Способ определения относительной устойчивости сортов яровой пшеницы к обыкновенной корневой гнили злаков

 

Способ относится к сельскому хозяйству, в частности к биофизическим способам оценки растений, и может быть использован для эффективной массовой оценки селекционного материала пшеницы на иммунитет к обыкновенной корневой гнили злаков. Способ заключается в том, что, используя в качестве растительного объекта корни здоровых и инфицированных возбудителем болезни проростков, готовят водные вытяжки корней (корневые экссудаты), регистрируют их собственное и индуцированное перекисью водорода свечение и по изменению этого свечения дифференцируют сорта пшеницы по устойчивости к обыкновенной корневой гнили злаков. При этом проростки выращивают в течение 10-14 суток, после чего корни отделяют от ростков и готовят водные корневые экссудаты, регистрируют их собственное и индуцированное 1-3% раствором перекиси водорода свечение, вычисляют реакцию сорта на заражение по отношению К = I_o/I_к, где I_о - индуцированное свечение корневых экссудатов, нормированное к собственному свечению, в опыте; I_к - индуцированное свечение корневых экссудатов, нормированное к собственному свечению, в контроле. При К < 1 сорт включают в группу относительно устойчивых к болезни сортам. Способ позволяет вести оценку устойчивости сортов к возбудителю обыкновенной корневой гнили на самых ранних стадиях органогенеза, что значительно ускоряет селекционный процесс. 2 табл.

Предлагаемое изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к биофизическим способам оценки растений, и может быть использовано для эффективной массовой оценки селекционного материала пшеницы на иммунитет к обыкновенной корневой гнили злаков.

Известен способ определения вилтоустойчивости хлопчатника к разным по вирулентности формам возбудителя заболевания путем регистрации спонтанной хемилюминесценции корней проростков /1/, заключающийся в том, что сравнивают уровни свечения корней проростков на воздухе после воздействия на них фосфатного буфера и экстракта гриба-возбудителя болезни и при повышении уровня свечения на 50 - 100% сорт относят к чувствительному к данной форме возбудителя.

Экспериментально доказана невозможность применения данного способа для оценки устойчивости сортов пшеницы к возбудителю обыкновенной корневой гнили злаков Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoemaker, так как уровень собственного свечения корней под действием токсинов гриба изменяется незначительно и поэтому дифференцировать сорта по устойчивости к болезни этим способам невозможно.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу (прототипом) является способ оценки устойчивости сортов ячменя и пшеницы по поражению основания стебля /2/, когда оценивают развитие болезни в посевах дважды за вегетацию: в фазе всходы - кущение и перед уборкой урожая. Поражение оценивается по балловой шкале: 0 - отсутствие признаков болезни; 1 балл - слабое побурение поверхностных тканей; 2 балла - отчетливое сильное побурение не только поверхностных, но и глубоко лежащих тканей; 3 балла - погибшие растения с переломами стебля и пустым колосом. Устойчивость сорта к возбудителю определяют по развитию болезни, вычисляемой по следующей формуле: где Р_б - развитие болезни, %; а - число растений с одинаковыми признаками поражения; б - соответствующий этому признаку балл поражения; а·б - сумма произведений;
А - число растений в учете;
К - высший балл учетной шкалы.

Недостатком известного способа является его трудоемкость, длительность и субъективность оценки степени поражения тканей.

Целью предлагаемого изобретения является ранняя, на стадии проростков, диагностика устойчивости сортов пшеницы к обыкновенной корневой гнили злаков и ускорение селекционного процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в известный способ оценки устойчивости сортов зерновых к обыкновенной корневой гнили злаков, включающий определение развития болезни на искусственном инфекционном фоне, вводят следующие операции: выращивание инфицированных (опыт) и здоровых (контроль) проростков пшеницы в рулонной культуре до фазы двух листьев, приготовление водных вытяжек из корней (корневые экссудаты), регистрация собственного и индуцированного перекисью водорода свечения корневых экссудатов и дифференцирование сортов по устойчивости - при относительном изменении свечения корней К > 1 сорта относят к группе неустойчивых, а при К < 1 - к группе более устойчивых к болезни.

Предлагаемый способ определения относительной устойчивости сортов яровой пшеницы к обыкновенной корневой гнили злаков осуществляется следующим образом.

Не пораженное патогенами, без механических повреждений зерно поверхностно стерилизуют этанолом и замачивают в дистиллированной воде (контроль) и споровой суспензии возбудителя (опыт) на 10 - 12 часов, после чего семена раскладывают на лентах фильтровальной бумаги, ленты скручивают в рулоны и помещают в кюветы с водопроводной водой. Семена проращивают в условиях освещения Е = 5000 лк в течение 10 - 14 дней. На 10 - 14 сутки у проростков отделяют корни и готовят водные вытяжки корней.

Корневые экссудаты имеют сложный состав: минеральные вещества, аминокислоты, нуклеотиды, фенольные соединения, витамины, ферменты и др. Среди компонентов корневых вытяжек содержится много соединений фенольной природы, обладающих хемилюминесцентными свойствами /3/. При действии патогена на растение увеличивается содержание фенольных соединений, происходит активация поверхностной корневой пероксидазы, изменение изоферментного состава, усиление окисления липидов и т.д., что приводит к изменению состава корневых экссудатов и, соответственно, их собственного и индуцированного свечения. Величина этих изменений коррелирует с устойчивостью сорта к данному повреждению.

Регистрацию собственного и индуцированного перекисью водорода свечения проводят на любой квантометрической установке. Реакцию сорта на действие патогена оценивают по формуле
К = I_о/I_к,
где I_о - интенсивность свечения корневых экссудатов опытных (инфицированных) растений;
I_к - интенсивность свечения корневых экссудатов контрольных (неинфицированных) растений.

При К > 1 сорта относят к неустойчивым, а при К < 1 - к группе относительно устойчивых к обыкновенной корневой гнили злаков.

Пример выполнения способа.

Откалиброванное и поверхностно простерилизованное этанолом зерно сортов яровой пшеницы, различающихся по устойчивости к обыкновенной корневой гнили злаков, замачивают на 12 часов в дистиллированной воде (контроль) и споровой суспензии сильнопатогенного изолята N 830 B.Sorokiniana (опыт). Инфекционная нагрузка составляла не более 600 конидий на 1 зерно. После этого семена раскладывали на лентах фильтровальной бумаги зародышами вниз, ленты скручивали и помещали в кюветы с водопроводной водой в условия освещенности Е = 5000 лк. Проростки выращивали до фазы двух листьев (10 - 14 суток), отделяли корни от ростков и готовили водные вытяжки корней (корневые экссудаты).

Для получения водной вытяжки навеску корней не менее 600 мг измельчали, растирали в ступке, заливали 3 мл дистиллированной воды. После выдерживания в комнатных условиях в течение 1 часа надосадочную жидкость отфильтровывали, осадок отжимали. Полученная вытяжка представляет собой корневые экссудаты.

Для измерения свечения 1 мл корневых экссудатов наливали в измерительную кювету и помещали в регистрационную камеру. Регистрацию свечения проводили на биолюминометре БЛМ - 8703 М производства СКБ "НАУКА" г.Красноярска. После темновой адаптации и стабилизации температуры в камере измеряли собственное свечение экссудатов, а затем при добавлении 1 мл 1...3% раствора перекиси водорода - индуцированное свечение. Определяли светосумму, т.е. интеграл интенсивности свечения за 15 с.

Реакцию сорта оценивали по отношению
К = I_о/I_к,
где I_о - нормированное свечение в опыте;
I_к - нормированное свечение в контроле.

Чтобы исключить погрешности измерений, связанных с внешними шумами и собственными шумами ФЭУ, индуцированное свечение нормировали к собственному свечению. При К > 1 сорт включали в группу относительно неустойчивых к корневой гнили.

Результаты оценки сортов приведены в таблице 1.

Результаты определения развития болезни при инфекционной нагрузке 600 конидий возбудителя на 1 зерно и устойчивости к токсинам возбудителя (в % от контроля) для тех же сортов представлены в таблице 2.

Источники информации
1. Методические рекомендации по определению вилтоустойчивости хлопчатника/ВАСХНИЛ, Отд-ние защиты растений. - М., 1985, - с.22 - 24.

2. Коршунова А.Ф., Чумаков А.Е., Щекочихина Р.И. Защита пшеницы от корневых гнилей. - Л.: Колос, 1976, - 184 с.

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

Формула изобретения

Способ определения относительной устойчивости сортов яровой пшеницы к обыкновенной корневой гнили злаков путем заражения семян спорами возбудителя с последующим выращиванием растений в рулонной культуре, отличающийся тем, что проростки выращивают в течение 10 - 14 суток, после чего корни отделяют от ростков и готовят водные корневые экссудаты, регистрируют их собственное и индуцированное 1 - 3% раствором перекиси водорода свечение, вычисляют реакцию сорта на заражение по отношению
K = I_о/I_к,
где I_о - индуцированное свечение корневых экссудатов, нормированное к собственному свечению, в опыте;
I_к - индуцированное свечение корневых экссудатов, нормированное к собственному свечению, в контроле,
и при K < 1 сорт включают в группу относительно устойчивых к болезни сортам.

РИСУНКИ

Рисунок 1