ИРН АР19677043

Наименование проекта «Отбор генотипов озимой пшеницы с групповой устойчивостью к видам ржавчины»

Приоритетное направление   Наука о жизни и здоровье

Научный руководитель проекта Рсалиев Шынболат Сырашович, главный научный сотрудник КазНИИЗиР, доктор биологических наук, профессор.

2023 год

1. Оценка современных сортов озимой пшеницы отечественной и зарубежной селекции по устойчивости к природной популяции видов ржавчины. Оценены современные сорта озимой пшеницы отечественной и зарубежной селекции по устойчивости к природной популяции видов ржавчины в различных условиях Казахстана. Полевые опыты проведены с использованием сортов отечественной селекции – Алмалы, Богарная 56, Вавилов, Димаш, Жетысу, Наз, Сапалы, Стекловидная 24, Фараби и другие, а также зарубежных сортов – Алексейич, Альмира, Ахмат, Безостая 100, Гром (Россия), Евклид (Франция). В опытах также использованы линии озимой пшеницы из селекционных, коллекционных питомников КазНИИЗиР и из международных научных центров СИММИТ, ИКАРДА и других организаций. Из-за сильной засухи в 2023 году в работе использованы данные 2022 года на инфекционном и провокационном фонах видов ржавчины. В КазНИИЗиР (Алматинская область) заложены полевые опыты по оценке современных сортов озимой пшеницы отечественной и зарубежной селекции озимой пшеницы заложены. Почвы стационара светло-каштановые, суглинистые. Содержание гумуса в пахотном слое достигает 1,9-2,0%. Семена пшеницы высеяны на полевом участке по методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур в 3-х кратной повторности с площадью делянки 20 кв.м. Посев проведен селекционной сеялкой Wintersteiger, Австрия. В 2024 году будут оценены устойчивость сортов к видам ржавчины с использованием общепринятых методов. В полевых условиях ТОО «Сыпатай батыр» (Жамбылская область) посеяны три сорта озимой пшеницы для оценки в 2024 году устойчивости к болезням и других хозяйственно-ценных признаков в производственных условиях. Составлен акт изучения устойчивости к болезням сортов и селекционных линий озимой пшеницы.
   1. С целью определения болезнеустойчивости семена сортов и линии озимой пшеницы высеяны в полевых питомниках селекционной сеялкой и вручную. Для защиты от сорняков посевы озимой пшеницы обработаны баковой смесью, состоящей из следующих препаратов, зарегистрированных в Республике Казахстан: Эфир премиум, СЭ (2,4-Д кислота 2-этилгексилового эфира, 410 г/л + флорасулам 7,4 г/л) – против двудольных сорняков (0,35 л/га), Ластик топ, МКЭ (феноксапроп-П-этил, 90 г/л + клодинафоп-пропаргил, 60 г/л + антидот клоквинтосет-мексил, 40 г/л) – для борьбы с однолетними злаковыми сорняками (0,45 л/га), Экофол фикс – адъювант, улучшающий работу пестицидов (0,05 л/га), Берес 8 – органоминеральное удобрение (0,2 л/га). Для исключения влияния вредителей зерновых культур (пьявица красногрудая, пшеничный трипс, злаковые тли, клоп вредная черепашка) на опытных посевах проведено однократное опрыскивание с использованием инсектицида Лятрин, КЭ (лямбда-цигалотрин, 50 г/л) в норме 0,15 л/га. Обработка посевов указанными препаратами позволила уничтожить сорняков и вредителей, стимулировала мощный рост и развитие озимой пшеницы. На провокационном фоне стеблевой ржавчины (Puccinia graminis f.sp. tritici), желтой ржавчины (P.striformis) и листовой ржавчины (P.recondita f.sp. tritici) проведен учет развития инфекции на сортах озимой пшеницы. На отдельных восприимчивых сортах (Жетысу, Бакытжан) развитие желтой ржавчины достигло до 30-40%, однако большинство изучаемых растений были поражены в пределах 5-15%. Развитие листовой ржавчины на отдельных сортах (Богарная 56, Стекловидная 24, Сапалы) доходило до 40-50%. На сортах озимой пшеницы к концу вегетации отмечена стеблевая ржавчина. Первоначальные признаки болезни были отмечены в начале июня. Однако отсутствие высоких температур выше 25-28 °С не позволило развитию инфекции, несмотря на достаточный уровень влажности на посевах.
   1. Изучены критерий болезнеустойчивости, при этом отмечены: 1) Тип и степень развития инфекции; 2) Развитие болезни на флаговом листе; 3) Максимальное развитие инфекции в период колошения и цветения растений. Тип развития болезни определен по шкале СИММИТ (1986), с указанием следующих оценок: 0 (иммунный), R (устойчивый), MR (умеренно устойчивый), МS (умеренно восприимчивый), S (восприимчивый). Степень развития инфекции оценивается в процентах по шкале Peterson (1948) с градацией 5, 10, 20, 40, 60 … 100%. Максимальное развитие желтой ржавчины было у сорта Бакытжан, минимальное – у сорта Майра. Листовой ржавчиной сильно поразился восприимчивый сорт Богарная 56, незначительное поражение было у сорта Фараби. Сильное развитие стеблевой ржавчины отмечено на сорте Арап, а слабое развитие – у сорта Бакытжан. В связи с наступлением жарких дней к концу июня на восприимчивом сорте озимой пшеницы Арап стеблевая ржавчина развивалась до 60%. Однако данное заболевание не причинило большего ущерба на урожай озимой пшеницы, так как многие сорта этой культуры уже находились в фазе восковой и полной спелости зерна. Среднее развитие желтой ржавчины было в пределах 5-15%. Развитие листовой ржавчины на отдельных сортах (Богарная 56, Стекловидная 24, Сапалы) доходило до 40-50%. На провокационном фоне видов ржавчины отмечено развитие болезней на всех изученных сортах озимой пшеницы. Максимальное развитие желтой ржавчины было у сорта Бакытжан, минимальное – у сорта Майра. Листовой ржавчиной сильно поразился восприимчивый сорт Богарная 56, незначительное поражение было у сорта Фараби. Сильное развитие стеблевой ржавчины отмечено на сорте Арап, а слабое развитие – у сорта Бакытжан. На сортах озимой пшеницы к концу вегетации отмечено сильное развитие стеблевой ржавчины. В отличие от других заболеваний, стеблевая опасна и на более поздних фазах развития культуры (начиная с фазы колошения), приводит к большим потерям урожайности и серьезному ухудшению качественных показателей зерна. Полевой устойчивостью отличились сорта Алмалы, Жетысу, Алия, Егемен 20, Майра и Фараби, на которых развитие видов ржавчины не превышало 30%. Анализ устойчивости сортов озимой пшеницы к трем видам ржавчины показывает, что среди отечественных сортов не имеются генотипы, обладающие полным иммунитетом ни к одному виду ржавчины. Далее изучены перспективные линии озимой пшеницы, созданные путем гибридизации с участием известных коллекционных сортов, и находящиеся на различных этапах селекционного процесса. Результаты изучения селекционных линий озимой мягкой пшеницы по устойчивости к видам ржавчины показали сильную дифференциацию изученных генотипов. Развитие желтой ржавчины было в пределах 0-40%, листовой ржавчины – 0-70%, стеблевой ржавчины – 5-60%. Выделены линии как высокоустойчивые, так и сильно восприимчивые к двум-трем видам болезни. Отдельные линии, устойчивые к одному виду ржавчины показали восприимчивость к другим видам. Устойчивостью к двум-трем видам ржавчины обладают селекционные линии: 20403-2; 20948-1; д.65, СИММИТ; 22596-3; д.64, СИММИТ; д.45, СИММИТ; 6/20948-8; 12/44/22357/к; 23/21427-3; 27/Имм5130-11; 3/21173-2; 52/N18Кох; 8/20521-1; 6/20454-3; 33/Имм5130-13; 18/21427-2; 24/21182-3-2; 20/20521-3; 19/18410-1; 13/5222353К. Опубликована статья в журнале Вестник Кызылординского университета имени Коркыт Ата  — КОКСНВО МНВО РК (Рсалиев Ш.С., Уразалиев Р.А., Дубекова С.Б., Ибадуллаева Р.К., Мелдешов А.Б. Отбор болезнеустойчивых сортов и линий озимой пшеницы на юго-востоке Казахстана. // Вестник Кызылординского университета имени Коркыт Ата. – 2023, №2 (65). – С.27-38. https://doi.org/10.52081/bkaku.2023.v65.i2.034
2. Определение расового состава стеблевой, желтой и листовой ржавчины и изучение их вирулентности. Определена вирулентность стеблевой, желтой и листовой ржавчины на стандартных восприимчивых сортах и изучен их расовый состав с использованием сортов-дифференциаторов и изогенных Sr-, Yr-, Lr-линий по данным 2022 года. Изучение вирулентности популяций стеблевой, листовой и желтой ржавчины пшеницы проведено с использованием изогенных Sr-, Lr- и Yr-линий. При этом в полевых условиях исследованы реакция 34 Sr-линий сорта Marquis , 24 Lr-линий сорта Thatcher и 12 линий сорта Avocet. К популяции стеблевой ржавчины устойчивость проявили изогенные линии Sr6, Sr8, Sr9, Sr12, Sr21, Sr22 Sr24, Sr26, Sr31. Изогенные линии Lr10, Lr20, Lr23, Lr29 показывают устойчивость к популяции листовой ржавчины в полевых условиях. Популяция желтой ржавчины является авирулентной к изогенным линиям Yr5, Yr9, Yr10, Yr15. Из этого следует, что источники указанных генов устойчивости могут защитить сорта пшеницы от основных рас стеблевой, листовой и желтой ржавчины. В полевых условиях посеяны семена изогенных Sr-линии стеблевой ржавчины (17 линий), Lr-линии листовой ржавчины (20 линий), Yr-линии желтой ржавчины пшеницы (12 линий). Среди посеянных изогенных линий имеются носители эффективных генов устойчивости против стеблевой, листовой и желтой ржавчины пшеницы. В 2024 году по реакции изогенных линии будут определена вирулентность природной популяции видов ржавчины на посевах пшеницы. Составлен акт изучения вирулентности стеблевой, желтой и листовой ржавчины.
   1. В полевых условиях проведен сбор образцов листьев озимой пшеницы с признаками развития ржавчины. В 2023 году из-за засухи и депрессии болезней в работе использованы данные 2022 года, когда благодаря влажной весне болезни развивались в естественных условиях, несмотря на отсутствия источников инфекции. Появлению в регионе видов ржавчины способствовала заносная инфекция из южных регионов Центральной Азии. В ходе мониторинга в селекционных питомниках озимой пшеницы отмечены грибные болезни. На средних и верхних листьях растений проявились признаки видов ржавчины, которые в дальнейшем на отдельных сортах (Богарная 56, Стекловидная 24) доходили до максимума. На фоне сильного развития стеблевой ржавчины на отдельных сортах отмечена желтая (P. striformis) и листовая ржавчина (P. recondita). Кроме ржавчинных болезней на посевах обнаружены признаки септориоза (Septoria tritici) и желтой пятнистости (Pyrenophora tritici-repentis), а в начале периода молочной спелости зерна выявлены колосья пшеницы с признаками твердой головни (Tilletia caries). Всего собраны 15 образцов спор с каждого вида ржавчины.
   1. Проведена работа по определению расового состава стеблевой, желтой и листовой ржавчины пшеницы с использованием сортов-дифференциаторов и изогенных Sr-, Yr-, Lr-линий. Для определения рас стеблевой ржавчины использована североамериканская номенклатура, состоящая из изогенных линий с генами устойчивости (Roelfs, Martens, 1988). Первый набор содержит Sr5, Sr21, Sr9e, Sr7b; второй набор – Sr11, Sr6, Sr8a, Sr9g; третий набор – Sr36, Sr9b, Sr30, Sr17; четвертый набор — Sr9a, Sr9d, Sr10, SrTmp. По данной системе ответные реакции растений на заражение стеблевой ржавчиной делят на два типа: Устойчивый – R (Resistant) и восприимчивый – S (Susceptible). По сочетанию реакций растений (R и S) каждой группе присваивают буквенный код. Для дифференциации рас листовой (бурой) ржавчины использована также буквенная североамериканская номенклатура (Long, Kolmer, 1989), основанная на определении вирулентности к группам Lr-линий: I − Lr1, Lr2a, Lr2c, Lr3a; II − Lr9, Lr16, Lr24, Lr26; III − Lr3ka, Lr11, Lr17, Lr30; IV − Lr2b, Lr3bg, Lr14a, Lr14b. Определение рас желтой ржавчины проводится по методам Johnson и др. (1972), Коновалова и др. (1977) с использованием сортов-дифференциаторов. В результате опытов определены расы: — по стеблевой ржавчине – QHHSF – Sr5, Sr21, Sr6, Sr9g, Sr9b, Sr17, Sr9a, Sr9d, Sr10, Sr38, SrMcN / Sr9e, Sr7b, Sr11, Sr8a, Sr36, Sr30, SrTmp, Sr24, Sr31. ТНМТF – Sr5, Sr21, Sr9e, Sr7b, Sr6, Sr9g, Sr36, Sr17, Sr9a, Sr9d, Sr10, SrTmp, Sr38,  SrMcN / Sr11, Sr8a, Sr9b, Sr30, Sr24, Sr31. — по листовой ржавчине – TGTGT – Lr1, Lr2a, Lr2c, Lr3a, Lr16, Lr3ka, Lr11, Lr17, Lr30, Lr20, Lr2b, Lr3bg, Lr14a/Lr9, Lr24, Lr26, Lr19, Lr25, Lr29. KHTBS – Lr2a, Lr2c, Lr3a, Lr16, Lr26, Lr3ka, Lr11, Lr17, Lr30, Lr2b, Lr3bg, Lr14a/Lr1, Lr9, Lr24, Lr19, Lr20, Lr25, Lr29, Lr15. — по желтой ржавчине – 7E159 – Yr1, Yr6, Yr7, Yr8, Yr12, Yr18, Yr27/ Yr10, YrSp, Yr5, Yr9, Yr26. 31E158 – Yr1, Yr6, Yr8, Yr18, Yr9, Yr26/ Yr7, Yr10, Yr12, YrSp, Yr5, Yr27.
3. Отбор генотипов с устойчивостью к двум-трем видам ржавчины среди коллекционного и селекционного материалов озимой пшеницы. Среди коллекционного и селекционного материалов озимой пшеницы отобраны сорта и образцы, устойчивые к двум-трем видам ржавчины (10 сортов и линий) по данным 2022 года. Результаты изучения сортов и линий озимой мягкой пшеницы по устойчивости к  видам ржавчины показали сильную дифференциацию изученных генотипов. Развитие желтой ржавчины было в пределах 0-40%, листовой ржавчины – 0-70%, стеблевой ржавчины – 5-60%. Выделены 10 сортов и линии, обладающие устойчивостью к двум-трем видам ржавчины (Аманат, SWW 1/904, 21730-1, 20403-2, 20948-1, 20933-1, 21173-2, 22372К, 22353К, 21726-1). Составлен акт отбора 10 болезнеустойчивых сортов озимой пшеницы.
   1. В опыте использованы семена сортов озимой пшеницы, полученные из селекционных организаций Казахстана (КазНИИЗиР, ЮЗНИИЖиР, Красноводопадская СХОС) и международных научных центров (СИММИТ, ИКАРДА, Краснодарский НИИСХ, Узбекский НИИ генетических ресурсов, Флоримон Депре).  Особый интерес представляют новые сорта Краснодарского НИИСХ: Алексейич, Альмира, Ахмат, Безостая 100, Гром (Россия), Узбекского НИИ генетических ресурсов (Гозгон, Эъзоз, Бунедкор, Бардош, Пахлавон, Илгор), французский сорт Евклид (Флоримон Депре), а также линии из СИММИТ и ИКАРДА.
   1. Проведено изучение коллекционных сортов и линий озимой пшеницы в Алматинской (ТОО «КазНИИЗиР»), Туркестанской  областях (Красноводопадская СХОС) и в Узбекистане (Институт экспериментальной биологии растений). В опытах многие казахстанские коммерческие сорта озимой пшеницы поражались стеблевой, желтой и листовой ржавчиной. Однако отдельные казахстанские сорта Наз, Сапалы, Тунгуш проявили устойчивость к желтой и листовой ржавчинам. Среди сортов Узбекистана групповую устойчивость к трем видам ржавчины показали новые сорта Гозгон и Эъзоз, а сорта Бунедкор, Бардош, Пахлавон и Илгор отличаются резистентностью к двум видам ржавчины. Сорт Достлик проявил устойчивость к желтой ржавчине. Восприимчивыми сортами ко всем видам ржавчины были Ок бугдой и Санзар 8. Полученные результаты доложены в работе научной конференции «Проблемы изучения, сохранения и устойчивого использования агробиоразнообразия для достижения продовольственной безопасности в условиях продолжающегося изменения климата», организованной в Институте генетических ресурсов растений, Узбекистан, г Ташкент (28.09.2023 г). Результаты также доложены на семинаре в Институте генетики и экспериментальной биологии АН Республики Узбекистан, г Ташкент (29.09.2023 г).
4. Создание и изучение болезнеустойчивых линий озимой пшеницы методом «челночной селекции». Методом «челночной селекции» созданы линии озимой пшеницы с участием ржавчиноустойчивых сортов с современными продуктивными сортами (50 гибридных популяций). При «челночной селекции» основные этапы работы, в том числе гибридизация и получение первого поколения гибридов проведены в условиях Алматинской области (КазНИИЗиР), где погодно-климатические условия и другие возможности позволяют получать гибридные семена в большом количестве. В полевых условиях был заложен специальный питомник гибридизации, где были посеяны допущенные в Казахстане сорта озимой пшеницы, болезнеустойчивые зарубежные сорта и селекционные линии. Гибридизация проведена в пределах вида мягкой пшеницы (внутривидовая) по схеме прямого и обратного скрещивания. Средняя завязываемость гибридных зерен составила 33,03%. По всем гибридам получены фертильные семена в пределах 5-66 шт. (среднее значение 25,5 шт.), которые вполне достаточно для дальнейшего изучения в следующих гибридных поколениях. Составлен акт создания и изучения 50 гибридов озимой пшеницы.
   1. Для получения болезнеустойчивых генотипов гибридизацию сортов пшеницы проводили согласно методике Гешеле (1978) и Гончаров и др. (2009). С использованием твел-метода всего проведено 50 комбинаций скрещиваний, и получены жизнеспособные гибридные семена. В гибридизации в качестве материнских форм использовали допущенные в Казахстане сорта Алмалы, Богарная 56, Вавилов, Димаш, Жетысу, Наз, Сапалы, Стекловидная 24, Фараби и другие, а также зарубежные сорта – Альмира, Безостая-100, Гром, Евклид. Отцовскими формами служили отечественные сорта и линии – Жетысу, Қарой-90, Тәлімі-80, Фараби, Дулати, Стекловидная-24, 20521-1, 20521-1, 20521-1, а также зарубежные сорта и линии – Ахмат, Альмира, Безостая-100, SWW 1/904.
   1. Проведено изучение влияния созревания сортов озимой пшеницы на развитие грибных болезней. Отмечено, что на юге-востоке Казахстана виды ржавчины проявляются поздно – в фазе колошения растений и раннеспелые сорта уходят от болезней. На позднеспелых восприимчивых сортах (Арап, Богарная 56) желтая и стеблевая ржавчина развивается до 60%.
5. Выделение сортов и образцов озимой пшеницы, сочетающих устойчивость к двум-трем видам ржавчины с показателями продуктивности. Среди ржавчиноустойчивых генотипов выделены сорта и линии озимой пшеницы с высокими показателями продуктивности. У сортов и линии озимой пшеницы определили индекс NDVI, ед. (Normalized Difference Vegetation Index) с использованием ручного датчика урожайности GreenSeeker (Trimble, США). Также определили зимостойкость (балл), скороспелость (дни), высота растений (см.), продуктивная кустистость (шт.), число зерен в колосе (шт.), масса зерен с растения (г), масса 1000 зерен (г) у отобранных сортов и линии озимой пшеницы. По результатам оценки устойчивости к болезням и определения хозяйственно-ценных признаков нами выделены отдельные селекционные линии озимой пшеницы, обладающие высокими значениями зимостойкости, высоты растений, индекса NDVI и показателей продуктивности. Лучшие линии переданы для использования в селекционном процессе. Составлен акт передачи ценных линий селекционерам.
   1. Для оценки вегетационного состояния сортов озимой пшеницы нами использован ручной датчик урожайности GreenSeeker (Trimble, США). С использованием этого прибора оценивали состояние растений и сравнивали сорта пшеницы по вегетационному индексу NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). В опыте отдельные линии (SWW 1/904, 60F5 №23, 21688-2, 21113-1, 21266-3, 20454-3, 21616-3, 18212-10-2, 21726-1, 21590-13, 20437-9) обладали относительно высоким индексом NDVI 0,80 единиц и более. Указанные линии были созданы путем индивидуального отбора из различных гибридных популяций с участием отечественных и зарубежных сортов и образцов. Однако следует отметить, что вегетационный индекс не является абсолютным показателем урожайности и хозяйственной ценности сорта. Некоторые сорта с сильным восковым налетом имели низкий вегетационный индекс NDVI, несмотря на высокие показатели устойчивости к абиотическим и биотическим факторам и продуктивности. Отобранные селекционные линии характеризовались высокой зимостойкостью (в среднем 8,9 балла), относительно ранним колошением (на 213,8 дней после посева), оптимальной высотой растений (111,3 см). Продуктивная кустистость колебалась в пределах 2,4-3,6 шт. (в среднем 2,94 шт.), число зерен в колосе – 53-72,6 шт. (62,93 шт.), масса зерен с растений – 3,61-8,55 г (6,54 г), масса 1000 зерен – 36,18-51,23 г (44,06 г). Также изучены сорта твердой пшеницы по устойчивости к стеблевой ржавчине и по продуктивности. Отобраны устойчивые сорта твердой пшеницы Сеймур 17, Шарифа и Каныш, обладающие высокими хозяйственно-ценными признаками. Результаты доложены на конференции «Биотехнология и биологическая безопасность: достижения и перспективы», посвященной 65-летию со дня основания Научно-исследовательского института проблем биологической безопасности (6-8.09.2023 г). Опубликованы тезисы в материалах конференции: Серикбайкызы А., Рсалиев Ш. Устойчивость сортов яровой твердой пшеницы к стеблевой ржавчине и их продуктивность. // Биотехнология и биологическая безопасность: достижения и перспективы развития. Материалы межд.науч.-практ.конф. (6-8 сентября 2023 г., Алматы). Алматы: НИИПББ – С.254-255.
   1. Анализ селекционных линий озимой мягкой пшеницы по качеству зерна был проведен по следующим качественным показателям: натурная масса, стекловидность, качество и количество клейковины, седиментация в уксусной кислоте, содержание протеина, упругость/растяжимость (P/L), сила муки (W), разжижение, валориметрическая оценка, пробная выпечка хлеба в соответствии стандартов Республики Казахстан и методами определения. Оценка качества зерна и муки селекционных образцов озимой пшеницы позволила выделить образцы с высоким показателем качества по каждому параметру. Выделены селекционные линии озимой пшеницы (18408-7, 18410-1, 18411-1, 20403-2, 20933-1, 21730-1) с высокими показателями продуктивности и качества зерна. Так, линия 18408-7 отличается высокой натурой зерна (876 г/л), стекловидностью (76%), силой муки (312 ед.); 18410-1 – качеством клейковины (67 мл); 18411-1 – упругостью/растяжимостью (1,61 ед.); 20403-2 – натурой зерна (829 г/л); 20933-1 – содержанием протеина (14,4%), клейковины (35,8%), объемом хлеба (590 мл). Выделенные линии переданы для использования в селекционном процессе. Составлен акт передачи селекционерам.

Рсалиев Ш.С., Уразалиев Р.А., Зияев З.М. Изучение сортов озимой пшеницы по устойчивости к двум-трем видам ржавчины в Казахстане и Узбекистане. Материалы научной конференции «Проблемы изучения, сохранения и устойчивого использования агробиоразнообразия для достижения продовольственной безопасности в условиях продолжающегося изменения климата» (28.09.2023). – Ташкент, 2023. – С.464-468.