Актуальность: В Казахстане ячмень (Hordeum vulgare L. spp vulgare) является второй по значимости зерновой культурой, с ежегодным производством примерно 2,0 млн. тонн. Средняя урожайность на площади свыше 1,5 млн. га составляет примерно 1,5 тонн/гектар, что почти втрое меньше среднего показателя в мире. Зерно ячменя используется для пивоваренной и пищевой промышленности, а также в животноводстве, усиление развития которого в Республике повышает потребность в его производстве. Это потребует, в свою очередь, проведения исследований по изучению биологических особенностей основных болезней ячменя — листовых пятнистостей, лимитирующих продуктивность культуры в районах возделывания, с привлечением новых эффективных биотехнологий и генетического потенциала местного и зарубежного генофонда.

Цель проекта: Изучение биологических особенностей грибов – возбудителей пятнистостей листьев ячменя на Юго-востоке Казахстана для создания теоретической и практической основы рационального повышения устойчивости и продуктивности ячменя в районах его возделывания.

Задачи проекта:

1) Характеристика морфологических и культуральных особенностей грибов возбудителей пятнистостей листьев ячменя на Юго-востоке Казахстана;

2) Анализ влияния факторов сорта и инфекции грибов – возбудителей пятнистостей ячменя на физиологические особенности фотосинтетических параметров ячменя;

3) Анализ влияния пораженности сортового генофонда ячменя пятнистостями листьев на параметры продуктивности растений, отбор устойчивых форм;

4) Анализ влияния предпосевной обработки семян препаратами для обработки семян на переменные параметры продуктивности растений, отбор эффективных препаратов.

Ожидаемые результаты

Будет

1)дана характеристика морфологических и культуральных особенностей грибов – возбудителей пятнистостей листьев ячменя на Юго-востоке Казахстана с учетом  вредоносности грибов в Алматинской области и филогенетического анализа.

2)установлено влияние факторов сорта и инфекции грибов – возбудителей пятнистостей листьев ячменя на физиологические особенности фотосинтетических параметров генофонда ячменя. Будет получена информация для обоснования физиологической модели устойчивости.

3)установлено влияние пораженности сортового генофонда ячменя пятнистостями листьев и обыкновенной корневой гнилью на параметры продуктивности растений, проведен отбор и создана коллекция устойчивых форм.

4)установлено влияние предпосевной обработки семян на переменные параметры продуктивности растений, проведен отбор эффективных препаратов

По результатам исследований будет сдана в печать 1 (одна) статья в зарубежный рецензируемый научный журнал, по научному направлению проекта, входящий в 1 (первый), 2 (второй) либо 3 (третий) квартили в базе Web of Science или имеющий процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 50 (пятидесяти); а также не менее 1 (одной) статьи в рецензируемом зарубежном и (или) отечественном издании с ненулевым импакт-фактором (рекомендованном КОКСОН).

Достигнутые результаты

1. Описаны морфологические и культуральные особенности грибов – возбудителей темно-бурой пятнистости листьев ячменя – Bipolaris sorokiniana, Drerchslera graminea на Юго-востоке Казахстана в Алматинской области:

— встречаемость гриба B. sorokiniana в листьях ячменя, произрастающего в предгорьях Алматинской области, в среднем составила 6,6%. Гриб чаще встречался вместе с грибами из рода Alternaria (35,2%). Drechslera graminea+ Alternaria обнаруживались у 25,1% образцов;

— определены оптимальные питательные среды для культивирования B. sorokiniana — среда V4, картофельный агар и среда Чапека. Оптимальная температура для роста колоний грибов составляет от 22 до 30°C.

— два изолята B. sorokiniana были идентифицированы как возбудители пятнистости ячменя в Юго-Восточном Казахстане. Искусственные питательные среды Сабуро и Чапек использовались для культивирования изолятов P-08 и P-15 B. sorokiniana и были оптимальными для их роста. Описаны биологические особенности конидий P-08 и P-15, включая длину, ширину и количество перегородок. Кроме того, несколько видов грибов были получены из однопоровых культур — моноспористых культур, а затем были идентифицированы как: Alternaria alternata, A. tenuissima, A. infctoria, Lecanicillium aphanocladii и Cladosporium sp. Изоляты B. sorokiniana были способны инфицировать и колонизировать проростки ячменя в высокой степени. Тесты на патогенность подтвердили постулаты Коха. У изолятов без инфекции симптомы заболевания не проявлялись. 

— генетическим анализом (ДНК) установлено, что возбудителями пятнистостей листьев ячменя в Алматинской области являются грибы B. sorokiniana и D. graminea. Выделена чистая культура, определена патогенность штаммов, идентифицированы возбудители пятнистостей. Степень гомологии составила 100%, что позволяет отнести исследуемые штаммы к этим видам.

2. Факторы сорта и уровня развития пятнистости листьев ячменя статистически значимо оказывали влияния на индексы фракции хлорофилла фракций PhiNPQ, NPQt, PhiNO, LEF, фракцию остаточного хлорофилла уровень температуры листьев (значение P<0,01). На фоне средневосприимчивого стандартного сорта Арна (20-30%) из международного питомника ИКАРДА (2ndISBDSN) выделено и отобрано для будущих исследований 3 практически (0-10%) устойчивых к пятнистостям листьев сорта ярового ячменя -V Morales, Prikka и Trebi. Устойчивость в средней степени к пятнистости листьев установлена у пяти форм — P-16, P-20, J02006004_09/2T0095, DZ-9-8, ALGERIAN.

3. Дан анализ влияния пораженности сортового генофонда ячменя пятнистостями листьев и обыкновенной корневой гнилью на уровень проявления параметров продуктивности растений в сравнении со стандартным сортом местной селекции — Арна. Два устойчивых (от 0 до 10%) сорта ячменя — V Morales и Trebi превысили стандарт по массе зерна с растения, массе зерна с колоса и числу зерен с колоса. Среди пяти среднеустойчивых (MR – 10-20%) форм (P-16, P-20, J02006004_09/2T0095, DZ-9-8, ALGERIAN) выделен сорт ALGERIAN, который превысил стандарт по массе зерна с растения, массе зерна с колоса, числу зерен с колоса.

4. Установлена биологическая эффективность препаратов против корневой гнили ярового ячменя в период кущения культуры: в варианте Бенефис, м.э. – 70,3%, Редиго Про, к.с. – 72,5%, Сертикор 050, к.с. – 74,7%. В период полной спелости эти показатели были в пределах 64,0 — 70,7% соответственно. Наибольшая биологическая эффективность как в фазу кущения, так и в полной спелости зерна отмечена в варианте с Иншур Перформ, 12% к.с. с нормой расхода 0,4 л/т, в период кущения — 79,1%, в период полной спелости зерна — 76,2%. У проростков, обработанных препаратами Бенефис, м.э. — 0,5 л/т, Редиго Про, к.с. — 0,45 л/т, Сертикор 050, к.с. — 1,0 л/т, Иншур Перформ, 12% к.с. — 0,4 л/т. урожайность ячменя превышала на 3,3-5,1 ц/га контрольный вариант.

5. В результате сотрудничества высококвалифицированных специалистов в области фитопаталогии, генетики, селекции растений Казахского НИИ земледелия и растениеводства, Казахского национального аграрного исследовательского университета, КазНИИ защиты и карантина растений, НПЦ микробиологии и вирусологии, Международного центра улучшения кукурузы и пшеницы (CIMMYT), Университета Болу Абант Иззет Байсал (Турция), была достигнута основная задача проекта — подготовлена и принята в печать научная статья «Spot Blotchin Spring Barley Caused by Bipolaris Sorokiniana Shoem. in Southeastern Kazakhstan» в рецензируемый международный журнал — The Scientific World Journal (ISSN 1537-744X-Egypt), Volume 2021, Q2, IF — 2.3, входящий во 2 квантиль базы цитирования Scopus (процентиль по CiteScore не менее 50).

6. Опубликована статья «Влияние  устойчивости к пятнистости листьев ярового ячменя на физиологические параметры в Юго-Восточном Казахстане» // Ізденістер, нәтижелер – Исследование, результаты. – 2020. — №4(88). – С.237-244. (https://izdenister.kaznau.kz/files/full/2020_4.pdf).

Принята для публикации статья «Биологические особенности возбудителя полосчатой пятнистости листьев ячменя в Алматинской области» // Ізденістер, нәтижелер – Исследование, результаты. – 2021. — №3. с ненулевым импакт-фактором (ККСОН).

Результаты проекта имеют фундаментальную и практическую значимость в области защиты растений, молекулярной биологии и микробиологии. Результаты проекта могут быть использованы в аграрном секторе Казахстана, имеют потенциал для внедрения в сельскохозяйственную деятельность при выращивании ячменя.

Согласно экспертному заключению сильной стороной проекта является выполнение комплексных исследований, включающих фитопатологические, селекционные, молекулярно-генетические эксперименты на большом количестве экспериментального материала. На основе данных генетической идентификации, изучения морфологических характеристик и патогенности изолятов B. sorokiniana, рекомендовано проводить долгосрочную селекционную работу на устойчивость к листовой пятнистости ячменя.

Члены исследовательской группы

Научный руководитель        Есимбекова Минура Ахметовна

Author ID в Scopus    8367129900

ORCID ID      0000-0002-9675-8822

Исполнитель Мукин Кадыржан Бакитжанович

Author ID в Scopus    57202803226

ORCID ID      0000-0001-8002-574X

Исполнитель Дутбаев Ерлан Бозанбайұлы

Author ID в Scopus    57191979638

Researcher ID Web of Science           AAS-6955-2020

ORCID ID      0000-0001-8847-091X

Researcher ID in Publons       AAS-6955-2020

Исполнитель Кулдыбаев Нурлан Мэлисович

Author ID в Scopus    57221284502

ORCID ID      0000-0003-2780-1863

Исполнитель Слямова Аяна Ерлановна

Author ID в Scopus    55929080200

Researcher ID Web of Science           17628307

ORCID ID      0000-0003-0739-9387

Researcher ID in Publons       1480756

Список публикаций

1. Есимбекова М.А., Слямова А.Е., Кулдыбаев Н.М., Мукин К.Б., Дутбаев Е.Б. Влияние  устойчивости к пятнистости листьев ярового ячменя на физиологические параметры в Юго-Восточном Казахстане // Ізденістер, нәтижелер – Исследование, результаты. – 2020. — №4(88). – С.237-244. (https://izdenister.kaznau.kz/files/full/2020_4.pdf)

2. Есимбекова М.А., Дутбаев Е.Б., Султанова Н.Ж., Слямова А.Е., Рысбекова А.М. Биологические особенности возбудителя полосчатой пятнистости листьев ячменя в Алматинской области // Ізденістер, нәтижелер – Исследование, результаты. – 2021. — №3 (принята к публикации).

3. Yessimbekova M., Dutbayev E., Kuldybayev N., Daugaliyeva S., Ismailova E., Mukin K., Dababat A. Spot Blotchin Spring Barley Caused by Bipolaris Sorokiniana Shoem. in Southeastern Kazakhstan // The Scientific World Journal.  (принята к публикации).