Способ оценки устойчивости кукурузы к пузырчатой головне

 

Использование: биотехнология, фитопатология, растениеводство. Сущность изобретения: оценку устойчивости кукурузы к пузырчатой головне осуществляют путем выращивания пыльцы на питательной среде в присутствии токсина патогена и сравнения с контролем процента прорастания пыльцевых зерен и длины пыльцевых трубок. 2 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в селекции при отборе форм, устойчивых к пузырчатой головне.

Известен способ оценки устойчивости кукурузы к пузырчатой головне, согласно которому растения в фазе 6-8 листьев и в период цветения опрыскивают 0,05% -ной суспензией хламидоспор гриба U. maydis и визуально оценивают по проявлению видимых галлов, при этом учитывают процент пораженных растений и вредоносность болезни [1] Недостатками способа являются громоздкость, трудоемкость, длительность определения. Это связано с тем, что необходима двукратная обработка растений спорами гриба U. maydis и такая же работа по учету степени пораженности растений, что связано с медленным проявлением внешних (видимых) признаков заболевания и большой зависимостью этого процесса от условий среды. Кроме того, по этим же причинам традиционная оценка устойчивости кукурузы к пузырчатой головне обычно проводится в течение нескольких лет с использованием большой выборки растений (не менее 60 шт.).

Проведенный патентный поиск не выявил каких-либо способов дифференциации устойчивых к пузырчатой головне генотипов кукурузы на уровне пыльцы.

Цель изобретения ускорение процесса оценки селекционного материала.

Сущность способа заключается в том, что оценку устойчивости кукурузы к пузырчатой головне проводят при проращивании пыльцы испытуемых образцов на искусственной питательной среде с добавлением культурального экстракта 0,4-0,7 мг/л, а в контрольном варианте на аналогичной среде без токсического экстракта. Измеряют длину пыльцевых трубок и интенсивность прорастания пыльцы в каждом варианте. При этом к устойчивым относят генотипы, у которых процент снижения проросших пыльцевых зерен не более 20% степень снижения длин пыльцевых трубок не более 30% а к восприимчивым генотипы, у которых процент проросших пыльцевых зерен менее 50% а степень снижения длин пыльцевых трубок более 50% Способ осуществляют следующим образом.

Объектом исследования являются три контрастные по устойчивости к пузырчатой головне линии кукурузы П092 (устойчивая), МАН 123 и Земундо 2454 (восприимчивые). Характеристика линий кукурузы по устойчивости была подтверждена известным способом (визуальная полевая оценка). Исследования проводились в течение 1986-1990 гг. Данные представлены в табл. 1.

Экстракт U. maydis получают по методике, описанной R.U. Lemieux et al (1951): Canadian journal of chemistry vol. 29.

Культуру гриба выращивают на жидкой питательной среде Чапека в течение 25-30 мин при 26-28^оС. Отделяют мицелий от культуральной жидкости фильтрованием через бумажный фильтр, затем мицелий заливают метанолом (из расчета 250 мл на 1 л культуральной жидкости) на 1 ч, затем снова фильтруют через бумажный фильтр. Полученный раствор выпаривают на роторном испарителе, полученный осадок является токсичным экстрактом.

Свежую зрелую пыльцу высевают на питательную среду (Соок, Walden, 1965) с добавлением экстракта гриба U. maydis в разных концентрациях, а в контрольном варианте без токсина. Пыльцу проращивают в термостате при температуре 28^оС в течение 40 мин. Затем подсчитывают процент проросших пыльцевых зерен у 300 и измеряют длину у 100 случайно выбранных пыльцевых трубок в опытном и контрольном вариантах. Определяют среднее значение указанных показателей, затем вычисляют степень снижения длины пыльцевых трубок в опыте по отношению к контролю.

П р и м е р 1. В опыте использовали для оценки линии кукурузы, контрастные по устойчивости к пузырчатой головне П092 (устойчивая) и восприимчивые МАН 123 и Земундо 2454. Свежую, зрелую пыльцу, отобранную от каждого образца, препаровальной иглой высевают на питательную среду, содержащую 0,2 мг/мл экстракта гриба U. maydis (опыт) и на среду аналогичного состава баз экстракта (контроль).

Пыльцу проращивают в термостате при температуре 28^оС в течение 40 мин. Подсчитывают процент прорастания пыльцы в опыте и контроле, определяют отношение этих величин относительный процент прорастания у 300 случайно выбранных пыльцевых зерен. Измеряют длину 100 случайно выбранных пыльцевых трубок в опытном и контрольном вариантах. Определяют среднее значение длин пыльцевых трубок для каждого образца в опыте и контроле, вычисляют относительный процент длин пыльцевых трубок в опыте по отношению к контролю.

При данной концентрации относительный процент прорастания пыльцы ближе к контролю у всех линий, а средняя длина пыльцевых трубок отличалась от контроля не более чем на 5% у восприимчивых линий, а у устойчивых наблюдается стимулирование роста пыльцевых трубок на 13,7% Данные представлены в табл. 2.

П р и м е р 2. Условия опыта и методика проведения по примеру 1.

При добавлении в питательную среду экстракта U. maydis в концентрации 0,5 мг/л отмечены четкие различия между генотипами по показателям относительного процента длин пыльцевых трубок и проросших пыльцевых зерен. У устойчивой линии П092 процент проросших пыльцевых зерен на 28,3% ниже контроля, а длина пыльцевых трубок снизилась на 25,1% У восприимчивой линии Земундо 2454 относительный процент длин пыльцевых трубок на 50% ниже, чем в контроле. То же наблюдается у линии МАН 123 (62,2% и 58,6% соответственно). Следовательно, у более устойчивых образцов пыльцевые трубки и пыльцевые зерна менее подвержены угнетению токсичными метаболитами фитопатогена.

П р и м е р 3. Интенсивность прорастания пыльцевых зерен и длина пыльцевых трубок была различной у разных генотипов в экспериментах при концентрации 1,0 мг/мл. Наблюдалось значительное снижение процента проросших пыльцевых зерен у всех линий. Степень снижения длины пыльцевых трубок у П092 и МАН 123 составляла 85% а у сильно восприимчивой линии прорастание пыльцы полностью ингибировалось.

Анализ полученных данных показывает, что наибольшие различия наблюдаются при концентрации 0,5 мг/мл у разных линий кукурузы как по проценту прорастания пыльцы, так и по степени снижения длины пыльцевых трубок в зависимости от устойчивости генотипа к патогену. Таким образом, данная концентрация препарата является оптимальной для дифференциации генотипов кукурузы по устойчивости к пузырчатой головне и позволяет отличить устойчивый генотип от неустойчивого.

Следовательно, использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с известным следующие преимущества: экстракт гриба можно выделить и хранить в любых количествах долгое время; реакция пыльцы на токсин проявляется быстрее по сравнению с реакцией растения на заражение патогеном; сокращается количество испытуемых образцов с 60 до 10, при этом выборка пыльцевых зерен с одной метелки увеличивается до нескольких тысяч; оценка возможна на более раннем этапе онтогенеза.

Формула изобретения

СПОСОБ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ КУКУРУЗЫ К ПУЗЫРЧАТОЙ ГОЛОВНЕ, включающий воздействие патогеном на растительный материал и определение устойчивости генотипов путем исследования их реакции на патоген в сравнении с контролем, отличающийся тем, что в качестве растительного материала используют пыльцу, воздействие патогеном осуществляют путем проращивания пыльцы на питательной среде в присутствии экстракта культуральной жидкости гриба Ustilago maudis в концентрации 0,4 0,7 мг/мл и устойчивость определяют по проценту проросших пыльцевых зерен и длинне пыльцевых трубок, при этом генотипы оценивают как устойчивые, если значение первого показателя снижается до 20% а второго до 30%

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2