерений.

Суть заявляемого способа заключается в том, что при сохранении целостности всего растения, используя в качестве растительного объекта высечки первых листьев здоровых и инфицированных спорами возбудителя зеленеющих этиолированных проростков и регистрируя замедленную флуоресценцию, оценивают состояние фотосинтетического аппарата растения-хозяина в норме и при поражении патогеном и на основании этого выявляют сортовые различия по устойчивости к болезни.

Заявляемый способ определения относительной устойчивости сортов ячменя и пшеницы к обыкновенной корневой гнили злаков осуществляется следующим образом.

Не пораженное возбудителем, без механических повреждений зерно поверхностно стерилизуют этанолом и замачивают в водопроводной воде (контроль) и в споровой суспензии (опыт) на 12 часов, после чего раскладывают на лентах фильтровальной бумаги зародышами вниз, ленты сворачивают в рулоны и помещают в кюветы с водопроводной водой. Выращивание проростков (контрольных и опытных) осуществляют в условиях этиоляции (в термостате) в течение 6-8 суток. Обработка споровой суспензией обеспечивает непосредственный контакт возбудителя с растением-хозяином, что приближает условия оценки к естественным и дает возможность грибу-паразиту проявить свои патогенные свойства, т.е. вызывать симптомы болезни. При этом патоген синтезирует токсины и ферменты, предрасполагающие растение к заболеванию и способствующие проникновению возбудителя в ткани растения-хозяина. У некоторых сортов устойчивость к токсинам, полученным в лабораторных условиях, не всегда совпадает с устойчивостью к самому патогену в естественных условиях, поэтому при оценке относительной устойчивости целесообразно использовать непосредственно инфекционные структуры возбудителя болезни (споры, кусочки мицелия и т.д.), а не его метаболиты. Обработка споровыми суспензиями обеспечивает равную инфекционную нагрузку на каждое растение и дает возможность получить растения с одинаковыми признаками поражения. При этом время обработки семян спорами не является дополнительным, оно входит в общий период культивирования растений.

Существенным является продолжительность темнового выращивания проростков 6-8 суток, т.к. у проростков ранних сроков выращивания (менее 6 суток) листовая пластинка еще не сформирована окончательно, что затрудняет укладку образцов в измерительную кювету и регистрацию свечения. Выращивание проростков в условиях этиоляции более 8 суток приводит к необратимым сдвигам в метаболизме и разрушению образующегося при последующем освещении хлорофилла (эффект старения проростков после 10 суток). Использование питательных сред и минеральных подкормок не корректирует эти нарушения.

Через 6-8 суток этиолированные проростки переносят в условия непрерывного освещения при Е=5000 лк.

В 6-8-суточных этиолированных проростках содержатся этиопласты, которые при освещении сразу начинают трансформироваться в хлоропласты, в результате чего формируется структурный и биохимический аппарат фотосинтеза /5/.

Возбудитель обыкновенной корневой гнили злаков Bipolaris sorokiniana (Sacc. ) Shoemaker воздействует продуктами своего метаболизма на растение на ранних этапах онтогенеза. Предположительно место действия токсической фракции гриба расположено между фотосистемой II и фотосистемой I. При этом происходит ингибирование транспорта электронов между системами, снижение фотохимической активности хлоропластов и выделение ими кислорода /6/.

Экспериментально установлено, что в проростках пшеницы и ячменя, инфицированных возбудителем, при зеленении содержание хлорофилла и интенсивность фотосинтеза ниже, чем в контрольных. Величина этих различий связана с устойчивостью сорта к патогену.

Затем из первых листьев зеленеющих проростков делают высечки длиной 2 см и раскладывают в измерительные кюветы, которые после темновой адаптации в течение 15-20 минут помещают в установку для регистрации замедленной флуоресценции. Регистрация замедленной флуоресценции может производиться на любой квантометрической установке. Измеряют светосумму (число импульсов) контрольных и опытных образцов высечек листьев за 15-60 секунд.

Реакцию сорта на поражение возбудителем болезни оценивают по относительному изменению замедленной флуоресценции контрольных и опытных образцов где I_k - замедленная флуоресценция контрольных образцов; I_о - замедленная флуоресценция опытных образцов.

Относительное изменение замедленной флуоресценции отражает изменение интенсивности фотосинтеза при поражении возбудителем и, в конечном итоге, энергетический баланс растения, являющийся одним из основных физиологических признаков, на которых базируется диагностика стрессоустойчивости растений /7/. При изменении данного показателя у пшеницы не более чем на 20%, у ячменя - не более чем на 30%, сорта относят к группе относительно устойчивых к обыкновенной корневой гнили злаков.

В заявляемом способе оценивается относительная устойчивость сортов ячменя и пшеницы, поскольку абсолютная величина устойчивости (значение параметра, используемого в качестве критерия устойчивости) может значительно варьировать, тогда как относительная сохраняет свое значение в разных циклах и условиях экспериментов.

Пример выполнения способа.

Предварительно отобранное и простерилизованное зерно относительно устойчивых сортов ячменя Винер и пшеницы Мана и менее устойчивых - ячменя Красноярский 1 и пшеницы Зарница замачивали на 12 часов в споровой суспензии возбудителя обыкновенной корневой гнили злаков B.sorokiniana (опыт) и в водопроводной воде (контроль), после чего выращивали в рулонной культуре в термостате. Через 6-8 суток этиолированные проростки помещали в условия непрерывного освещения (Е=5000 лк).

Из первого листа контрольных и опытных проростков делали высечки длиной 2 см, укладывали их на дно измерительной кюветы, покрывали увлажненным ватным фильтром и выдерживали в темноте в течение 15-20 минут. Образец с высечками помещали в установку для регистрации замедленной флуоресценции "Фотон" /8/. Длительность засветки образцов высечек составляла 5 секунд при освещенности 5000 лк. Регистрировали светосумму сигнала за 15-60 секунд. Результаты измерения представлены в таблице.

Для относительно устойчивого к В. sorokiniana ячменя Винер коэффициент К составлял 24,2%, а для неустойчивого сорта Красноярский 1-К=75,5%. Реакция более устойчивого к патогену сорта пшеницы Мана составляла К=5,5%, а у относительно неустойчивого сорта Зарница К=34,7%.

Таким образом, межсортовые различия при выращивании проростков в условиях этиоляции с последующим зеленением и при непрерывном освещении составили у ячменей 3,1 и 1,5 раза, а у пшениц - 6,3 и 1,2 раза соответственно. То есть использование приема этиоляции с последующим зеленением позволяет увеличитъ точность определения межсортовых различий по устойчивости к патогену в 2...5 раз.

Сорта зерновых включают в группу относительно устойчивых к возбудителю обыкновенной корневой гнили злаков В. sorokiniana, если К<30% для ячменей и К<20% для пшениц.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1. А.с. СССР 1160998, МКИ А 01 G 7/00; А 01 Н 1 /04. Способ определения устойчивости свеклы к церкоспорозу./Т.В. Веселова, Т.В. Вышкина, В.А. Веселовский, В. С. Маренков, А.В. Корниенко (СССР). - Заявл. 31.12.1982, опубл. 15.06.1985.

2. Методические указания по определению вилтоустойчивости хлопчатника./ ВАСХНИЛ, Отд-ние защиты растений. - М., 1985. - С.22-24.

3. Тарусов Б. Н. , Веселовский В.А. Сверхслабое свечение растений и их прикладное значение. - М.: Изд-во МГУ, 1978. - 150 с.

4. Патент РФ 2049385, МКИ А 01 G 7/00, А 01 Н 1/04. Способ определения устойчивости растений к стресс-факторам. / С.В. Климов, Т.И. Трунова, Д.А. Джакумов. - Заявл.29.03.91, опубл. 10.12.95.

5. Литвин Ф. Ф. , Беляева О.Б., Игнатов Н.Б. Механизм заключительных стадий биосинтеза хлорофилла и феофитина и проблема биогенеза реакционных центров фотосистемы II. //Биофизика. - 1993. - Т.38, вып.6. - С. 919-939.

6. Адеишвили Т. Ш. , Симонян Г.Г., Тарабрин Г.А., Фадеев Ю.Н. Влияние токсинов гриба Bipolaris sorokiniana (Sacc.) на фотохимическую активность хлоропластов пшеницы. // Физиология растений. - 1989. - 36, N 1. - С. 143-149.

7. Удовенко Г.В. Использование физиологических принципов и критериев в диагностике устойчивости растений к стрессовым воздействиям. // Второй съезд Всес. о-ва физиологов растений: Тез. докл., Минск, 24-29 сент., 1990. - М., 1990. - С.92.

8. Оценка биологической активности возбудителя обыкновенной корневой гнили злаков: Метод. Рекомендации /РАСХН. Сиб. отд-ние. СибФТИ. - Новосибирск, 1994. - 24 с.

Формула изобретения

Способ определения относительной устойчивости сортов ячменя и пшеницы к обыкновенной корневой гнили злаков путем регистрации замедленной флуоресценции, заключающийся в том, что семена замачивают в споровой суспензии возбудителя (опыт) и водопроводной воде (контроль) на 12 ч, выращивают проростки в рулонной культуре в условиях этиоляции в течение 6-8 суток с последующим зеленением при непрерывном освещении, регистрируют замедленную флуоресценцию, оценивают реакцию сорта по отношению K = |I_k-I_o|/I_k100%, где I_k - замедленная флуоресценция контрольных образцов; I_o - замедленная флуоресценция опытных образцов, и включают сорт в группу относительно устойчивых, если К не превышает 30% для ячменя и 20% для пшеницы.

РИСУНКИ

Рисунок 1