НАцІОНАЛЬНИЙ аграрний університет

рожкова тетяна олександрівна

удк: 632.4 + 633.16

Структура популяцій збудників теМНО-БУРОЇ ТА СІТЧАСТОЇ ПЛЯМИСТОСТЕЙ ЛИСТЯ ячменю ярого у ПІВНІЧНО-СХІДНОМУ ЛІСОСТЕПУ ТА ПОШУК ДЖЕРЕЛ СТІЙКОСТІ

06.01.11 – фітопатологія

Автореферат

дисертація на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Київ - 2005

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті захисту рослин УААН

Науковий керівник - | доктор біологічних наук, професор, академік УААН

Лісовий Михайло Павлович, Інститут захисту

рослин УААН, завідувач лабораторії імунітету

сільськогосподарських рослин до хвороб

Офіційні опоненти: | доктор біологічних наук, професор

Жданова Неллі Миколаївна, Інститут мікробіології

і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАНУ,

відділу фізіології та систематики мікроміцетів

кандидат біологічних наук

Крючкова Лариса Олексіївна, Інститут фізіології

рослин і генетики НАНУ, старший науковий

співробітник відділу фізіології росту і розвитку рослин

Провідна установа - | Харківський національний аграрний університет

ім. В.В. Докучаєва, кафедра фітопатології,

Міністерство аграрної політики України, м. Харків

Захист відбудеться “27” травня 2005 р. о 10 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.02 у Національному аграрному університеті за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв оборони, 15, навчальний корпус № 3, аудиторія 65

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного аграрного університету за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв оборони, 13, навчальний корпус № 4, к. 41

Автореферат розісланий 19 квітня 2005 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Мороз М.С.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В умовах розвитку пивоварного виробництва підвищились вимоги до якості зерна ячменю. У північно-східному Лісостепу в останні роки змінився склад домінуючих хвороб на ячмені ярому у порівнянні з даними 80-х рр. А.М. Полив’яного (1989) та 90-х рр. О.П. Клименко (1994), С.В. Ретьмана (1998): найпоширенішими на ячмені є темно-бура (збудник - Cochliobolus sativus (Ito and Kurib.) Drechs. ex Dastur (Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoem.)) та сітчаста плямистості (збудник - Pyrenophora teres Drechs. (Drechslera teres (Sacc.) Shoem. Ito)). Комерційні сорти значною мірою уражуються плямистостями: розвиток темно-бурої плямистості склав у 2003 році 31-57,5 %, сітчастої – 43-61 %, у залежності від сорту.

Інтегрована система захисту вирішує проблему захисту ячменю від плямистостей. Основною її складовою є селекція на стійкість. Остання вимагає моніторингу за структурою популяцій патогенів та виявлення вихідного селекційного матеріалу ефективного до місцевих популяцій грибів. Тому актуальним було вивчення структури популяцій збудників темно-бурої та сітчастої плямистостей листя ячменю ярого та пошук джерел стійкості до місцевих популяцій патогенів північно-східного Лісостепу.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана в рамках державної програми: 01.01 "Розробити теоретичні основи формування патогенності популяцій збудників основних хвороб та їх взаємодію із стійкістю рослин для обґрунтування селекції на стійкість”. Номер державної реєстрації 0101U003709.

Мета і задачі дослідження. Аналіз популяцій збудників темно-бурої та сітчастої плямистостей ячменю ярого у північно-східному Лісостепу та виявлення ефективних джерел стійкості до них. Для досягнення поставленої мети слід вирішити наступні задачі:

1. Виявити та ідентифікувати домінуючі види збудників плямистостей на ячмені ярому у північно-східному Лісостепу.

2. Встановити характер взаємовідношення між C.sativus та P.teres.

3. Проаналізувати популяції C.sativus за культурально-морфологічними ознаками.

4. Вивчити вірулентність популяцій C. sativus та P.teres, зазначаючи:

- зміни у популяціях грибів у часі;

- особливості формування популяцій грибів з виробничих посівів;

- вплив генотипу стійкості рослини-живителя на структуру популяцій P.teres;

- значення пирію повзучого в патогенезі P.teres.

5. Встановити ареал популяцій C. sativus у північно-східному Лісостепу за культурально-морфологічними ознаками та вірулентністю.

6. Виявити джерела стійкості ячменю ярого до C.sativus та P.teres, ефективні для північно-східного Лісостепу.

Об’єкт дослідження – особливості взаємодії сортів ячменю ярого та збудників темно-бурої та сітчастої плямистостей.

Предмет дослідження – структура популяцій C.sativus та P.teres, джерела стійкості.

Методи дослідження: таксономічні – ідентифікація видів збудників хвороб; лабораторні – визначення характеру взаємозв’язку двох видів грибів, аналізи структури популяцій патогенів, тестування ячменю за стійкістю до збудників плямистостей; польові – обстеження за поширенням розвитку хвороб, оцінка стійкості ячменю до патогенів на природному фоні; розрахункові – обчислення розвитку та розповсюдженості хвороб; математично-статистичні – виявлення мінливості популяцій грибів у часі та просторі, оцінка достовірності отриманих результатів, встановлення кореляційного зв’язку між показником середньої вірулентності популяцій та розвитком сітчастої плямистості на рослинах.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше досліджено вірулентність популяцій C. sativus північно-східного Лісостепу України, виділених з Сумської, Полтавської та Харківської областей. Шляхом статистичного порівняння за культурально-морфологічними ознаками та вірулентністю доведено існування різних популяцій гриба в залежності від регіону вирощування ячменю ярого. Зафіксовано високу вірулентність популяцій C. sativus з виробничих посівів культури.

Встановлено взаємний антагоністичний вплив C. sativus та P.teres in vitro та in vivo. Показано, що вид C. sativus для зараження і розвитку потребує вищі температури повітря (250 С), ніж P.teres (210С).

Ідентифіковано гриб Pyrenophora teres Drechs., виділений з ураженого листя пирію повзучого (Agropyron repens). Вивчено структуру популяцій P.teres з A. repens. Доведено, що Agropyron repens виступав додатковим джерелом інфекції Р.teres, сприяючи поширенню патогену у просторі.

При тестуванні ячменю ярого за допомогою штучних та природних популяцій патогенів виділено 12 стійких до C.sativus та 8 стійких до P.teres форм. Три з них (Симфонія, Камишанський 23 та Степовий 2) мають групову стійкість до двох збудників.

Практичне значення одержаних результатів. Виявлено 12, стійких до C.sativus, та 8, стійких до P.teres, форм ячменю ярого в умовах північно-східного Лісостепу, які рекомендовано для використання у селекційних програмах. Три з них (Симфонія, Камишанський 23 та Степовий 2) мають групову стійкість до двох збудників. Установлено найбільш розповсюджені та потенційно небезпечні раси патогенів, які можуть бути використані для створення штучних інфекційних фонів у селекції ячменю на стійкість.

Особистий внесок здобувача. Безпосередня участь у плануванні та проведенні експериментальних досліджень, обробці, аналізі та узагальненні результатів, підготовці матеріалів дисертації до друку.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації було репрезентовано на 1-й Всеросійській конференції з імунітету рослин до хвороб та шкідників, присвяченій 300-річчю Санкт-Петербурга (Санкт-Петербург, 2002); на 2-й міжнародній конференції молодих вчених: "Сучасні проблеми генетики, біотехнології та селекції рослин" (Харків, 2003); на міжнародній науково-практичній конференції: "Проблеми підвищення родючості ґрунтів, ефективності добрив і засобів захисту рослин" (Горки, 2003); на міжнародному науковому симпозіумі “Сучасні технології селекційного процесу сільськогосподарських культур (Харків, 2004).

Публікації. Основні положення дисертації опубліковано у 10 наукових працях, з яких 6 статті у фахових виданнях та 4 тези доповідей у матеріалах конференцій.

Структура та обсяг роботи. Дисертація у вигляді рукопису викладена на 180 сторінках машинописного тексту. Містить вступ, вісім розділів, обговорення результатів, висновки та додатки. Робота включає 34 таблиці та 33 рисунка. Список літератури містить 168 джерел, з них 68 зарубіжних авторів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Огляд літератури

Аналіз даних літератури висвітлює проблематичне питання систематики досліджуваних грибів, морфологічні та біологічні особливості, розповсюдженість та шкодочинність патогенів. Детально розглядається інформація про структуру популяцій грибів. Надані дані з пошуку стійких форм до збудників плямистостей та типу стійкості до них. На основі аналізу сучасної іноземної та української літератури показано актуальність теми дисертаційної роботи та визначено доцільність проведених досліджень.

Умови, матеріал та методики досліджень

Дисертаційна робота виконувалась впродовж 2001-2003 рр. на базі Інституту захисту рослин УААН. Досліди проводили у Сумській (Сумська СДС, Сумський державний аграрний університет), Полтавській (Миргородська СДС) та Харківській (Валківська СДС) областях, які розташовані у північно-східному Лісостепу України. Інфекційний матеріал збирали з сортодільниць та виробничих посівів ячменю ярого. Погодні умови всіх вегетаційних сезонів сприяли росту і розвитку рослин ячменю ярого та збудників темно-бурої та сітчастої плямистостей.

Ідентифікацію видів збудників хвороб проводили за визначником Н.М. Пидопличко (1977) та О.С. Афанасенко (1987). Характер взаємовідношення між грибами вивчали in vitro за І. Кашайп, Л.М. Льовкіною (1987), in vivo – за Г.Г. Філіповою, Л.А. Кашеміровою (1991). Виділення грибів у чисту культуру та отримання моноспорових ізолятів проводили за методикою О.С. Афанасенко та ін. (1976). Аналіз ізолятів за культурально-морфологічними ознаками здійснювали за М.А. Литвиновим (1969). Вірулентність популяцій P.teres визначали за методикою О.С. Афанасенко, М.М. Левітіна (1979), C. sativus – за М.М. Левітіним та ін. (1985). Статистичне порівняння популяцій здійснювали за критерієм Ст’юдента (Б.О. Доспєхов, 1985), ?2 , показником подібності – r та критерієм ідентичності – І (Л.А. Животовський, 1991). Популяції ще порівнювали між собою графічним способом (С.В. Серебровський, 1970). Оцінку стійкості на природному фоні та тестування за стійкістю до патогенів в умовах штучного зараження здійснювали у польових та лабораторних умовах за методикою О.С. Афанасенко (1977, 1987).

Статистичну обробку даних проводили згідно методик Б.О. Доспєхова (1985) при допомозі комп’ютера в програмах Agro та Statistica.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Проведені спостереження довели факт інфікування листя ярого ячменю у другій половині вегетації лише трьома збудниками плямистостей – Cochliobolus sativus (Ito and Kurib.) Drechs. ex Dastur, Pyrenophora teres Drechs. та Rhynchosporium secalis (Oudem.) Davis. Домінування того чи іншого виду відбувалось, насамперед, під впливом погодних умов. Тому екологічна ніша постійно була заповненою. Протягом 2001-2003 рр. у північно-східному Лісостепу склалися такі погодні умови, які обумовили поширення двох видів C. sativus та P. teres, причому перший вид був домінуючим за роками і по областях. Розвиток темно-бурої плямистості у середньому становив 31 %, сітчастої – 13,5 %. Відмічали типові симптоми хвороб, які спричиняють види C. sativus та P. teres. гриб P. teres у північно-східному Лісостепу був представлений лише формою P.teres f. sp. teres.

Взаємовідношення збудників плямистостей листя

(С. sativus та P. teres)

У другій половині вегетації на ярому ячмені відмітили факт існування філофільної мікосинузії, яка складалась здебільшого з двох видів грибів - C. sativus та P. teres, інколи з трьох - C. sativus, P. teres та R. secalis. У багатьох випадках поширення, розвиток та вірулентність популяцій могли бути з'ясовані лише у разі визначення характеру взаємовідношення між грибами. Такі взаємовідношення між грибами C. sativus і P. teres досліджували in vitro та in vivo. Був визначений взаємний антагоністичний вплив досліджуваних видів грибів. Вивчаючи характер взаємовідношення між грибами при різних режимах температури та освітлення, ми прийшли до висновку, що C. sativus для оптимального зараження вимагає вищу температуру (250 С), ніж P. teres (210 С).

Структура популяцій збудника темно-бурої плямистості листя ячменю ярого у північно-східному Лісостепу

Аналіз популяцій C. sativus здійснювали за культурально-морфологічними ознаками та вірулентністю. Неоднорідність моноізолятів за культурально-морфологічними ознаками була підставою для вивчення мінливості популяцій патогену за цими ознаками за роками і у просторі.

За два роки досліджень у популяціях, зібраних у Полтавській області, вдалося виділити 4 культурально-морфологічних типи (КМТ) (табл. 1). У популяції 2001-го року домінували ізоляти, які на поживному середовищі утворювали оливкові колонії з хаотично розташованими ватоподібними виростами (частота їх виявлення у популяції склала 52,5 %). У 2002 році з’явився новий КМТ, який до того ж зайняв домінуюче положення у популяції патогену - частота його виявлення - 57,5 %. Колонії цього КМТ були темно-зеленого забарвлення і мали сірі плоскі неправильної форми вирости міцелію. Статистичне порівняння популяцій гриба за роками довело наявність істотної різниці серед досліджених популяцій за культурально-морфологічними ознаками.

Таблиця 1

Структура популяцій C. sativus за культурально-морфологічними ознаками (Полтавська обл., 2001-2002 рр.)

№

п/п | Культурально-морфологічні типи | Частота виявлення у популяції, % | 2001 р. | 2002 р. | 1. | Сажкові оливкові з хаотично розташованими ватоподібними виростами | 52,5 | 35,0 | 2. | Сажкові оливкові з спіралеподібно розташованими ватоподібними виростами | 7,5 | 7,5

3. | Сажкові темно-зелені з сірими плоскими неправильної форми виростами | 0 | 57,5 | 4. | Сажкові темно-зелені з хаотично розташованими ватоподібними виростами | 40,0 | 0 |

Вивчення популяцій гриба з різних місць збору (областей) засвідчило домінування певного морфологічного типу в кожній досліджуваній популяції (табл. 2).

Таблиця 2

Культурально-морфологічні типи у популяціях C. sativus

(північно-східний Лісостеп, 2001 рік)

№

п/п | Культурально-морфологічні типи | Частота виявлення у популяції з областей, % | Сумської | Полтавської | Харківської | 1. | Сажкові оливкові з хаотично розташованими ватоподібними виростами | 37,5 | 52,5 | 2,5 | 2. | Сажкові оливкові з спіралеподібно розташованими ватоподібними виростами | 0 | 7,5 | 2,5 | 3. | Сажкові темно-зелені з хаотично розташованими ватоподібними виростами | 62,5 | 40,0 | 0 | 4. | Сажкові темно-зелені з сіро-білими снопоподібними виростами, розташованими радіально | 0 | 0 | 27,5 | 5. | Сажкові темно-зелені з виростами у вигляді “сітки” | 0 | 0 | 67,5 | Це пояснювалось більшим рівнем адаптованості домінуючого КМТ-у до місцевих умов. У популяції, зібраної у Сумській області, домінували ізоляти, які на середовищі утворювали сажкові темно-зелені колонії з хаотично розташованими ватоподібними виростами (частота їх виділення - 62,5 %), у популяції з Полтавської області - ізоляти оливкового забарвлення (52,5 %). Найбільш відмінною виявилась популяція патогену з Харківської області - у ній домінували ізоляти з виростами міцелію у вигляді “сітки”(частота їх виявлення - 67,5 %). Статистичне порівняння популяцій гриба, зібраних у різних місцях, довело наявність істотної різниці між ними за культурально-морфологічними ознаками. Тобто, у північно-східному Лісостепу сформувались три окремі популяції гриба.

Впродовж 2001-2003 рр. вивчали структуру популяцій C. sativus північно-східного Лісостепу за вірулентністю. Всього було проаналізовано 420 ізолятів, виділених зі сортодільниць, та 138 - з виробничих посівів ячменю. Спостерігали підвищення вірулентності у часі (табл. 3).

Таблиця 3

Склад вірулентних ізолятів у популяціях C. sativus у північно-східному Лісостепу (2001-2003 рр.)

Тест-сорт

(№ за каталогом ВІРу) | Частка вірулентних клонів у популяції з, % | Сумської обл. | Полтавської обл. | Харківської обл. | 2001 р. | 2003 р. | 2001 р. | 2002 р. | 2001 р. | 2003 р. | К-3267 | 74,29±7,39 | 71,43±7,64 | 45,71±8,42 | 65,71±8,02 | 88,57±5,38 | 94,29±3,92 | К-18505 | 20,00±6,76 | 65,71±8,02 | 14,29±5,92 | 31,43±7,85 | 57,14±8,36 | 91,43±4,73 | К-19304 | 42,86±8,36 | 82,86±6,37 | 34,29±8,02 | 51,43±8,45 | 68,57±7,85 | 94,29±3,92 | К-19182 | 51,43±8,45 | 97,14±2,82 | 60,00±8,28 | 91,43±4,73 | 91,43±4,73 | 97,14±2,82 | К-19810 | 65,71±8,02 | 88,57±5,38 | 57,14±8,36 | 74,29±7,39 | 62,86±8,17 | 91,43±4,73 |

Наочна мінливість популяцій патогену по роках за складом вірулентних клонів була підтверджена статистично за критерієм Ст’юдента (табл.4).

Таблиця 4

Вірогідність відмінностей популяцій C. sativus у часі

(північно-східний Лісостеп, 2001-2003 рр.)

№

п/п | Тест-сорт

(№ за каталогом ВІРу) | t d при порівнянні популяцій ( P?0,95 при t d=2,04) | Сумська обл. | Полтавська обл. | Харківська обл. | 2001-2003 рр. | 2001-2002 рр. | 2001-2003 рр. | 1. | К-3267 | 0,27 | 1,72 | 0,86 | 2. | К-18505 | 4,36 | 1,74 | 3,57 | 3. | К-19304 | 3,81 | 1,47 | 2,93

4. | К-19182 | 5,13 | 3,29 | 1,04 | 5. | К-19810 | 2,37 | 1,54 | 3,03 |

Між популяціями 2001-го та 2002-го років з Полтавської області визначили істотну різницю на одному тест-сорті. Популяції гриба 2001-го та 2003-го років вірогідно відрізнялись між собою з Сумської області на 4 тест-сортах, з Харківської області - на 3 тест-сортах.

Отже, статистичне порівняння популяцій C.sativus за культурально-морфологічними ознаками і за вірулентністю довело наявність щорічних істотних змін у популяціях гриба. Така мінливість популяцій гриба була обумовлена, насамперед, змінами погодних умов в роки досліджень. Тому обов’язковим є моніторинг структури популяцій патогену з метою фіксування нових форм гриба з подальшим використанням даних у селекції на стійкість.

За вірулентністю у просторі популяції C. sativus порівнювали у 2001 та у 2003 роках. Статистичне порівняння вірулентності популяцій гриба, яке проводили за критерієм Ст'юдента, показало вірогідні відмінності між популяціями (табл. 5). Популяції гриба 2001-го року із Сумської та Полтавської областей істотно відрізнялись на одному тест-сорті – к-3267; з Сумської та Харківської – на трьох, а з Полтавської та Харківської – на чотирьох. У 2003 році популяції гриба із Сумської та Харківської областей вірогідно відрізнялись між собою на двох тест-сортах.

Таблиця 5

Вірогідність відмінностей популяцій C. sativus

у північно-східному Лісостепу

Рік

Місце збору

популяцій (обл.) | t d при порівнянні популяцій ( P?0,95 при t d=2,04) | К-3267 | К-18505 | К-19304 | К-19182 | К-19810 | 2001 | Сумська -

Полтавська | 2,55 | 0,64 | 0,74 | 0,72 | 0,74 | Сумська -

Харківська | 1,56 | 3,45 | 2,24 | 4,13 | 0,25 | Полтавська -

Харківська | 4,29 | 4,18 | 3,06 | 3,29 | 0,49 | 2003 | Сумська -

Харківська | 2,66 | 2,76 | 1,53 | 0 | 0,40 |

Отже, за культурально-морфологічними ознаками та вірулентністю ми встановили існування трьох окремих популяцій C. sativus у північно-східному Лісостепу. Тобто, популяції гриба займають вузький ареал. Цей факт є визначальним при зборі інфекційного матеріалу для аналізу популяцій патогену, а також у селекції на стійкість. Локальне поширення патогену обумовлено, насамперед, різним сортиментом ячменю, відмінами погодних умов та вегетативною несумісністю (Ю.Т. Д'яков, 1998).

Так як рослина відбирає певні форми грибів, то доцільним було провести аналіз популяцій патогенів з сортів ячменю, які у роки досліджень займали найбільші посівні площі у північно-східному Лісостепу, тобто істотно впливали на структуру популяцій грибів. Такими сортами для Харківської області були Джерело, Одеський 131 та Фенікс. На виробничих посівах у 2003 році у Харківській області зафіксували симптоми темно-бурої плямистості (розвиток хвороби склав 31-57,5 %). Об’єднавши дані про вірулентність з трьох сортів і надавши їх через вірулентність ізолятів до певної кількості тест-сортів (від 0 до 5), побудували графік вірулентності популяції C. sativus з виробничих посівів ячменю ярого рис. 1. Зрозуміло, що популяція гриба характеризувались високим рівнем вірулентності. Більшість з 138 ізолятів у популяції патогену (55,8%) склали ті, що уразили максимальну кількість тест-сортів – 5. Накопичення внутрішньовидових форм з високим показниками вірулентності свідчило про те, що на популяції C. sativus з виробничих посівів діяв спрямований добір.

Рис. 1. Вірулентність популяції C. sativus з виробничих посівів ячменю ярого (Харківська обл., 2003 р.)

Структура популяцій збудника сітчастої плямистості листя ячменю ярого у північно-східному Лісостепу

За три роки досліджень проаналізували 240 ізолятів P. teres, виділених з сортодільниць, 130 – з виробничих посівів та 40 – з листя Agropyron repens.

Мінливість у складі вірулентних ізолятів фіксували при аналізі популяцій гриба протягом 2001-2002 рр., зібраних у Сумській області (табл. 6).

Таблиця 6

Зміни у часі складу вірулентних ізолятів у популяціях P.teres

(Сумська СДС, 2001-2002 рр.)

Тест-сорт (№ за каталогом ВІРу) | Частка вірулентних клонів у популяціях, % | 2001 р.2002 р. | Данута | Княжий | Данута | Княжий | К-25270 | 55,00±11,12 | 45,00±11,12 | 20,00±8,94 | 30,00±10,25 | К-25282 | 20,00±8,94 | 10,00±6,71 | 35,00±10,67 | 5,00±4,87 | К-25275 | 40,00±10,98 | 20,00±8,94 | 10,00±6,71 | 10,00±6,71 | К-8755 | 55,00±11,12 | 25,00±9,68 | 30,00±10,25 | 30,00±10,25 | К-19282 | 70,00±10,25 | 25,00±9,68 | 20,00±8,94 | 20,00±8,94 | К-18474 | 60,00±10,95 | 15,00±7,98 | 45,00±11,12 | 20,00±8,94 | К-19467 | 75,00±9,68 | 35,00±10,67 | 55,00±11,12 | 5,00±4,87 | Спостереження за вірулентністю вели в популяціях патогену, які були зібрані з різних за рівнем стійкості сортах. Як на сприйнятливому сорті Данута, так і на більш стійкому сорті Княжий спостерігали зниження вірулентності у 2002-му році, порівняно з 2001 роком.

Статистичне порівняння вірулентностей популяцій різних років показало вірогідні відмінності між ними (табл.7). Популяції різних років з сорту Данута істотно відрізнялись на 3 тест-сортах, з сорту Княжий - на одному.

Таблиця 7

Вірогідність відмінностей при порівнянні популяцій P.teres у часі

№ | Тест-сорт

(№ за каталогом ВІРу) | t d при порівнянні популяцій 2001-2002 рр.

( P?0,95 при t d=2,09) | Данута | Княжий | 1. | К-25270 | 2,45 | 0,99 | 2. | К-25282 | 1,08 | 0,60 | 3. | К-25275 | 2,34 | 0,89 | 4. | К-8755 | 1,65 | 0,35 | 5. | К-19282 | 3,68 | 0,38 | 6. | К-18474 | 0,96 | 0,42 | 7. | К-19467 | 1,36 | 2,56 |

Отже, як і для популяцій C. sativus, наявність щорічних істотних змін у популяціях P.teres за ознакою вірулентності вимагає моніторингу структури популяцій цього гриба для виявлення нових вірулентностей патогену.

Повідомлення про мінливість популяцій патогенів навіть впродовж вегетаційного періоду сприяли спостереженню за вірулентністю популяцій протягом онтогенезу рослин. Встановили істотні зміни за складом вірулентних клонів та зміни расового складу протягом періоду вегетації. У фазі кущіння виділили 12 рас, з яких домінували слабо вірулентні раси 0 (30%) та 3 (15%), складна раса 105 (10%); у фазі колосіння - 15 рас, серед яких переважали складні раси – 64 (15%), 94 (10%), 107 (10%), 99 (10%); у фазі молочно-воскової стиглості кількість рас знизилась до 13, але збільшилась вірулентність популяції за рахунок домінування складних рас 127 (30%),81 (10%), 123 (10%). Т.я. у фазі колосіння популяція P. teres виявилась найбільш репрезентативною, а у фазі молочно-воскової стиглості – найбільш вірулентною, то для здійснення моніторингу внутрішньовидового складу популяцій гриба та створення штучних популяцій патогену збір інфекційного матеріалу доцільніше проводити у період колосіння - молочно-воскової стиглості ячменю.

У Сумській області істотний тиск на популяції патогенів мали сорти ячменю ярого Цезар та Зоряний. На виробничих посівах 2003-го року відмічали значний розвиток сітчастої плямистості - 43-61 %. Дані про вірулентність популяцій збудника сітчастої плямистості надали у вигляді графіка (рис. 2), визначивши кількість (а)вірулентних ізолятів до 0-7 тест-сортів. У популяції P. teres з виробничих посівів ячменю домінували авірулентні ізоляти та ізоляти, які уразили п'ять та три тест-сорти. Найбільшу частку (23,8 %) у популяції гриба склали ізоляти, вірулентні до 5 тест-сортів. Популяція патогену характеризувалась високим рівнем поліморфізму. Вдалося ідентифікувати 19 рас: У популяції гриба домінувало 3 раси: авірулентна раса 0 (18,5%), високовірулентна раса 79 (14,6%) та 64 (10%). Високий рівень поліморфізму популяцій патогену (19 рас) пояснюється полігенним типом стійкості. Отже, популяції P. teres з виробничих посівів ячменю ярого характеризувались середніми показниками вірулентності, що пояснювалось середнім рівнем стійкості сортів до патогену.

Рис. 2. Вірулентність популяції P. teres з виробничих посівів ячменю ярого

(Сумська обл., 2003 р.)

У 2003 році на листі A. repens відмічали “сітчасті” плями. Але ж відомо, що коло господарів P.teres обмежується лише видами роду Hordeum. За морфологією конідій та симптомами визначили, що збудником плямистості листя пирію все ж був P.teres. Наступним кроком було вивчення структури популяцій P.teres за ознакою вірулентності з метою порівняння з популяціями патогену з виробничих посівів ячменю. За расовим складом популяція P.teres з пирію (рис.3) відрізнялись високим ступенем поліморфізму.

Рис. 3. Расовий склад популяцій P. teres з A. repens (Сумська обл., 2003 р.)

З виділених 40-ка моноізолятів ідентифікували 19 рас патогену. Найпоширенішими серед них були 3 раси: авірулентна раса 0 (15%), середньовірулентна раса 108 та високовірулентна раса 110. При порівнянні із популяцією з виробничих посівів, де всього ідентифікували також 19 рас, але при виділенні 130 ізолятів, простежувалась більша гетерогенність популяції з дикорослого злаку. Цей факт пояснюється більшим генотипічним різноманіттям дикорослих рослин порівняно із сортами культурних рослин. Зафіксовано певну схожість між популяціями з пирію та ячменю: присутність рас 0, 64, 70, 79, 110 та 111 і превалювання першої в обох популяціях гриба.

Отже, встановлено, що A. repens виступав додатковим джерелом інфекції P. teres. Пирій приймав участь у процесах формоутворення патогену, забезпечуючи просторове та часове поширення гриба.

Джерела стійкості ячменю ярого до збудників темно-бурої та сітчастої плямистостей для північно-східного Лісостепу України

У природних умовах та за допомогою штучного зараження протягом 2001-2003 рр. для північного Сходу України виділили 12 форм ячменю ярого, стійких до C. sativus: Симфонія, Княжий, Hadm 14008/6, Sladko, Камишанський 23, Nevada, Степовий 2, Сом ІRO, Андрій, СІ 15818, мексиканський зразок (UA0803019) та Талер, - та 8 форм, стійких до Р. teres: Скіф, Діброва, Симфонія, Камишанський 23, Symko, зразок з Мексики (UA 0802973), Rodas та SV 87418. 3 з них (Симфонія, Камишанський 23 та Степовий 2) характеризувались груповою стійкістю до C. sativus і до P.teres.

ВИСНОВКИ

1. Наведено теоретичне обґрунтування і запропоновано нове рішення щодо створення вихідного матеріалу для селекції ячменю на стійкість до збудників темно-бурої (Cochliobolus sativus (Ito and Kurib.) Drechs. ex Dastur) та сітчастої плямистостей листя (Pyrenophora teres Drechs.). Аналіз популяцій цих патогенів слід проводити з врахуванням локального їх поширення. У селекції на стійкість до C. sativus і P.teres доцільніше застосовувати не місцеві природні популяції патогенів, а штучні, створені з найпоширеніших та найбільш вірулентних форм грибів Лісостепу.

2. Встановлено, що у північно-східному Лісостепу впродовж вегетаційних сезонів 2001-2003 рр. найпоширенішими збудниками на ячмені ярому були C. sativus і P.teres: розвиток темно-бурої плямистості у середньому за три роки склав 31 %, сітчастої – 13,5 %.

3. Визначено взаємний антагоністичний вплив грибів C. sativus і P.teres в умовах in vitro та in vivo та встановлено, що вид C. sativus для зараження і розвитку потребує вищу температуру повітря (250 С), ніж P.teres (210С).

4. Вперше доведений факт існування трьох окремих популяцій C. sativus у північно-східному Лісостепу за культурально-морфологічними ознаками та вірулентністю. Вузький ареал гриба необхідно враховувати при аналізі популяцій патогену та селекції на стійкість.

5. Виявлено 6 культурально-морфологічних типів у північно-східному Лісостепу. З них найбільш поширеним був тип, клони якого утворювали сажкові оливкові колонії із хаотично розташованими ватоподібними виростами.

6. Зафіксовано підвищення вірулентності популяцій C. sativus протягом 2001-2003 рр. Найбільш вірулентною у північно-східному Лісостепу була популяція гриба з Харківської області.

7. Встановлено щорічні істотні зміни популяцій C. sativus за культурально-морфологічними ознаками та вірулентністю, а для Р.teres – за вірулентністю, що вказує на необхідність постійного моніторингу структури популяцій даних збудників.

8. Зафіксовано високий рівень вірулентності популяцій C. sativus та середню вірулентність популяцій Р.teres з виробничих посівів.

9. Визначено, що сорти з високим рівнем неспецифічної стійкості до P.teres відбирають здебільшого прості раси, а сприйнятливі сорти - складні раси гриба.

10. Встановлено, що для моніторингу внутрішньовидового складу популяцій P.teres та створення штучних популяцій патогену збір інфекційного матеріалу доцільніше проводити у період колосіння – молочно-воскової стиглості ячменю.

11. Доведено, що Agropyron repens виступав додатковим джерелом інфекції Р.teres, сприяючи поширенню патогену у просторі.

12. Виділено12 стійких до C. sativus та 8 стійких до Р.teres форм ячменю ярого на природному фоні та в умовах штучного зараження. Три з них характеризувались груповою стійкістю до двох патогенів: Симфонія (Україна), Камишанський 23 (Росія) та Степовий 2 (Казахстан).

Список основних праць, опублікованих за темою дисертації

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

Рожкова Т.О. Структура популяцій збудників темно-бурої та сітчастої плямистостей листя ячменю ярого у північно-східному Лісостепу та пошук джерел стійкості . - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата біологічних наук за спеціальністю 06.01.11 - фітопатологія.- Національний аграрний університет, Київ, 2005.

Вивчено структуру популяцій Cochliobolus sativus (Ito and Kurib.) Drechs. ex Dastur (за культурально-морфологічними ознаками та вірулентністю) та Pyrenophora teres Drechs (за вірулентністю) найпоширеніших шкодочинних видів на листі ячменю ярого у північно-східному Лісостепу. Доведена мінливість популяцій грибів у часі та просторі. Встановлено локальне поширення популяцій гриба C. sativus. Наведена участь Agropyron repens у патогенезі P. teres. В умовах in vitro та in vivo встановлений антагоністичний вплив грибів - C. sativus та P. teres. Виділені джерела стійкості до збудників темно-бурої та сітчастої плямистостей.

Аналіз популяцій цих патогенів слід проводити з врахуванням локального їх поширення. У селекції на стійкість до C. sativus і P.teres застосовувати не місцеві природні популяції патогенів, а штучні, створені з найпоширеніших та найбільш вірулентних форм грибів Лісостепу.

Ключові слова: ячмінь ярий, темно-бура і сітчаста плямистості, структура популяцій, вірулентність, джерела стійкості.

Рожкова Т.А. Структура популяций возбудителей темно-бурой и сетчатой пятнистостей листьев ярового ячменя в северо-восточной Лесостепи и поиск источников устойчивости. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 06.01.11 – фитопатология. – Национальный аграрный университет, Киев, 2005.

На яровом ячмене в северо-восточной Лесостепи Украины отметили доминирование темно-бурой и сетчатой пятнистостей (возбудители - Cochliobolus sativus (Ito and Kurib.) Drechs. ex Dastur и Pyrenophora teres Drechs., соответственно). Развитие темно-бурой пятнистости в среднем за 2001-2003 гг. составило 31 %, сетчатой - 13,5%. Зафиксировали типичные симптомы болезней, т.е. распространенной выявилась только форма гриба Р.teres f. sp.teres.

В связи с выявлением филофильной микосинузии, состоявшей в большинстве случаев из двух видов грибов, провели изучение характера взаимодействия C.sativus и Р.teres. В условиях in vitro и in vivo установили взаимное антагонистическое влияние изучаемых грибов.

Провели анализ популяций C. sativus по морфолого-культуральным признакам и вирулентности, популяций Р.teres – только по вирулентности. В результате зафиксировали изменчивость популяций грибов во времени, что объяснялось изменениями погодных условий.

В северо-восточной Лесостепи выделили 6 культурально-морфологичных типов (КМТ-ов). Отметили доминирование одного определенного КМТ в отдельной популяции гриба.

Путем статистического сравнения популяций C. sativus по морфолого-культуральным признакам и вирулентности в пространстве установлено локальное распространение гриба. Популяции гриба в 2003 году меньшей мерой отличались между собой по вирулентности, чем в 2001.

Изучали структуру популяций C. sativus и Р.teres с производственных посевов ярового ячменя. Популяцию C. sativus выделили с таких сортов: Джерело, Одесский 131 и Феникс. 55,8 % протестированных моноизолятов, выделенных с этих сортов оказались вирулентными ко всему набору сортов-дифференциаторов. В популяции C. sativus с производственных посевов ячменя накопились высоковирулентные формы. Популяцию Р.teres выделили с сортов Цезарь и Зоряный. Популяция патогена характеризовалась высоким уровнем полиморфизма. Идентифицировали 19 рас, из которых доминировали 3: авирулентная раса 0 (18,5 %), высоковирулентная раса 79 (14,6 %) и 64 (10 %). В популяции гриба доминировали изоляты, вирулентные к 5 тест-сортам (23,8 %), - к 3 тест-сортам (20 %) и авирулентные изоляты (18,5 %). Популяция Р.teres с производственных посевов ячменя характеризовалась средними показателями вирулентности.

Отмечено заражение пырея ползучего (Agropyron repens) возбудителем сетчатой пятнистости - Р.teres. Проведено сравнительное изучение вирулентности популяций Р.teres с A. repens и с культурного ячменя. В результате выявлена определенная схожесть между популяциями: присутствие рас 0, 64, 70, 79, 110, 111 и доминирование первой в обеих популяциях гриба. Доказано, что A. repens являлся дополнительным источником инфекции Р.teres, благоприятствуя распространению патогена в пространстве.

В условиях искусственного заражения и на природном фоне выявлены 12 форм ячменя, устойчивых к C. sativus, и 8 сортов, устойчивых к Р.teres. Три из них характеризовались групповой устойчивостью: Симфония, Камышанский 23 и Степной 2.

Анализ популяций C. sativus и Р.teres следует проводить с учетом их локального распространения. В селекции ячменя на устойчивость к этим возбудителям целесообразнее использовать не местные природные популяции патогенов, а искусственные, состоящие из наиболее распространенных и вирулентных форм грибов Лесостепи.

Ключевые слова: ячмень яровой, темно-бурая и сетчатая пятнистости, структура популяций, вирулентность, источники устойчивости.

Rozhkova T.O. Structure of the pathogenic populations of Cochliobolus sativus (Ito and Kurib.) Drechs. ex Dastur and Pyrenophora teres Drechs. in spring barley in the North-Eastern Forest-Steppe and search for the sources of resistance. Manuscript.

Thesis for Master’s degree on Biological Sciences in specialty 06.01.11 – phytopathology. - National Agrarian University, Kyiv, 2005.

There has been studied the structure of C. sativus (as to cultural-morphological traits and virulence) and Р.teres (as virulence) populations, which are the most spread harmful species on spring barley leaves in the north-eastern Forest-Steppe. There has been proved variation of fungal populations in time and space. There has been established a local spread of C. sativus populations. It has been shown an importance of Agropyron repens in P. teres pathogenesis. It has been revealed an antagonistic affect of C. sativus and Р.teres fungi in vitro and in vivo. There have been distinguished the sources of resistance to the pathogenes of C. sativus and Р.teres.

The analysis of C. sativus and Р.teres populations is necessary to make alongside with paying attention to fungal local spread. At barley breeding for resistance to C. sativus and Р.teres it is expedient to use not local natural populations of the pathogens but the synthetic ones, which have been originated from the most spread and virulent forms of the fungi in the Forest-Steppe.

Key words: spring barley, spot blotch, net blotch, population structure, virulence, sources of resistance.