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.

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 в условиях Казахского НИИ земледелия и растениеводства (КазНИИЗиР, Алматинская область) и Красноводопадской сельскохозяйственной опытной станции (Красноводопадская СХОС, Туркестанская область) с использованием сортов отечественной селекции – Алихан, Алмалы, Аманат, Әділет, Богарная 56, Вавилов, Димаш, Дулати, Егемен 20, КИЗ 90, Память 47, Стекловидная 24, а также зарубежных сортов – Ахмат, Безостая 100, Гром, Гурт (Россия), Евклид (Франция), Bardosh, Ok marvarid, Pahlavon, Ezoz, Ilgor, Kayraktosh (Узбекистан), Ajara, Intensivnaya (Кыргызстан). В опытах также использованы линии озимой пшеницы из селекционных, коллекционных питомников КазНИИЗиР и из международного научного центра СИММИТ. В Красноводопадской СХОС изучены устойчивость к желтой ржавчине 35 сортов и селекционных линий озимой пшеницы. В полевых условиях ТОО «Сыпатай батыр» (Меркенский район Жамбылской области) посеяны три сорта озимой пшеницы для оценки устойчивости к болезням и другим хозяйственно-ценным признакам в производственных условиях. Составлен Акт изучения современных сортов озимой пшеницы отечественной и зарубежной селекции по устойчивости к природной популяции видов ржавчины в различных условиях Казахстана (35 сортов озимой пшеницы).

Рисунок 1 – Развитие желтой ржавчины на сортах озимой пшеницы Казахстанская 10 и Память 47 в Алматинской области, КазНИИЗиР, 2024 год

Рисунок 2 – Развитие видов ржавчины на озимой пшенице

в Алматинской области в 2024 году

1) Для определения устойчивости сортов и линии озимой пшеницы к видам ржавчины создан провокационный инфекционный питомник с благоприятным условиям развития болезней (загущенный посев семян, посев распространителя инфекции (спредера) вдоль опытов. 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. После проявления болезней на восприимчивых контрольных сортах два раза проведена оценка устойчивости растений к видам ржавчины по установленным шкалам. Тип поражения (в баллах) стеблевой ржавчиной определяли по Stakman и Levine (1922), желтой – Gassner и Straib (1929), листовой – Mains и Jackson (1926). При этом поражение растений определено по характеру пустул гриба: R (Resistant – устойчивый), MR (Moderate Resistant – среднеустойчивый), MS (Moderate Susceptible – средневосприимчивый), S (Susceptible – восприимчивый) (Roelfs et al. 1992). Степень поражения болезнями (в %) определили по шкале Peterson и др. (1948). В 2024 году в Алматинской области благоприятные погодные условия способствовали развитию видов ржавчины на посевах озимой пшеницы. 10 мая появились первые признаки желтой ржавчины, массовое развитие этого заболевания было в начале июня. С наступлением жарких дней появились признаки листовой (бурой) ржавчины, которая отличается массовым развитием на посевах. К концу июня отмечено развитие стеблевой (черной) ржавчины – самого опасного заболевания пшеницы в мире. В питомниках КазНИИЗиР коммерческие сорта озимой пшеницы поражены в пределах 20-40%, а на отдельных коллекционных сортов развитие болезни составило 100%. Также имеются сорта с высокой устойчивостью к болезни.

2) Определены потери зерна пшеницы в зависимости от развития болезней. Дождливая погода весной 2024 года создала благоприятные условия для развития видов ржавчины. В апреле среднемесячная температура воздуха составила 12,8 С, при сумме осадков 111,3 мм. А в мае средняя температура воздуха была 17,6 С при сумме осадков 121,2 мм., при этом количество осадков было 1,23 раза больше, чем многолетний показатель. Прохладная ночная погода в среднем 12,4 С способствовала быстрому развитию желтой ржавчины на восприимчивых сортах пшеницы. 10 мая появились первые признаки желтой ржавчины, которые в течение месяца развивались до максимального уровня. Начиная с середины мая коммерческие сорта озимой пшеницы стали поражаться видами ржавчины в пределах 20-40%, а на отдельных коллекционных сортах развитие болезни доходило до 100%. Проявление желтой ржавчины в средней степени было на коммерческих сортах озимой пшеницы из Казахстана: Almaly, Sapaly, Steklovidnaya 24. Сильное развитие желтой ржавчины отмечено у коллекционных сортов Ezoz, Kayraktosh, Ok marvarid, Pahlavon, Tespishar (Узбекистан), Ajara, Intensivnaya (Кыргызстан), Gurt (Россия). Восприимчивость к листовой ржавчине проявили сорта Almaly, Dulati, Egemen 20, Vavilov (Казахстан). Стеблевая ржавчина в сильной степени развивалась на сортах Arap, Bakytzhan (Казахстан), Asyl (Кыргызстан). Опубликована статья в журнале Аграрная наука (Серикбайкызы А., Рсалиев Ш.С., Темирбекова С.К. Устойчивость сортов яровой твердой пшеницы к стеблевой ржавчине на фоне естественной инфекции. Аграрная наука. 2024; 387(10): 128–133. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2024-387-10-128-133  (КОКНВО МНВО РК). Опубликован Каталог сортообразцов пшеницы с иммунологической характеристикой (Дубекова С.Б., Рсалиев Ш.С., Сарбаев А.Т., Есимбекова М.А., Уразалиев Р.А., Есеркенов А.К., Башабаева Б.М. Каталог сортообразцов пшеницы с иммунологической характеристикой (методические рекомендации). – Алмалыбак, 2024. – 25 с. ISBN 978-601-7498-49-8).

2. Определение расового состава стеблевой, желтой и листовой ржавчины и изучение их вирулентности. Проведено определение расового состава стеблевой, желтой и листовой ржавчины и изучена их вирулентность. Для этого использованы сорта-дифференциаторы и изогенные Sr-, Yr-, Lr-линии. 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 изучена реакция изогенных Sr-линии стеблевой ржавчины (17 линий), Lr-линии листовой ржавчины (20 линий), Yr-линии желтой ржавчины пшеницы (12 линий) к природной популяции видов ржавчины на посевах пшеницы. Среди посеянных изогенных линий имеются носители эффективных генов устойчивости против стеблевой, листовой и желтой ржавчины пшеницы. Составлен Акт изучения вирулентности стеблевой, желтой и листовой ржавчины.

1) В полевых условиях проведен сбор образцов листьев и стеблей озимой пшеницы с признаками развития ржавчины. В 2024 году благоприятная погода способствовала развитию желтой (Puccinia striformis f.sp. tritici), листовой (P. recondita f.sp. tritici) и стеблевой ржавчины (P. graminis f.sp. tritici) на восприимчивых сортах озимой пшеницы. Для сбора спор были испробовали разные методы — использование автопылесоса, соскабливание спор с поверхности листьев растений, использование стеклянной пробирки и другие. Самым простым и надежным оказался метод сбора в стеклянные пробирки, с помощью которого можно собирать чистый биологический материал. Этот материал (инокулюм), после сушки и запайки в дальнейшем будет использован в условиях теплицы и лаборатории в фитопатологических исследованиях для определения расового состава болезни и в селекционной работе для отбора устойчивых сортов пшеницы. Всего собраны 20 образцов спор с каждого вида ржавчины.

Рисунок 3 – Использование различных методов сбора спор ржавчины

2) Проведена работа по определению расового состава стеблевой, желтой и листовой ржавчины пшеницы с использованием сортов-дифференциаторов и изогенных Sr-, Yr-, Lr-линий. Определение рас желтой ржавчины проводится по методам Johnson и др. (1972), Коновалова и др. (1977) с использованием сортов-дифференциаторов: Suwon 92/Omar, Strubes Dickkopf, Moro, Vilmorin 23, Heines Kolben, Lee, Chinese 166 (International set), Heines VII, Spaldings Prolific, Carstens V, Compare, Nord Desprez, Heines Peko, Reichersberg 42, Hybrid 46 (European set). 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. С использованием рас желтой ржавчины 31Е158 и 7Е159, листовой ржавчины TGTGT и KHTBS, стеблевой ржавчины QHHSF и THMTF определена расоспецифическая устойчивость сортов и линий озимой пшеницы. Установлено, что сорта и линии Адилет, КИЗ 90, SWW1-904, 18410-1, 20197-17, 20521-1, 21203-11-3, 21730-1, 22180-1, 22353К, 22372К (Казахстан), Ахмат, Безостая 100 (Россия), Euclide (Франция) обладают групповой устойчивостью к расам двух-трех видов ржавчины. Опубликована статья в журнале Ізденістер, Нәтижелер (Рсалиев Ш.С., Серікбайқызы А. Бидайдың екі-үш тат түрлеріне төзімді сорттары мен үлгілерін сұрыптап алу. Ізденістер, Нәтижелер (Исследования, Результаты), 2024. – 2-1. – С.276-284. DOI https://doi.org/10.37884/2-1-2024/565   (КОКНВО МНВО РК).

Рисунок 4 – Определение рас и ржавчины в лабораторных условиях.

Рисунок 5 – Изменения эффективности Yr генов против популяции желтой ржавчины в Казахстане (2019-2024 годы, инфекционный фон)

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. Отобраны сорта и линии озимой пшеницы, обладающие устойчивостью к двум-трем видам ржавчины: Adilet (2041-7), KIZ90 (1127-7), 20197-17, 20403-2, 20521-1, 21144-4-1, 21203-11-3, 22180-1, 22315-1, 22353К, 22372К (Казахстан), Euclide (Франция), Alekseyich, Akhmat, Bezostaya 100 (Россия), Ilgor (Узбекистан). Отобранные сорта и линии проходят испытания в различных селекционных питомниках для отбора по другим хозяйственным и ценным признакам. Составлен Акт отбора 16 болезнеустойчивых сортов и образцов озимой пшеницы.

1) В опыте использованы семена сортов озимой пшеницы, полученные из селекционных организаций Казахстана (КазНИИЗиР, Красноводопадская СХОС), Узбекистана (Институт генетики и экспериментальной биологии) и международных научных центров (СИММИТ, ИКАРДА, Краснодарский НИИСХ, Флоримон Депре – Франция).  Особый интерес представляют новые сорта Краснодарского НИИСХ: Алексейич, Ахмат, Безостая 100, Гром, Гурт (Россия), Узбекского института генетики и экспериментальной биологии (Bardosh, Ok marvarid, Pahlavon, Ezoz, Ilgor, Kayraktosh), французский сорт Евклид (Флоримон Депре), а также линии из СИММИТ и ИКАРДА. Проведено изучение коллекционных сортов и линий озимой пшеницы в Алматинской (ТОО «КазНИИЗиР»), Туркестанской областях (Красноводопадская СХОС) и в Узбекистане (Институт генетики и экспериментальной биологии растений). В опытах многие казахстанские коммерческие сорта озимой пшеницы поражались стеблевой, желтой и листовой ржавчиной. Однако отдельные казахстанские сорта КИЗ 90, Әділет проявили устойчивость к желтой и листовой ржавчинам. Среди сортов Узбекистана групповую устойчивость к желтой и листовой ржавчинам показали новые сорта Bardosh, Ilgor. В полевых условиях восприимчивость к желтой ржавчине проявили сорта Алмалы, Егемен 20, Жетысу, Память 47 (Казахстан), Гурт (Россия), Ezoz, Kayraktosh, Ok marvarid, Pahlavon, Tespishar (Узбекистан), Ajara, Интенсивная (Кыргызстан), а также линии D68, D580, D952 (CIMMYT).

Рисунок 6 – Результаты молекулярного анализа сортов озимой пшеницы

при изучении Lr, Yr и Sr генов устойчивости к видам ржавчины

4. Создание и изучение болезнеустойчивых линий озимой пшеницы методом «челночной селекции». Методом «челночной селекции» с участием ржавчиноустойчивых сортов с современными продуктивными сортами озимой пшеницы получены гибриды F0. Средняя завязываемость гибридных зерен составила 33,4% (10,0 – 77,5%). По всем гибридам получены фертильные семена в пределах 4-31 шт. (среднее значение 15,4 шт.). Общее количество гибридных зерен по 75 гибридным комбинациям составило 1003 шт. зерен, которые вполне достаточно для дальнейшего изучения в следующих гибридных поколениях. Составлен Акт создания и изучения 75 гибридов озимой пшеницы.

1) Материнским формами служили сорта озимой пшеницы: Дулати, Аманат, Адилет (Казахстан), Евклид (Франция), Безостая-100, Ахмат (Россия), Anka, Asyl (Кыргызстан), Bardosh (Узбекистан), SWW 1/904, 952Сар., д68 (СIMMYT), а также селекционные линии 21688-2(11), 20933-1, 22315-1, 21106-2-5, 21266-3, 20982-2, 180410-1, 20403-2. В качестве отцовских форм взяты продуктивные сорта озимой пшеницы: Алмалы, Аманат, Бесагаш, Димаш, Дулати, Егемен-20, Жетысу, Несипхан, Стекловидная-24, Талими-80, Хан тенгри (Казахстан), Ахмат, Безенчукский карлик, Фермер (Россия), SWW 1/904, д57, Fulvo (CIMMYT). Кастрация колосьев начата – 22 мая 2024 года, завершена – 30 мая 2024 года. Опыление кастрированных колосьев начато через три дня после кастрации – 25 мая 2024 года, завершена – 2 июня 2024 года. Сбор полученных гибридов пшеницы проводился с 5 по 15 июля.

Рисунок 7 – Гибридизация между устойчивыми и восприимчивыми сортами озимой пшеницы

2) Проведено испытание гибридных популяций F2-F3 в селекционном питомнике КазНИИЗиР и в питомнике Карой (Алматинская область), ТОО «Сыпатай батыр» (Жамбылская область), Красноводопадской СХОС (Туркестанская область). В Алматинской и Жамбылской областях в 2024 году на сортах и гибридных линиях отмечено сильное проявление желтой ржавчины. А в Туркестанской области наблюдалось слабое проявления ржавчинных болезней. Отобраны отдельные гибридные растения, обладающие высокими показателями продуктивности по сравнении с материнскими и отцовскими сортами.

Рисунок 8 – Оценка сортов и гибридов озимой пшеницы в Красноводопадской СХОС

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. Кроме того, у отобранных линий определены показатели качества (Содержание протеина и клейковины, индекс деформации клейковины, седиментация муки). 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, показателей продуктивности и качества зерна. Лучшие линии переданы для использования в селекционном процессе. Составлен акт передачи ценных линий селекционерам.

Рисунок 9 – Определение индекса NDVI пшеницы в полевых условиях

1. В полевых условиях, начиная с момента посева, регулярно проводили фенологические наблюдения. При этом отмечали дату всходов (стадии 10-19 по шкале Цадокса), кущения (20-29), выхода в трубку (40-49), колошения (51-59), цветения (61-69) и созревания (71-99). Зимостойкость изученных сортов и линий колебалась в пределах 6-9 баллов (среднее 7,2 балла), высота растений – 78,7-142,7 см (среднее 102,3 см), длина верхнего междоузлия – 9,0-24 см (среднее 16,5 см), NDVI – 0,44-0,85 в фазе кущения, 0,64-0,85 в фазе колошения, 0,49-0,69 в фазе налива зерна. Высоким показателем NDVI (0,70 и более – в фазе кущения; 0,80 и более – в фазе колошения; 0,65 и более – в фазе налива зерен) отмечены сорта и линии Алмалы, Алихан, Димаш, Дулати, Егемен 20, 21688-2 (11), 22315-1, 21144-4-1 (Казахстан), Ахмат (Россия), Евклид (Франция). Отобраны селекционные линии с высокой зимостойкостью (в среднем 8-9 балла), относительно ранним колошением (на 213,8 дней после посева), оптимальной высотой растений (102,3 см).
   1. Проведен технологический анализ сортов и селекционных линий озимой мягкой пшеницы по качеству зерна по следующим качественным показателям: Содержание протеина, содержание клейковины, индекс деформации клейковины, седиментация муки в уксусной кислоте. Оценка качества зерна и муки сортов и селекционных линий озимой пшеницы позволила выделить образцы с высоким показателем качества по каждому параметру. Так, линия 22353К обладает высоким содержанием протеина (15,2%), D952CIMMYT, 20197-17, 20403-2, 22180-1, 22353К – отличаются высокой клейковиной (41,1% и более), D952CIMMYT, 22180-1 – высоким ИДК (100 усл.ед. и более), 20933-1, 20197-17 – высокой седиментацией муки (87 мл и более).
   1. В результате определения содержание протеина, содержание клейковины, индекс деформации клейковины, седиментация муки в уксусной кислоте выделены сорта и селекционные линии озимой пшеницы (Алмалы, D952CIMMYT, 20197-17, 20403-2, 20521-1, 20933-1, 21203-11-3, 21730-1, 22180-1, 22353К) с высокими показателями продуктивности и качества зерна. Выделенные линии переданы для использования в селекционном процессе. Составлен акт передачи селекционерам. 

Опубликована статья под названием «Population composition and virulence of Puccinia striiformis f. sp. tritici in Kazakhstan» (Состав популяции и вирулентность Puccinia striiformis f. sp. tritici в Казахстане) в журнале Plant Protection Science (Чехия):

Rsaliyev S., Rsaliyev A., Urazaliev R., Dubekova S., Serikbaykyzy A. (2025): Population composition and virulence of Puccinia striiformis f. sp. tritici in Kazakhstan. Plant Protection Science, 2025, 61 (2): 152–161. https://doi.org/10.17221/16/2024-PPS

Опубликована статья в рецензируемом зарубежном издании, рекомендованном КОКСНВО. Серикбайкызы А., Рсалиев Ш.С., Темирбекова С.К. Устойчивость сортов яровой твердой пшеницы к стеблевой ржавчине на фоне естественной инфекции. Аграрная наука. 2024; 387(10): 128–133. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2024-387-10-128-133  (КОКНВО МНВО РК)

Опубликована статья в рецензируемом отечественном издании, рекомендованном КОКСНВО. Рсалиев Ш.С., Серікбайқызы А. Бидайдың екі-үш тат түрлеріне төзімді сорттары мен үлгілерін сұрыптап алу. Ізденістер, Нәтижелер (Исследования, Результаты), 2024. – 2-1. – С.276-284. DOI https://doi.org/10.37884/2-1-2024/565  (КОКНВО МНВО РК)

Опубликован каталог в виде методических рекомендаций. Дубекова С.Б., Рсалиев Ш.С., Сарбаев А.Т., Есимбекова М.А., Уразалиев Р.А., Есеркенов А.К., Башабаева Б.М. Каталог сортообразцов пшеницы с иммунологической характеристикой (методические рекомендации). – Алмалыбак, 2024. – 25 с. ISBN 978-601-7498-49-8.