Заключение Таким образом, применение минеральных удобрений в сочетании со
средствами защиты растений увеличивает продуктивную кустистость (17,1 – 41,7%),
массу зерна с растения (19 – 27,8%) и озерненность зерна озимой пшеницы (7,7 – 14,3%).
Совместное использование минеральных удобрений и фунгицидов обеспечивает прирост
урожайности до 50%. С внесением удобрений прибавка урожайности составила до 30%;
Под влиянием фунгицидов прибавка урожайности достигает 14,6%. Максимальная
урожайность формировалось у линии L372 (75,0 ц/га) в варианте с обработкой
фунгицидом Альто Супер и применением удобрений.
Литература
1.
Байжигитов К.Б. Разработать сортовую технологию в возделывания
перспективных сортов и форм зерновых культур, обеспечивающую потенциальную
урожайность: автореф. … док. с-х. наук: 06.01.05. –Алмалыбак, 1991. – 218 с.
183
2.
Басибеков Б.С. Умбетов А.К. Сайтбеков Ж.С. Рекомендации по удобрению
озимой пшеницы на юге и юго-востоке Казахстана. – Алма-Ата: «Кайнар», 1975. – 19 c.
3.
Панникова В.Д., Минеев В.Г. Почва, климат, удобрение и урожай. – М.: Колос,
1977. –
413 с.
4.
Койшыбаев М. Болезни зерновых культур. – Алматы: Бастау, 2002. – 368 с.
5.
Приказ и.о. Министра сельского хозяйства Республики Казахстан от 13 мая 2011
года № 06-2/254
.
Об утверждении Методики проведения сортоиспытания
сельскохозяйственных растений. http://online.zakon.kz/ Document/?doc_id= 31016934
6.
Рекомендация КазНИИЗиР. Озимая пшеница, – Алматы, 2006. – 55 с.
7.
Zadoks J.C., Chang T.T., Konzak C.F. A decimal code for the growth stages of cereals
// Weed Research. – 1974. – 14. – P. 415-421.
8.
Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки
результатов исследований). – 5-е изд., доп. и перераб. – М.: Агропромиздат, 1985. – 351 с.
9.
Чумаков А.Е., Фадеев Ю.Н. Инфекционные фоны в фитопатологии. – М.: Колос,
1979. –
206 с.
10.
McIntosh R.A., Wellings C.R., Park R.F. Wheat Rusts: An atlas of Resistance Genes.
Australia: CSIRO, 1995. – P.80.
11.
Peterson R.F., Campbell A.B., Hannah A.E. A diagrammatic scale for estimating rust
intensity on leaves and stems of cereals // Canad. J. Res. – 1948. – Vol. 26 – P. 496-500.
Сапахова З.Б., Кохметова А.М., Елешев Р.Е., Моргунов А.И., Ғалымбек К.
ТЫҢАЙТҚЫШТАР МЕН ФУНГИЦИДТЕРДІ КЕШЕНДІ ҚОЛДАНУДЫҢ КҮЗДІК
БИДАЙДЫҢ ӨНІМДІЛІК ЭЛЕМЕНТТЕРІ МЕН ӨНІМДІЛІГІНЕ ӘСЕРІ
Дән шаруашылығында минералды тыңайтқыштар мен өсімдік қорғау заттарын
қолданбай жоғары өнім алу мүмкін емес. Бұл мақалада күздік бидай үлгілерінің өнімділік
элементтері мен өнімділігіне тыңайтқыштар мен фунгицидтердің әсері зерттелген.
Тыңайтқышты фунгицидпен бірге қолдану сабақ санын (17,1-41,7%), өсімдіктегі дән
санын (19-27,8%) және масақтағы дән санын (7,7-14,3%) арттырды. Минеральды
тыңайтқыштар мен фунгицидтерді кешенді қолдану өнімділіктің 50%-ға дейін артуына
ықпал етті. Тыңайтқыш қолданғанда өнімділік 30%-ға дейін, ал фунгицидтердің әсерінен
14,6%-
ға дейін артты. Максималды өнімділік L372 линиясында (75,0 ц/га) тыңайтқыш пен
Альто Супер фунгицидін қолданғанда қалыптасты.
Кілт сөздер: бидай, тыңайтқыш, фунгицид, қоңыр тат, өнімділік, өнімділік
элементтері.
Z.B. Sapakhova, А.M. Kokhmetova, R.E. Yeleshev, A.I. Morgounov, K. Galymbek
INFLUENCE COMPLEX APPLICATION OF FERTILIZERS AND FUNGICIDES ON
ELEMENTS OF PRODUCTIVITY AND THE FORMATION YIELD OF WINTER WHEAT
In grain production is impossible to obtain a high yield without using of fertilizers and
plant protection products. In this studied effect of complex using of fertilizers and fungicides on
the elements of productivity and grain yield. Application of fertilizers in combination with
fungicides increased productive tillers (17,1-41,7%), grain weight per plant (19-27,8%) and
number of grains (7,7-14,3%). Integrated using of fertilizers and fungicides increased yield of
wheat up to 50%. Only fertilizers increased grain yield up to 30%; treatment by fungicides
increased up to 14.6%. The maximum grain yield was formed in line L372 (7500,0 kg/ha) in the
variant of treatment Alto Super and fertilizers application.
Keywords: wheat, fertilizer, fungicide, leaf rust, productivity, elements of productivity.
184
УДК: 632.42: 631.8:633.11:577.21
1
З.Б. Сапахова,
1,2
А.М. Кохметова,
3
А.И.,Моргунов,
1
Р.Е. Елешев
1
Казахский Национальный Аграрный университет, Алматы
2
Институт биологии и биотехнологии растений, Алматы
3
CIMMYT,
P.K. 39 Emek, 06511, Анкара, Турция
ИДЕНТИФИКАЦИЯ НОСИТЕЛЕЙ ГЕНОВ УСТОЙЧИВОСТИ К БУРОЙ
РЖАВЧИНЕ НА ОСНОВЕ МОЛЕКУЛЯРНОГО СКРИНИНГА ОБРАЗЦОВ ПШЕНИЦЫ
Аннотация
Бурая ржавчина является опасным заболеваниям пшеницы. В настоящем
исследовании внимание было обращено на часть эффективных генов устойчивости к
бурой ржавчине – Lr9, Lr10, Lr22а, Lr24, Lr29, Lr32, Lr68 а также комплекс генов
Lr19/Sr25, Lr26/Sr31/Yr9/Pm8, Lr37/Yr17/Sr31, Lr35/Sr
39 и Lr34/Yr18. В результате
молекулярного скрининга установлено, что линия L286 является носителем пяти
эффективных Lr-генов ( Lr22a, Lr29, Lr34, Lr35, Lr68), включающие APR-гены возрастной
устойчивости ( Lr22a, Lr34 и Lr68), а у линии L372 идентифицировано 4 гена ( Lr24, Lr29,
Lr35, Lr37
) и у сорта Жетысу идентифицирован 1 Lr-ген ( Lr22a). Полученные результаты
используются в Казахстане для создания устойчивых к бурой ржавчине сортов пшеницы с
применением MAS-селекции.
Ключевые слова: пшеница, бурая ржавчина, гены устойчивости, Lr-гены,
молекулярные маркеры.
Введение Основным критерием высокого уровня продовольственной безопасности
является устойчивое воспроизводство зерна, масла и других сельскохозяйственных
продуктов. Регион Центральной Азии является одним из важнейших мировых
производителей пшеницы, которая выращивается на площади 15 млн. га. На этой
территории в последние годы получила распространение бурая ржавчина пшеницы
Puccinia recondita f. sp. tritici,
которая наносит серьезный экономический ущерб, снижая и
качество зерна. В связи с этим, одной из главных задач агропромышленного комплекса
Казахстана является повышение урожайности и качества стратегически важных
сельскохозяйственных культур. Использование генетически устойчивых сортов является
наиболее эффективным, экономически и экологически надежным методом контроля
болезней, позволяющим снизить или элиминировать применение фунгицидов и свести к
минимуму потери урожая от ржавчины [1].
В научной литературе имеется обширная информация о генах устойчивости
пшеницы к возбудителю бурой ржавчины. К настоящему времени в каталоге генов
пшеницы имеется информация о 68 Lr-генах [2]. Однако одной из основных проблем
недолгой эффективности большинства Lr-генов является появление вирулентных рас
патогена, которые способны преодолеть устойчивость. Вследствие этого многие из
известных Lr-генов устойчивости становятся неэффективными [3].
В каталоге 36 Lr-генов интрогрессированы в вид Triticum aestivum от других видов
злаков. Ген Lr9 перенесен Sears в мягкую пшеницу от Aegilops umbelulata в 1961 г. [4]. Ген
Lr9
локализован в хромосоме 6В и имеется у сортов Transfer, Abe, Arthur 71, Riley 67,
Oasis. В Казахстане в популяции возбудителя бурой ржавчины вирулентность к этому
гену отсутствует или встречается очень редко. Агрессивных к нему рас и биотипов нет,
ген высокоэффективен [3]. Ген Lr10 изолирован у гексаплоидной пшеницы и расположен
на хромосоме 1AS. Он кодирует белок типа CC-NBS-LRR с N-терминал доменом. При
185
экспрессии в трансгенных растениях пшеницы, Lr10 обеспечивает повышенную
устойчивость к бурой ржавчине. Lr10 имеет сходство с RPM1 в Arabidopsis thaliana и и
устойчив к генам аналогам в рисе и ячмене, но не тесно связаны с другими Lr-генами
пшеницы [5]. Источником генов Lr19, Lr24, Lr29 явился пырей Agropyron elongatum
(Thinopyrom elongatum)
. Очень редко появляющиеся вирулентные патотипы пока
агрессивностью не обладают и угрозы для носителей этого гена не представляют [6,7,8].
Ген устойчивости Lr22a интрогрессирован от Aegilops tauschii на 2DS хромосому мягкой
пшеницы. Ген Lr22a обеспечивает возрастную устойчивость (APR) к бурой ржавчине [9].
Источником гена Lr26 является рожь Secale cereale [10]. Ген Lr26 интрогрессирован в
хромосому 1B. Ген Lr32 трансформирован от Aegilops tauschii на 3DS хромосому
гексаплоидной пшеницы, что обеспечивает устойчивость к бурой ржавчине на уровне
проростков [11]. Небольшая группа генов устойчивости к бурой ржавчине, такие как Lr34
и Lr46, известна как «slow rusting genes» [12]. Они обеспечивают длительную и
неспецифическую устойчивость взрослых растений, но их эффект более ограничен, чем у
расаспецифических генов. Наблюдался плейотропный эффект между Lr46 и Yr29, также
«slow rusting gene
» к желтой ржавчине. Ген Lr34 расположен на коротком плече
хромосомы 7D, недалеко от локуса Xgwm295. Lr34 тесно связан с локусом некроза листья
(LTN), также возможно, что фенотип LTN может иметь плейотропный эффект самого
Lr34
[12]. Ген Lr35 происходит от Aegilops speltoides. Ген Lr35 интрогрессирован 2B
хромосому пшеницы. Lr35 был переведен в гексаплоидную пшеницу сорта Marquis от
Aegilops speltoides
. Ген расположен на сегменте 2S хромосом А. speltoides и
транслоциривался к 2В хромосомы пшеницы. Транслоцируемый сегмент является
носителем гена против стеблевой ржавчины Sr39 и adult-plant гиперчувствительный геном
устойчивости к бурой ржавчине Lr35 [13]. Источником гена Lr37 является Aegilops
ventricosa
. Этот ген идентифицирован Барианой и Макинтошем в 1991 г. и локализован в
2AS
хромосоме. Носители этого гена поражаются в ювенильной фазе растений, но
проявляют возрастную устойчивость. Длинный хромосомный фрагмент (25-38 сМ),
содержащий три гена устойчивости к ржавчине был транслоцирован между короткими
плечами 2NS хромосомы от Triticum ventricosum в 2AS хромосомы мягкой пшеницы. Этот
сегмент включает три гена устойчивости к болезням: Lr37, Yr17 и Sr38 устойчивости к
бурой, желтой и стеблевой ржавчине, соответственно. Фрагмент 2NS впервые
интрогрессирован у сорта пшеницы VPM1, а затем он был переведен в другие
коммерческие сорта, как Madsen и Thatcher [14]. Группа ученых из СИММИТ в сорте
пшеницы
Parula
идентифицировали
APR-ген
Lr
68
у
Parula(FKN/3/2*Frontana
//Кения350AD. 9C.2/Gabo55 /4/Bluebird/Chanate),
и
он
локализован на длинном плече хромосомы 7B. Ранее был назван как LrP. Выявлены
молекулярные маркеры, фланкирующие ген Lr68, которые могут быть использованы в
маркерной селекции. Сорт Parula создан учеными CIMMYT в 1981 году, который
объединяет также APR-генов устойчивости как Lr34 и Lr46. Возможно, происхождение
Lr68
гена является бразильский сорт Frontana [15].
Однако на большое количество идентифицированных Lr-генов одной из основных
проблем их недолгой эффективности является появление вирулентных рас патогена,
которые способны преодолеть устойчивость. Вследствие этого многие из известных генов
устойчивости становятся неэффективными. Особая опасность бурой ржавчины
обусловлена способностью патогена к мутации и быстрой смене генераций, что ускоряет
расообразовательный процесс [16]. Тем не менее, четыре гена устойчивости, Lr34/Yr18,
Lr46/Yr29, Sr2/Yr30, Lr68
и Lr67/Yr46, обеспечивают частичную, но длительную
устойчивость [17]. Эти гены способствуют замедленному типу развития ржавчины и
являются эффективными ко всем расам патогена. Дополнительное действие этого типа
гена приводит к повышению устойчивости до уровня иммунности. Поэтому необходимо
186
продолжать поиск источников новых доноров устойчивости к бурой ржавчине пшеницы.
Поэтому необходим поиск источников новых генов устойчивости к ржавчине
пшеницы. Для того чтобы с большей надежностью контролировать болезнеустойчивость,
очень важно иметь в распоряжении молекулярные маркеры, сопряженные с этим
признаком. В настоящем исследовании внимание было обращено на часть эффективных
генов устойчивости к бурой ржавчине – Lr9, Lr10, Lr22а, Lr24, Lr29, Lr32, Lr68 а также
комплекс генов Lr19/Sr25, Lr26/Sr31/Yr9/Pm8, Lr37/Yr17/Sr31, Lr35/Sr39 и Lr34/Yr18,
которые идентифицировали в процессе молекулярного скрининга гермоплазмы пшеницы.
Материалы и методы
Материалами исследований являются сорта и перспективные линии мягкой озимой
пшеницы; Жетысу, L286 Алмалы/Обрий, L372 Алматинская полукарликовая /Прогресс.
Анализ устойчивости образцов пшеницы к видам ржавчины проводили на полевом
стационаре Казахского НИИ земледелия и растениеводства. Оценку развития болезни
желтой и бурой ржавчиной проводили в фазу молочно-восковой спелости по принятой в
CIMMYT
методике, определяя инфекционный тип (в баллах) и степень поражения (%) [18]
Коллекции образцов пшеницы высевали во всех фитопатологических опытах на делянках
площадью 1 м
2
в трехкратной повторности. Выделение геномной ДНК из растительного
материала осуществлено из проростков пшеницы на основе CTAB метода выделения
геномной ДНК, с использованием 5–дневных проростков по методике C.R.Riede,
J.A.Anderson, [19]. Для идентификации носителей генов устойчивости использован метод
полимеразной цепной реакции (ПЦР) в соответствии с протоколом X.M.Chen et al. [20]. В
качестве положительного контроля при идентификации генов использованы образцы
пшеницы, в которых гены устойчивости идентифицированы, а в качестве отрицательного
контроля – ddH
2
O
или образцы, в которых гены устойчивости не выявлены. Амплификация
проведена в амплификаторе Mastercycler (Eppendorf, Германия), программы амплификации
выбраны в зависимости от идентифицируемого Lr–гена устойчивости (Таблица 1–2).
Объем реакционной смеси для ПЦР составлял 10 мкл и содержал 1,0 мкл 10× буфер, 1,0
мкл 2,5 mM dNTP, 0,2 мкл 10 микромоль каждого праймера, 0,2мкл 5 Unit Taq-полимеразы,
6,4 мкл MQ-H
2
O, 1 мкл 20 нг/мкл ДНК. Для выявления носителей генов устойчивости Lr9,
Lr10, Lr19/Sr25, Lr22a, Lr24, Lr26, Lr29, Lr32, Lr34/Yr18, Lr35/Sr39, Lr37/Yr17/Sr38, Lr68
использованы SSR, STS, SCAR, CAPS маркеры J13, F1.2245Lr10-6/r2, GbF/R, WMS296,
J91/2,
iag95,
Lr29F/R18, Xbarc135, csLV34, Sr39#50,
VENTRIUP/LN2, csGS,
соответственно. Для разделения фрагментов амплифицированной ДНК электрофорез
осуществляли в 2 %-м агарозном или 8 % полиакриламидном геле (ПААГ) в ТВЕ-буфере
(45 мМ трис-борат, 1мМ EDTA, pH-8) [20].
187
Таб
ли
ца
1
–
И
ст
оч
ни
ки
ге
на
, л
ок
ал
из
ац
ия в
х
ром
ос
ом
е и
п
ос
ле
дов
ат
ел
ьн
ос
ть
п
ра
йм
еров
к
Lr
-г
ен
ам
у
ст
ой
чи
во
ст
и
Lr
-
ген
s
И
ст
оч
ник
и
ген
а
Н
аз
ван
ие
мар
кер
а
Тип
мар
кер
а
Лок
ализ
ация
П
осл
ед
ов
ат
ел
ьн
ост
ь
Л
ит
ер
ат
ур
а
L
r9
A
egi
lops
um
be
ll
ul
at
a
J13
S
TS
6В
5'
-
TC
C
TTT TA
T
TC
C
G
C
A
C
GC
C
GG
-3’
5'
-
C
C
A C
AC
T
AC
C
C
C
AAA GAG
AC
G
-3’
S
ch
ach
er
m
a
y
r G
.
et
al
.
1994
[4]
L
r10
T
ritic
u
m
a
es
ti
vu
m
F
1.2245
L
r10
-
6
/r2
S
TS
1
AS
5'
-
GT
G T
AA T
GC
AT
G
C
AG GT
T
C
C
-3’
5'
-
AGG T
GT
GAG T
G
A GT
T
AT
G T
T
-
3’
F
eu
ille
t C
.,
2003
[
5]
L
r19
A
gr
opy
ron
el
ongat
um
Gb
S
TS
7E
L
5'
-
5'
-
CA
T
CCT
T
G
G
G
G
A
CCT
C
-3’
5'
-
CCA
G
CT
CG
C A
T
A
CA
T
CCA
-
3
’
P
ri
ns
R
. e
t a
l. 2001
[6]
L
r22a
A
egi
lops
taus
chi
i
W
M
S
296
SSR
2
DS
5'
-
AAT
T
C
A AC
C
T
AC
C
AA T
C
T
C
T
G
–
3'
5'
-
GC
C
T
AA T
AA AC
T
GAA AAC
GAG
–
3'
H
ieb
er
t C
.W
. e
t a
l.,
2007
[9
]
L
r24
A
gr
opy
ron
el
ongat
um
-
J9
S
TS
3D
L
5'
-
T
C
T
A
GT
C
T
G T
AC
AT
G GGG GC
-
3’
5'
-
T
GG C
AC
AT
G AA
C
T
C
C
AT
A C
G
-
3’
S
ch
ach
er
m
a
y
r G
.
et
al
.
1995
[7]
L
r26
S
eca
le c
er
ea
le
iag
95
S
C
AR
1B
5'
-
C
T
C
T
GT
G
GA T
AG
T
T
A C
T
T
GAT
C
GA
-3’
5'
-
C
C
T
AGA
AC
A T
G
C
AT
G GC
T
GT
T
AC
A
-
3’
M
ago
R
.
et
al
.
2002
[1
0
]
L
r29
A
gr
opy
ron
el
ongat
um
L
r29F
/R
18
S
C
AR
7
DS
5'
-
GT
G AC
C
T
C
A GG
C
AAT
GC
A
-3
'
5'
-
GT
G AC
C
T
C
A GA
A C
C
G AT
G
-3'
P
roc
uni
er
J
.
et
al
,
1995
[
8
]
L
r32
A
egi
lops
t
aus
chi
i
X
b
ar
c135
SSR
3
DS
5'
-
A
T
C G
CC A
T
C T
CC
T
CT
A
CC A
-
3'
5'
-
GC
G AAC
C
C
A T
G
T
GC
T
AAG T
-
3'
T
hom
as
J
. e
t a
l., 2010
[11]
Lr
34
T
ritic
u
m
a
es
ti
vu
m
cs
LV
3
4
S
TS
7D
S
5'
-
GT
T
GGT
T
AA GAC
T
GG T
GA T
G
G
-3
'
5'
-
T
GC
T
T
G C
T
A T
T
G
C
T
G AAT
AGT
-
3
'
L
a
g
ud
ah E
. e
t
al
, 2006
[1
2
]
L
r35
A
egi
lops
spe
lt
oi
de
s
Sr
39#
50
S
TS
2В
5'
-
T
AG C
AA GG
A C
C
A AGC
AAT
C
T
T
-
3'
5'
-
C
C
A AT
G
AGG A
G
A T
C
A AAA C
AA C
C
-
3'
M
ago
R
.
et
a
l., 2009
[1
3
]
L
r37
T
ritic
u
m
ven
tr
ico
su
m
VE
NT
R
IUP
/
LN
2
C
AP
S
2
AS
5'
-
AGG GGC
T
AC
T
G
A C
C
A AGG C
T
-
3'
5'
-
T
GC
AGC
T
AC
AG
C
AGT
AT
G T
AC
AC
A
AAA
-3'
H
el
g
u
er
a
M.
et
al
.,
2003
[14
]
L
r68
T
ritic
u
m
a
es
ti
vu
m
cs
G
S
S
TS
7B
L
5'
-
AAG AT
T
GT
T
C
AC
AGA T
C
C
AT
G T
C
A
-3'
5'
-
GAG T
AT
T
C
C
GGC
T
C
A AAA AGG
-3'
H
er
rer
a
-F
o
es
sel
S
.A
.
et
a
l., 2012
[1
5
]
188
Таблица 2 – Протоколы для проведения полимеразной цепной реакции с
использованием праймеров к соответствующим Lr-генам устойчивости
Праймер
Начальная
денатурация
(
°
С, мин)
Количес-
тво
циклов
Денату-
рация
(
°
С, сек)
Отжиг
(
°
С, сек)
Экстенция
(
°
С, сек)
Последняя
экстренция
(
°
С, мин)
J13
94 (5)
35
94 (60)
58 (60)
72 (120)
72 (5)
F1.2245Lr10
-6/r2
94 (3)
35
94 (45)
60 (45)
72 (30)
72 (3)
Gb
94 (4)
40
92 (30)
60 (30)
72 (60)
72 (5)
WMS296
94 (2)
30
94 (60)
55 (60)
73(50)
73 (5)
J9
94 (4)
40
92 (60)
60 (60)
72 (120)
72 (5)
SCM9
95 (3)
30
94 (45)
60 (60)
72 (90)
72 (5)
Lr29F/R18
94 (3)
35
94 (60)
60 (60)
72 (60)
72 (10)
Xbarc135
94 (2)
30
95 (60)
51 (50)
73 (60)
73 (5)
csLV34
94 (10)
30
94 (30)
60 (30)
72 (30)
72 (7)
Sr39#50
95 (10)
7
94 (30)
65 (30)
72 (40)
35
94 (30)
58 (30)
72 (40)
20 (60)
VENTRIUP/
LN2
94 (4)
35
94 (45)
65 (30)
72 (60)
72 (10)
csGS
93 (1)
30
93 (30)
60 (60)
72 (60)
72 (5)
Достарыңызбен бөлісу: |