WWW.DOC.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Различные документы
 

Pages:   || 2 |

«ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ МЕСТНЫХ ФОРМ ЯЧМЕНЯ ИЗ ДАГЕСТАНА ПО АДАПТИВНО ВАЖНЫМ ПРИЗНАКАМ Шифр и наименование ...»

-- [ Страница 1 ] --

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО НАУЧНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ НАУЧНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ «ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНОИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ РАСТЕНИЕВОДСТВА ИМЕНИ

Н.И. ВАВИЛОВА»

На правах рукописи

АБДУЛЛАЕВ

Ренат Абдуллаевич

ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ МЕСТНЫХ ФОРМ ЯЧМЕНЯ

ИЗ ДАГЕСТАНА ПО АДАПТИВНО ВАЖНЫМ ПРИЗНАКАМ

Шифр и наименование специальности 03.02.07 – генетика 06.01.05 – селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Научный руководитель — доктор биологических наук Е.Е. Радченко Санкт-Петербург Оглавление Введение 4 Глава 1 Наследственный потенциал изменчивости ячменя по адаптивно важным признакам (обзор литературы) 9

1.1 Скороспелость и фотопериодическая чувствительность ячменя 10

1.2 Устойчивость ячменя к фитопатогенным грибам и насекомым 13

1.3 Устойчивость ячменя к неблагоприятным эдафическим факторам 36 Глава 2 Условия, материал и методы исследований 45

2.1 Условия и климатические особенности районов проведения полевых экспериментов 45

2.2 Экспериментальный материал 49

2.3 Методы исследований 51 2.3.1 Изучение биологических признаков дагестанских ячменей 51 2.3.2. Оценка устойчивости ячменя к облигатным паразитам 53 2.3.3. Оценка устойчивости ячменя к гемибиотрофным грибам 56 2.3.4. Оценка устойчивости ячменя к насекомым 59 2.3.5. Оценка устойчивости ячменя к засолению почвы и токсичным ионам алюминия 60 2.3.6 Молекулярно-генетические методы 61 Глава 3 Результаты исследований 65

3.1 Полиморфизм ДНК дагестанских ячменей 65

3.2 Скороспелость и фотопериодическая чувствительность дагестанских ячменей 68 3.2.1 Скороспелость 68 3.2.2 Чувствительность к фотопериоду 72

3.3 Устойчивость дагестанских ячменей к вредным организмам и абиотическим стрессорам 78 3.3.1 Устойчивость ячменя к облигатным паразитам 78

–  –  –

ВВЕДЕНИЕ

В ближайшее время основным направлением повышения продуктивности культивируемых растений, в том числе и ячменя, будет создание принципиально новых экономичных технологий селекции на основе интенсивного использования генетических ресурсов и повышения способности растений противостоять влиянию экстремальных биотических и абиотических факторов. Ячмень возделывается в Дагестане издревле.

Биологические особенности культуры позволяют получать урожай зерна в условиях богарного земледелия и короткого вегетационного периода. К сожалению, возделываемые в республике сорта склонны к полеганию, поражаются фитопатогенными грибами и повреждаются насекомыми.

Селекция на иммунитет является одним из наиболее эффективных средств повышения урожая и его стабильности. Высокая концентрация солей в корнеобитаемом слое почв Южного Дагестана определяет необходимость поиска форм ячменя, способных давать удовлетворительный урожай в условиях солевого стресса. С другой стороны, в горных районах республики распространены кислые почвы, что неблагоприятно сказывается на продуктивности ячменя. Одним из важных признаков, определяющих адаптивный потенциал культуры и широту ее эколого-географического распространения, является скорость развития. В горных районах республики Дагестан предпочтение отдается сортам с коротким вегетационным периодом, в других регионах селекция строилась на сочетании продуктивности с довольно продолжительным вегетационным периодом.

В коллекции ВНИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова (ВИР) насчитывается 282 образца культурного ячменя (Hordeum vulgare L.) из Дагестана, которые относятся к азербайджанско-дагестанской экологоморфологической группе. Хотя первые образцы поступили в коллекцию еще в период экспедиционных сборов Н.И. Вавилова, достаточно полное комплексное изучение генетических ресурсов дагестанских ячменей не проводилось. Очевидно, анализ генетического потенциала изменчивости ячменя в условиях подзимнего посева и орошаемого земледелия южноплоскостной зоны Дагестана с целью выявления неизвестных ранее сочетаний адаптивно ценных аллелей необходимо для селекции урожайных и экологически пластичных сортов.

Цель исследований – изучить наследственное разнообразие ячменя культурного из Дагестана по адаптивно важным признакам.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- оценить степень генетической дифференциации дагестанских ячменей с использованием основанных на полимеразной цепной реакции (ПЦР) молекулярных маркеров;

- с помощью традиционных и молекулярно-генетических методов изучить скороспелость и фотопериодическую чувствительность местных ячменей Дагестана;

- изучить устойчивость ячменя к облигатным паразитам (Puccinia hordei, Blumeria graminis f. sp. hordei, Ustilago nuda, U. hordei) – возбудителям карликовой ржавчины, мучнистой росы, пыльной и каменной головни;

изучить устойчивость ячменя к гемибиотрофным грибам Rhynchosporium secalis, Drechslera teres, Cochliobolus sativus) – возбудителям ринхоспориоза, сетчатой и темно-бурой пятнистостей;

- изучить взаимодействие ячменя с насекомыми-вредителями (шведская муха Oscinella frit, обыкновенная злаковая тля Schizaphis graminum);

- оценить устойчивость дагестанских ячменей к хлоридному засолению и токсичным ионам алюминия.

Научная новизна исследований.

С помощью RAPD- и ISSR-маркеров генотипированы 253 образца дагестанских ячменей из коллекции ВИР, относящиеся к двум подвидам (subsp. vulgare) и (subsp. distichon) и представленные 29 разновидностями.

Методом кластерного анализа изученные формы объединены в 8 групп в зависимости от происхождения и таксономической принадлежности. Показано влияние условий среды на скороспелость местных образцов ячменя из Дагестана. Яровизирующие температуры, короткий день и высокие температуры в период вегетации способствуют скороспелости ячменя. Среди местных дагестанских ячменей превалируют носители доминантного аллеля Ppd-H2, который контролирует более ранний переход к колошению при коротком фотопериоде. Выявлено 4 источника слабой фотопериодической чувствительности – предполагаемых носителей гена eam8. Молекулярным анализом у растений образца к-14891 обнаружена новая, ранее не описанная мутация в смысловой последовательности гена eam8, обусловленная делецией единичного нуклеотида.

Дагестанские ячмени полиморфны по устойчивости к облигатным паразитам (возбудителям карликовой ржавчины, мучнистой росы, каменной и пыльной головни) и гемибиотрофным патогенам (возбудителям ринхоспориоза, сетчатой и темно-бурой пятнистостей). С помощью молекулярных маркеров у образца к-28212 идентифицирован ген устойчивости к мучнистой росе mlo11. Устойчивые к ринхоспориозу компоненты семи гетерогенных образцов ячменя защищены генами, отличающимися от идентифицированных ранее Rrs1 – Rrs8 и Rrs10 – Rrs15.

Выявлена слабоэкспрессирующаяся и отчетливо выраженная устойчивость к обыкновенной злаковой тле. Слабоэкспрессирующиеся (малые) гены устойчивости ячменя к тле дифференциально взаимодействуют с генотипами фитофага и не могут быть основой длительно сохраняющейся (горизонтальной) устойчивости. Местные ячмени Дагестана дифференцированы по устойчивости к обыкновенной злаковой тле и шведской мухе. Устойчивость растений к шведской мухе на разных фазах онтогенеза контролируется разными генетическими системами. Выявлены новые источники устойчивости к действию токсичных ионов алюминия и к засолению почвы.

Практическая значимость работы.

Образцы ячменя, обладающие устойчивостью к карликовой ржавчине, мучнистой росе, головневым заболеваниям, листовым пятнистостям и шведской мухе могут быть использованы в селекции на иммунитет. Для селекции предлагаются источники слабой фотопериодической чувствительности и устойчивости к неблагоприятным эдафическим факторам среды.

Положения, выносимые на защиту.

1. На основе данных о полиморфизме ДНК и устойчивости к вредным организмам структурировано внутривидовое разнообразие ячменя культурного из Дагестана. С помощью молекулярных маркеров выявлен значительный полиморфизм дагестанских ячменей и показана гетерогенность изученных форм.

2. Дагестанские ячмени характеризуются значительным потенциалом наследственной изменчивости по устойчивости к токсичным ионам алюминия и засолению, который может быть использован в селекции ячменя в различных регионах Российской Федерации.

3. Для ячменей из Дагестана характерно существенное разнообразие по генам, контролирующим продолжительность периода всходы–колошение (Ppd-H1, Ppd-H2, eam8).

Апробация работы.

Материалы диссертации доложены или представлены на: конференции молодых ученых и аспирантов «Актуальность наследия Н.И.

Вавилова для развития биологических и сельскохозяйственных наук» (С.-Петербург, 2012 г.); научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава СПГАУ 2013 г., 2014 г.); международной (С.-Петербург, конференции «Селекция и генетика сельскохозяйственных растений:

традиции и перспективы» (Одесса, 2012 г.); Третьей Всероссийской и международной конференции «Современные проблемы иммунитета растений к вредным организмам» (С.-Петербург, 2012 г.); III Вавиловской международной конференции (С.-Петербург, 2012 г.); XIV съезде Русского энтомологического общества (С.-Петербург, 2012 г.); Третьем Всероссийском съезде по защите растений «Фитосанитарная оптимизация агроэкосистем» (С.-Петербург, 2013 г.); Международном конгрессе «International Plant Breeding Congress» (Анталия, Турция, 2013); VI съезде ВОГиС (Ростов-на-Дону, 2014); международной научно-практической конференции «Биологическая защита растений – основа стабилизации агроэкосистем» (Краснодар, 2014); международной конференции «Генетические ресурсы растений – основа продовольственной безопасности и повышения качества жизни (С.-Петербург, 2014).

По материалам диссертации опубликовано 17 работ, из них 2 – в журналах, рекомендованных для публикации ВАК Российской Федерации.

Благодарности.

Глубоко признателен моему научному руководителю Е.Е. Радченко за терпение и отзывчивость, за ценные методические советы и консультации в течение всего периода подготовки диссертации. Выражаю благодарность коллективу отдела генетики ВИР за разностороннюю помощь и поддержку.

Благодарю зам. директора ДОС ВИР Б.А. Баташеву, весь коллектив ДОС ВИР за поддержку и помощь. Хочу поблагодарить также всех сотрудников отдела физиологии и отдела генетических ресурсов овса, ржи и ячменя ВИР за разностороннюю помощь. Отдельное спасибо – д.б.н. Е.К. Потокиной и к.т.н. Л.Ю. Новиковой.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты № 12-04-00710, № 12-04-96503) и поддержана грантом Комитета по науке и высшей школе С.-Петербурга (2014).

ГЛАВА 1 НАСЛЕДСТВЕННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ИЗМЕНЧИВОСТИ

ЯЧМЕНЯ ПО АДАПТИВНО ВАЖНЫМ ПРИЗНАКАМ (обзор литературы) Благодаря самобытности, оригинальности и разнообразию дикорастущих и возделываемых растений, Дагестан привлекал внимание многих выдающихся исследователей. Н.И. Вавилов считал Дагестан одним из интереснейших регионов формообразования культурных растений.

Именно в Дагестане во время экспедиций 30-х годов он искал безостые формы ячменя, которые необходимы были для подтверждения сформулированного им закона гомологических рядов в наследственной изменчивости.

Ячмени Дагестана характеризуются рядом ценных признаков:

засухо-, солеустойчивостью, крупнозерностью, высокими пищевыми качествами, экологической пластичностью, продуктивностью. Они являются носителями ряда своеобразных морфологических признаков (голозерность, черноколосость, гладкоостость) и, как формы с «первичным» генотипом, представляют большой интерес для селекции.

Б.А. Баташева (2012) впервые в условиях короткого дня, орошаемого земледелия, подзимнего посева, засоления почв, высокого естественного инфекционного фона южно-плоскостной зоны Дагестана провела комплексное изучение внутривидового разнообразия мировой коллекции ячменя культурного по адаптивно важным признакам. На основе анализа результатов многолетних исследований показано, что существенно определяющими урожай ячменя в данной зоне факторами являются скороспелость сортов, поражение растений грибными болезнями и вредителями; полегание; почвенная и атмосферная засуха; неблагоприятные эдафические факторы (прежде всего, засоление). Вкратце рассмотрим литературные сведения о ряде адаптивно важных для Дагестана признаков ячменя.

1.1. Скороспелость и фотопериодическая чувствительность ячменя Успехи мировой селекции ячменя связаны с экологической пластичностью культуры и ее высокой адаптивностью к местным условиям.

Н.И. Вавилов (1957) отмечал, что вегетационный период является важнейшим сортовым экологическим свойством и во многом зависит от влияния на сорт климатических факторов. Выявлены различия сортов по скороспелости среди экологических групп ячменя, что связывается с разной степенью адаптации к природно-климатическим факторам (Лукьянова, 1958).

Исследования генетических ресурсов ячменя в последнее время показывают, что ультраскороспелые и скороспелые формы сосредоточены в Центральном и Северо-Западном регионах России, в Сибири, странах Балтии, Скандинавии, Турции, Эфиопии, Индии (например, Батакова, 2009;

Заушинцена, 2009).

Время колошения у ячменя в основном определяется тремя факторами:

прежде всего, это гены, контролирующие тип развития, нечувствительность к фотопериоду и собственно скороспелость. Скороспелость контролируется четырьмя генами: Eam1 (Ea), eam7 (ea7), eam9 (ea,,c) и eam10 (easp), локализованными соответственно в хромосомах 2, 6, 4 и 3 (Franckowiak, Lundqvist, 2011).

Тип развития детерминируется тремя парами генов: sh, Sh2 и Sh3 (впоследствии обозначены как VRN-H1, VRN-H2, VRN-H3); любое сочетание этих генов ответственно за яровой тип развития. Гены Sh2 и Sh3 эпистатичны по отношению к доминантному аллелю Sh, а аллель sh имеет аналогичное влияние на рецессивные аллели озимого типа sh2 и sh3. Гены Sh, Sh2 и Sh3 локализованы в хромосомах 4 (4Н), 7 (5н) и 5 (1Н) соответственно. Рецессив по трем локусам под влиянием sh-аллеля обусловливает развитие растенийдвуручек. В локусе Sh2 существует серия аллелей (Sh2', Sh2", Sh2"\ Sh2IV, Sh2v, Sh2VI), которая контролирует различные градации ярового типа развития от типично ярового до крайне озимого; в отсутствие генов sh и Sh3 последние имеют более слабый эффект на длину вегетации (Takahashi, Yasuda, 1956; 1971). Гены Vrn контролируют потребность растений в яровизации для перехода к колошению и, следовательно, принимают участие в регуляции скорости развития ячменя.

D.A. Laurie с соавторами (1994, 1995) идентифицировали 5 главных генов и 8 локусов количественных признаков (quantitative trait loci – QTL), контролирующих время колошения у ячменя. Среди них гены Ppd-H1 и PpdH1 (photoperiod response), локализованные в хромосомах 2 (2Н) и 5 (1Н) соответственно, а также контролирующие реакцию на яровизацию гены VRNи локализация которых совпадает с положением H1 VRN-H2, идентифицированных ранее генов Sh и Sh2. В возделываемых сортах идентифицируют VRN-H1 и VRN-H2, аллель VRN-H3 редка.

Доминантный аллель Ppd-H1 контролирует быструю реакцию на удлинение фотопериода и раннее колошение в условиях длинного дня.

Задержка колошения на длинном дне обусловлена рецессивным аллелем ppdH1 (Laurie et al., 1995; Cockram et al., 2007; Casao et al., 2011). В результате сравнения последовательностей гена у различающихся по Ppd-H1 фотопериодической чувствительности образцов ячменя выявили 23 SNP (single nucleotide polymorphism), среди которых 7 меняли аминокислотный состав кодируемого регуляторного белка (Turner et al., 2005). Исследовали связь сроков колошения у 87 местных сортов ячменя из Европы при длинном и коротком дне с аллельным полиморфизмом Ppd-H1. Для одной из 40 выявленных нуклеотидных замен (SNP48) была выявлена достоверная связь с исследовавшимся фенотипом ячменя. SNP15 (C/T) обусловливает замену аминокислоты пролин (Ppd-H1) на серин (рpd-H1). На основе полученных данных авторы разработали аллель-специфичные праймеры для идентификации Ppd-H1 (Jones et al., 2008).

При коротком фотопериоде более раннее колошение контролирует доминантный ген Ppd-H2. Наиболее вероятным геном-кандидатом для локуса Ppd-H2 является HvFT3 (Faure et al., 2007; Kikuchi et al., 2009). Описаны доминантный и рецессивный аллели HvFT3; причем последний представляет собой усеченный и нефункциональный вариант структуры гена, фактически псевдоген. Доминантный аллель Ppd-H2 в условиях короткого дня ускоряет наступление колошения, рецессивный аллель обусловливает задержку колошения. Показано, что сорт Morex содержит интактный ген HvFT3 (доминантный аллель), включающий 4 экзона и 3 интрона, а HvFT3 у сорта Steptoe утратил почти всю структурную часть, кроме фрагмента одного из экзонов.

Сотрудниками ВИР у 91 сорта ярового ячменя, допущенного к использованию на территории России и Беларуси, с помощью аллельспецифичных молекулярных маркеров проанализировано аллельное состояние генов Vrn-H1, Vrn-H2, Vrn-H3, Ppd-H1 и Ppd-H2. Показано, что сорта ячменя, имеющие доминантный аллель гена Ppd-H1, достоверно опережают другие генотипы по скорости развития (колошению) и являются более скороспелыми при возделывании в условиях длинного светового дня.

Среди изученного отечественного сортимента ячменей носители доминантного аллеля Ppd-H1 составили всего 9%. Аллели генов Vrn также оказывают достоверное влияние на продолжительность периода «всходы– колошение» изученных сортов. Среди генотипов, несущих одинаковые аллели генов Ppd-H1 и Ppd-H2, носители аллельной комбинации Vrn-H1vrnH2Vrn-H3 переходят к колошению достоверно раньше генотипов с другим сочетанием аллелей генов Vrn (Злотина и др., 2013).

Описан контролирующий нечувствительность к фотопериоду рецессивный ген eam8 (eak), локализованный в хромосоме 1 (Franckowiak, Lundqvist, 2011). Японскими исследователями выявлено, что при 10 часовом фотопериоде, низкой дневной (10°С) и высокой ночной (20°С) температуре eam8 плейотропно обусловливает желтую окраску проростков (Yasuda, 1977). S. Faure с соавторами (2012) показали, что доминантный ген Eam8 является ортологом гена регулятора чувствительности к фотопериоду Arabidpsis thalina. Мутация Eam8 приводит, вероятно, к образованию дефектного белка и, как следствие – нечувствительности растения к фотопериоду и раннему созреванию. К настоящему времени известно 87 мутантов, у которых идентифицировано 20 рецессивных аллелей. У мутантов найдены делеции, инверсии и замены нуклеотидов как в смысловой области гена, так и в интронах (Zakhrabekova et al., 2012). Широко использующиеся в селекции скороспелые нечувствительные к фотопериоду сорта Maja и Maria являются индуцированными мутантами, полученными в 1941 г. и 1951 г.

соответственно, а сорта Kinai 5, Kagoshima Gold и Русский ранний – естественными формами ячменя.

1.2. Устойчивость ячменя к фитопатогенным грибам и насекомым Карликовую ржавчину вызывает базидиальный гриб Puccinia hordei G.H.Otth.). Болезнь проявляется обычно к началу молочной спелости ячменя в виде ржавых мелких подушечек (пустул) на нижней стороне листа, в отдельных случаях наблюдается поражение верхней стороны листа, влагалища листьев и даже остей.

В настоящее время известно 22 главных гена устойчивости к карликовой ржавчине (Rph1 – Rph22) (Johnston et al., 2013), которые локализованы во всех хромосомах ячменя (Sandhu et al., 2012). Все гены контролируют ювенильную устойчивость, за исключением Rph20, который обусловливает устойчивость взрослых растений (Hickey et al., 2011).

Показано, что 6 генов являются аллельными: локализованные в хромосоме 5Н Rph5 и Rph6 (Zhong et al., 2003), Rph9 и Rph12 (хромосома 5Н) (Borovkova et al., 2003), а также локализованные в хромосоме 2Н Rph15 и Rph16 (Weerasena et al., 2004). По мнению J.D. Franckowiak с соавторами (1997), Rph2 – комплексный локус, содержащий несколько аллелей. Гены устойчивости Rph15 и Rph16 привнесены в геном культурного ячменя от H.

spontaneum и локализованы в хромосоме 2H (Ivandic et al., 1998; Steffenson et al., 2004). От H. spontaneum перенесены также гены Rph10 (локализован в хромосоме 3Н) и Rph11 (6Н) (Weibull et al., 2003). От H. bulbosum интрогрессирован ген Rph22 (Johnston et al., 2013).

Помимо главных генов, у ячменя идентифицированы и QTL, которые могут контролировать достаточно высокий уровень устойчивости к грибу (Qi et al., 1998; 2000; Ziems et al., 2014).

Лишь немногие главные гены устойчивости использовались при селекции коммерческих сортов: в Европе – Rph2, Rph3, Rph4, Rph7, Rph12 (Dreiseitl, Steffenson, 2000), в США – Rph2, Rph6 и Rph7 (Steffenson et al.

1993).

Большинство идентифицированных генов устойчивости, кроме Rph7 и Rph16, были преодолены в Европе вирулентными патотипами гриба (Fetch 1998). В последние годы появились сообщения об утрате et al.

эффективности и наиболее популярного в селекции гена Rph7 (Shtaya et al.

2006).

Ранее (Хохлова, 1982) считалось, что в СССР эффективны гены устойчивости к карликовой ржавчине Rph3, Rph7 и, отчасти, Rph9.

Впоследствии была показана высокая эффективность лишь гена Rph7 (Тырышкин, 2009).

Доминантный ген Rph7 выявлен впервые у сорта Cebada Capa. С использованием трисомного и молекулярного анализов был Rph7 картирован в коротком плече хромосомы 3H (Tan, 1978; Brunner et al., 2000). Экспрессия гена Rph7 зависит от генетической среды (Niks, Kuiper, 1983).

В результате многолетних исследований учеными ВИР и других научноисследовательских учреждений страны были выявлены устойчивые к патогену сорта, у ряда форм были идентифицированы предположительно новые гены устойчивости. Л.Г. Тырышкин (2009) заново изучил эти формы и проанализировал новые поступления в коллекцию (всего 2365 образцов). В результате было показано, что устойчивость сохранили только образцыносители идентифицированного ранее гена Rph7. Выделен образец местного ячменя из Непала NB-3003, который защищен доминантным геном устойчивости, экспрессирующимся у взрослых растений. Результаты этих экспериментов наглядно продемонстрировали настоятельную необходимость поиска новых источников устойчивости ячменя к возбудителю карликовой ржавчины.

Мучнистая роса ячменя, вызываемая грибом Blumeria graminis (DC.) Golovin ex Speer f. sp. hordei Marchal, наиболее вредоносна в регионах России с влажным климатом. Болезнь поражает все надземные органы растения – листья, листовые влагалища, стебель, а в годы сильного развития даже колосковые чешуи и ости. У пораженных растений снижается фотосинтетическая активность листьев, существенно изменяется ход физиологических процессов: возрастает потеря воды, резко возрастает дыхание. Вследствие этих причин замедляется интенсивность роста и ослабевает способность к кущению, снижается масса семян, уменьшается озерненность колосьев.

Идентифицировано множество (свыше 100) обозначенных различными символами генов, контролирующих устойчивость ячменя к мучнистой росе, большинство которых представляют собой аллельные варианты. Так, известно 34 аллеля гена Mla (хромосома 1Н) и свыше 30 – гена Mlo (хромосома 4Н) (Weibull et al., 2003; Reinstdler1 et al., 2010). К сожалению, большинство аллелей неэффективны против возбудителя заболевания.

Практически единственный эффективный ген, обусловливающий длительную устойчивость к патогену во всем мире – mlo11.

В России по многолетним данным высоким уровнем устойчивости к мучнистой росе обладают образцы Atem, Trebon, Atribut, Madeira, МС-20 и Heris. По результатам заражения тест клонами возбудителя болезни все они, за исключением МС-20, защищены геном mlo11, а образец МС-20, по данным зарубежных исследователей, имеет аллель mlo3 этого гена. Полученные данные указывают на крайнюю узость генетического разнообразия культурного ячменя из Мировой коллекции ВИР по эффективной устойчивости к мучнистой росе (Тырышкин и др., 2013).

Продукт гена восприимчивости ячменя MLO (Mildew resistance locus o) – мембранный белок, имеющий 7 трансмембранных доменов. MLO-белок связывается с сенсором Ca2+ калмодулином и препятствует накоплению в зараженной клетке активных форм кислорода и реакции сверхчувствительности. В 1997 г. ген Mlo был клонирован и секвенирован (Bschges et al., 1997).

К настоящему времени охарактеризовано более 30 индуцированных мутантов, нарушение экспрессии гена в которых связано с нуклеотидными точечными заменами и, как следствие, функциональными аминокислотными заменами в предполагаемых белковых последовательностях (Reinstdler1 et al., 2010). В mlo-мутантах, где регуляторная функция гена нарушена, защитные реакции клетки проявляются раньше и/или сильнее (Skou et al., 1984; Jrgensen, 1992; Wolter et al., 1993). Индуцированные mlo-мутанты имеют расоспецифическую устойчивость к патогену. Устойчивость выражается в отложении защитного каллозного барьера в местах внедрения гаусторий гриба и гибели зараженных клеток. У мутантных растений отмечается задержка в росте, наблюдается преждевременное старение листьев, снижается урожай зерна, а при пониженной температуре отмечается системный некроз. Все это свидетельствует о важной роли гена MLO для общей приспособленности ячменя.

Естественный мутант, выделенный из ячменей Эфиопии, несет ген неспецифической устойчивости mlo11, который обусловливает не полную, а частичную устойчивость к патогену и не столь драматично сказывается на жизнеспособности растений. Он широко используется в современной селекции: половина современных яровых европейских ячменей несут аллель mlo11 и лишь несколько сортов – mlo9 (Dreiseitl, 2012). P. Piffanelli с соавторами (2004) показали, что устойчивость ячменей с mlo11 связана с комплексом тандемных повторов, разделенных динуклеотидом GT, редуцированной последовательности фланкированной MLO, предшествующей последовательностью. Вследствие мейотической нестабильности в потомстве от самоопыленных растений, гомозиготных по гену mlo11, выявляются восприимчивые растения с восстановленной структурой гена MLO (ревертанты). Авторы разработали праймеры, позволяющие с помощью ПЦР идентифицировать дикий тип локуса Mlo, рецессивный аллель mlo11 и ревертантные формы. С помощью 8 полиморфных маркеров, таких как MITE (миниатюрные транспозируемые элементы, содержащие инвертированные повторы), SSR (микросателлиты), а также единичные нуклеотидные замены и индели внутри Mlo кодирующей области P. Piffanelli с соавторами (2004) идентифицировали Mlo гаплотипы и показали, что все эфиопские ландрасы и современные сорта, несущие аллель mlo11, практически идентичны по этим признакам. Показано, что в современных сортах донором mlo11 послужили, главным образом, 2 образца

– L92 и L100 (Czembor, 2000; Piffanelli et al., 2004).

Пыльная головня ячменя вызывается грибом Ustilago nuda (Jens) Kell.

et Swing. У больного растения колос разрушается полностью или частично. В некоторых случаях спороношение гриба наблюдается даже на листьях и стеблях. В момент выхода пораженного колоса из влагалищного листа сорусы одеты в тонкую оболочку, которая сразу же разрушается, обнажая споровую массу оливково-черного цвета.

В литературе описывается олигогенно контролируемая устойчивость ячменя к пыльной головне. У сорта Trebi был идентифицирован доминантный ген устойчивости Un, сорт Missuri Early Beardles защищен геном Un2 (Livingston, 1942; Robertson et al., 1947). Ген Un сорта Trebi локализован в коротком плече хромосомы 1 (Shands, 1964).

Вскоре были идентифицированы еще 3 доминантных гена: Un3 – у сорта Jet, Un4 – у сорта Dorsett и Un5 со слабым фенотипическим проявлением – у линии X 173-10-5-6-1 (Scha11er, 1949). Впоследствии ген Un3 был идентифицирован также у сортов Bonanza и Paragon. Долгое время считали, что гены Un и Un3 идентичны. Однако исследования P.L. Thomas (1974) показали, что они неаллельны. У сорта Jet идентифицирован еще один доминантный ген, обозначенный как Un6 (Mohajir et al., 1952). С использованием гена Un6 был создан сорт Keystone, который являлся одним из наиболее популярных доноров, используемых в селекции (Johnston, 1961). C помощью комплекса генетических маркеров Metcalfe, (морфологические, биохимические и молекулярные) А.А. Поморцев с соавторами (1999) установили, что ген Un6 (Run8) локализован в длинном плече хромосомы 3 ячменя.

Рецессивный ген un7, который обусловливает устойчивость к расе паразита, сильно поражающей Trebi, идентифицирован у сорта Anoidium (Andrews, 1956).

Ген Un8 обнаружен у сорта Milton. Донором устойчивости явилась форма, выделенная из образца озимого ячменя, интродуцированного в Америку из СССР (Shands et al., 1964; Metcalfe, 1966). Установлено, что ген Un8 (Run8) локализован в длинном плече хромосомы 5 (Поморцев и др., 1998). У образца ОАС 21 идентифицированы 2 независимых гена – Un9 и Un10 (Kozera, 1979;

Поиск новых генов устойчивости ячменя к пыльной головне продолжается, поскольку некоторые из идентифицированных факторов утрачивают эффективность и селекция испытывает острый дефицит в новых «надежных» генах. По-видимому, этот поиск может быть успешным, так как специфичность реакций ячменя к определенным группам рас выражена достаточно четко. Наследование факторов устойчивости может зависеть от используемой в эксперименте культуры паразита. У одних и тех же сортов устойчивость к одной расе может регулироваться одним доминантным геном, а резистентность к другим расам определяться иными факторами.

Точно так же у двух разных сортов устойчивость к той же самой расе зависела от единственного гена в одном сорте и от двух генов – в другом (Konzak, 1953).

П.Ф. Гаркавый и Е.К. Кирдогло (1980) выделили несколько линий, защищенных неидентичными генами устойчивости. Так, линия 8728 была выделена из образца, поступившего в ВИР из Эфиопии. Реакция устойчивости у этой формы ячменя контролируется доминантным геном, неаллельным гену Устойчивость другой линии (6853) также Un8.

контролируется одним доминантным геном. В.И. Кривченко (1984) ген устойчивости линии 8728 обозначил символом Un11, а линии 6923 – Un12.

А.П. Хохлова (1990) изучила 2245 образцов ячменя и выявила высокую устойчивость к болезни у 216 форм. Реакция невосприимчивости у образца к-19907 контролирует доминантный ген Un13, образец к-20327 (Korol) защищен доминантным геном Un14. У образцов ячменя из Эфиопии выявлены следующие гены устойчивости: к-23870 – один ген неидентичный гену Un6; к-23872 – два гена, один из них Un6, другой ген идентичен гену кк-25501 – два гена, один из них Un6. У образцов ячменя из Турции кк-6849, к-6905 устойчивость к пыльной головне определяется одним доминантным геном, независимым от Un61, Un8 и Un13 (Кривченко, 1984;

Хохлова, 1990). Необходимо указать, что все упомянутые выше гены в соответствии с принятой номенклатурой обозначены символом Run.

Эффективность контроля признака устойчивости у всех идентифицированных Run-генов выражена неодинаково. Ген устойчивости Run6 – один из самых эффективных и популярных генов в мировой селекции.

К популяциям гриба в нашей стране Run6 в большинстве случаев проявляет высокую устойчивость. Сорта ячменя с геном Run8, по данным зарубежных и отечественных авторов, в течение длительного времени стабильно сохраняли признак высокой устойчивости к пыльной головне (Гаркавый, Кирдогло, 1980; Кривченко, Хохлова, 1980).

В России и ближнем зарубежье планомерная селекция новых сортов с использованием в гибридизации эффективных доноров устойчивости, интенсивно проводилась в 70-80-х годах прошлого века, в основном после разработки и внедрения в селекционный процесс производительных методов инокуляции растений. Особенно плодотворные исследования по селекции головневоустойчивых сортов были проведены во Всесоюзном селекционногенетическом иституте (ВСГИ) под руководством П.Ф. Гаркавого и в НИИ сельского хозяйства Центральных районов Нечерноземной зоны группой селекционеров под руководством Э.Д. Неттевича. Селекционная программа, начатая в 1972 г. во ВСГИ, в короткий срок определила первые успехи. Были получены устойчивые к пыльной головне аналоги и новые сорта, в том числе Одесский 69 и Одесский 70.

Каменная головня ячменя вызывается грибом Ustilago hordei (Pers.) Kell. et Swing. Заражение ячменя происходит в почве в фазе проростков от спор, находящихся в зерне ячменя, где они сохраняются в углублениях, трещинах, семенной оболочке или между пленками. Инфекционные гифы гриба инокулируют колеоптиле, развиваются межклеточно. Гриб разрушает эмбрионы и на гифах терминально образует хламидоспоры. Сначала они бесцветные, затем приобретают цвет и окончательную форму. Зерновки ячменя с оболочкой и чешуями превращаются в твердые комочки из склеенных вместе хламидоспор, покрытых свинцово-серой оболочкой. Ости не разрушаются. Колоски внешне сохраняют форму. Каменная головня сильно угнетает растение, снижает абсолютную массу семян и накопление сухого вещества вегетативной массы.

Сведения о наследовании устойчивости ячменя к каменной головне фрагментарны. S.A. Wells (1958) показал, что сорта Titan, ОАС 21, Anoidium и Ogalitsu защищены идентичным доминантным геном Uh. Кроме того, Anoidium содержит еще один доминантный ген Uh2, Ogalitsu и Titan – по одному рецессивному гену uh3. Сорт Jet имеет один рецессивный фактор uh4. D.R. Metcalfe (1962) идентифицировал у сорта Jet один доминантный ген. При этом он показал, что этот же ген контролирует невосприимчивость сорта и к U. nigra (возбудителю черной головни ячменя). Было выявлено тесное сцепление между реакцией к черной и каменной головне и отсутствие связи между этими двумя факторами и геном устойчивости к U.

nuda. Впоследствии гены устойчивости ячменя к каменной головне были обозначены символом Ruh. Установлено, что ген Ruh1 (сорт Hannchen) локализован в коротком плече хромосомы 1 (7H) (Grewal et al., 2008).

Используя культуры U. hordei, полученные в результате скрещиваний совместимых моноспоридиальных линий, W.J. Cherewiск, K.W. Buchannon (1969) изучили наследование устойчивости сортов Pannier и Excelsior к каменной и черной головне. Характер расщепления линий F3 в комбинациях Odessa Pannier и Odessa Excelsior показал, что устойчивость обоих сортов определяется одним доминантным геном. Гены устойчивости к каменной и черной головне у сортов Pannier и Excelsior сцеплены.

G.Sidhu, C. Person (1971) показали, что культуры U. hordei, гомозиготные по рецессивному аллелю Uhv1, вирулентны к сортам Hannchen и Vantage, а культуры, гомозиготные по Uhv2, вирулентны к Excelsior. Для выявления характера отношений в системе растение – паразит был изучен генетический контроль устойчивости ортов Excelsior, Hannchen и Vantage к линиям, несущим гены вирулентности. Расщепление, полученное в потомстве F3 от скрещивания Excelsior Hannchen и Excelsior Vantage, показало, что устойчивость к двум тест-культурам наследуется независимо.

Ген устойчивости в первом варианте скрещивания принадлежит сорту Excelsior, второй ген – общий для сортов Hannchen и Vantage. Устойчивость была доминантным признаком в обоих локусах. Устойчивость Excelsior проявляется благодаря присутствию доминантного аллеля гена устойчивости. Факторы невосприимчивости сорта Excelsior, проявляющиеся при взаимодействии с культурой патогена Uhv2, авторы обозначили символом UhR2, а второй ген у сортов Hannchen и Vantage, проявляющийся при взаимодействии с культурой, имеющей генотип UhV, обозначили как UhR1 (Sidhu, Person, 1972).

Сетчатая пятнистость, вызываемая грибом Pyrenophora teres (Died.) Drechsl. – одно из наиболее распространенных и вредоносных заболеваний ячменя. В эпифитотийные годы потери урожая могут достигать 40% (Steffenson, 1988). Болезнь проявляется в период кущения ячменя, наиболее сильно – в период цветения и налива зерна. Симптомы появляются на листьях, стеблях и колосковых чешуях в виде коричневых черточек, полосок и округлых некротических пятен.

Различают две формы болезни:

«net» (темно-коричневые поперечные и продольные полосы, образующие на листе рисунок сетки) и «spot» (мелкие, округлые или эллипсовидные темнокоричневые пятна на листьях и стеблях) (Smedegard-Petersen, 1977).

Устойчивость к возбудителю сетчатой пятнистости контролируется олигогенами (Афанасенко, Кушниренко, 1989; Bockelman et al., 1977; Smilde et al., 2000) и/или полигенами (Arabi et al., 1990; Steffenson et al., 1996).

Первые исследования по этой проблеме были проведены в США. C.W.

Schaller (1955) идентифицировал полудоминантный ген устойчивости у сорта Tifang, обозначив его символом Pt. В дальнейшем было показано, что устойчивость сортов Ming, Harbin и Manchuria контролируется общим геном Pt2, а образцы Canadian Lake Shore и CI 4922 несут гены устойчивости Pt2 и Pt3. Было выявлено также тесное сцепление генов Pt1 и Pt2 (Mode, Schaller, 1958). Упомянутые гены устойчивости локализованы в хромосоме 3Н (Bockelman et al., 1977). В дальнейшем были идентифицированы еще 3 Rpt-гена устойчивости, локализованные в хромосомах 2Н, 5Н и 7Н (Graner et Williams et al., 1999; Weibull et al., 2003). Ген Rpt4, который al., 1996;

контролирует устойчивость к spot форме, идентифицирован у сортов Chebec, Keel, Tilga и CI 9214 (Williams et al., 1999).

В районе центромеры хромосомы 6Н у образца CI 9819 из Эфиопии идентифицирован высокоэффективный ген устойчивости Rpt5 (Manninen et al., 2006). На этом же участке хромосомы 6Н локализованы гены, контролирующие устойчивость к грибу, и в работах других исследователей, например, у сортов Steptoe (Steffenson et al., 1996), Chevron (Ma et al., 2004), ND11231*12 (Emebiri et al., 2005). Полагают, что в этом районе хромосомы имеется кластер из нескольких генов, либо устойчивость контролируется серией аллелей одного гена (Manninen et al., 2006).

В связи с высокой изменчивостью гриба по вирулентности к генам устойчивости хозяина, их срок «полезной жизни» непродолжителен. В последнее время большое внимание уделяется поиску QTL устойчивости и созданию на их основе «пирамид» генов с помощью маркер-опосредованной селекции. QTL, контролирующие устойчивость к грибу взрослых растений и проростков, идентифицируют обычно в различных хромосомах (Lehmensiek et al., 2007). Некоторые QTL обеспечивают устойчивость растений на протяжении всего онтогенеза (Grewal et al., 2008). Контролирующие устойчивость к возбудителю сетчатой пятнистости ячменя QTL идентифицированы почти во всех хромосомах ячменя (например, Graner et al., 1996; Steffenson et al.,96; Ma et al., 2004; Manninen et al., 2006). Тем не менее, остается актуальным скрининг генетических ресурсов ячменя по устойчивости к патогену. Можно сослаться на широкомасшабное исследование T. G. Jr. Fetch с соавторами (2008): в результате изучения свыше 5000 образцов ячменя были выявлены 8 форм, характеризующихся достаточно высоким уровнем устойчивости к сетчатой и темно-бурой пятнистостям.

Темно-бурую листовую пятнистость вызывает аскомицет Cochliobolus sativus (Itoet Kurib.) Drechsler ex Dastur. с широким ареалом обитания. Круг хозяев гриба очень широк; он поражает листья, листовые влагалища, колосья, семена, стебли, корни и прикорневые органы представителей 52 родов семейства злаковых, а также 15 родов незлаковых растений. Патоген вредоносен, в первую очередь, на ячмене и пшенице, у которых вызывает темно-бурую пятнистость листьев и стеблей, обыкновенную гниль корней и прикорневых органов, «черный зародыш» семян. Болезнь вначале проявляется в виде округлых и овальных темно-бурых пятен, окруженных обычно хлорозами, позже неправильными со светло-коричневым или сероватым центром и темно-бурыми краями; на восприимчивых сортах в годы эпифитотий пятна сливаются и листья погибают (Хасанов, 1992).

Устойчивость ячменя к темно-бурой пятнистости исследуется во многих странах, однако сведения о наследовании признака довольно скудны.

Символы присвоены шести генам: Rcs1 (локализован в хромосоме 2Н), Rcs2 (5Н), Rcs3 (7Н), Rcs4, Rcs5 (1Н) (Steffenson et al., 1996; Weibull et al., 2006) и Rcs6, локализованный в хромосоме 1H (Bilgic et al., 2006). Лишь один ген (Rcs5), который несет линия NDB 112, является эффективным во многих странах. У всех пивоваренных сортов ячменя в США устойчивость, обусловленная присутствием в родословной 112, продолжала NDB оставаться эффективной с 1964 г. (Steffenson, 2000). К сожалению, в последнее время появились сведения об утрате эффективности устойчивости NDB 112 в США и Канаде, что обусловливает необходимость продолжения поиска новых доноров устойчивости ячменя к опасному патогену (Fetch et al., 2008).

Лишь 2 гена характеризуются высокой экспрессией признака устойчивости к возбудителю темно-бурой пятнистости: Rcs5 (Steffenson et al., 1996; Bilgic et al., 2005) и локус QRcs1 в хромосоме 1Н (Grewal, 2012).

Идентифицировано также множество QTL во всех хромосомах ячменя, за исключением 4Н и 6Н (Steffenson et al., 1996; Yun et al., 2006; Bovill et al., 2010; Roy et al., 2010; Grewal, 2012). Зачастую QTL, контролирующие устойчивость взрослых растений и проростков к C. sativus, локализованы в различных хромосомах, (Bilgic et al., 2006).

В России М.В. Рочев и М.М. Левитин (1986) изучили устойчивость к патогену 1255 образцов из семи центров происхождения ячменя.

Большинство устойчивых форм представлено образцами из Переднеазиатского генцентра, включающего территории Армении, Грузии, Азербайджана, Индии и Турции, а также из Восточно-Азиатского генцентра (Китай и Япония).

Л.Г. Тырышкин и Д.Н. Шевченко (1994) исследовали ювенильную устойчивость 75 образцов ячменя при инокуляции высокоагрессивными штаммами C. sativus из Сибири и Ленинградской области и выявили среднеустойчивые сорта Morex, Прерия, Тогузак и Черниговский 90.

Н.Н. Соловьева (2004) оценила 1000 образцов ячменя по устойчивости к изолятам C. sativus разного географического происхождения. Выделено только 2 среднеустойчивых образца: к-8755 (Эфиопия), Jngve (Швеция) и пять гетерогенных по устойчивости форм: к-27480, к-27481 (Корея), к-28959, к-19110 и к-19645 (Индия). Идентифицировано по одному рецессивному гену устойчивости к темно-бурой пятнистости у образца к-8755, сортов Нутанс 187 и Jngve, а также один доминантный ген устойчивости у линии NDB 112.

Сорта Viivi и Scarlett имеют по одному доминантному гену устойчивости к возбудителю темно-бурой пятнистости (Соловьева, 2004).

Ринхоспориоз ячменя, вызываемый несовершенным гемибиотрофным грибом Rhynchosporium secalis (Oud.) J.J. Davis, широко распространен во всех основных районах производства ячменя, а в последние годы отмечено возрастание вредоносности болезни в регионах с достаточным увлажнением

– на Северо-Западе, в Северо-Кавказском, Центральном, Волго-Вятском регионах (Захаренко и др., 2003). Болезнь проявляется в виде пятен овальной или линейной формы с обеих сторон листа. Свежие пятна темно-оливковые, мокнущие, чуть позже приобретают сизую окраску, места поражения усыхают, пятна становятся сероватыми или светло-коричневыми. У ячменя пятна ограничены темно-коричневой или темно-пурпурной каймой.

R. secalis секретирует низкомолекулярных белки (NIP1 – NIP3, necrosis-inducing peptides), вызывающие некроз клеток покровных тканей ячменя. Белок NIP1 оказался расоспецифическим элиситором для сортов ячменя с геном устойчивости Rrs1. При инокуляции растений вирулентными расами гриба, содержащими выявили изменение реакции NIP1, совместимости на несовместимость у растений, содержащих ген Rrs1, т.е.

данный белок является продуктом гена авирулентности гриба. Результаты работы демонстрируют, что взаимодействие ячменя и R. secalis соответствует отношениям паразита и хозяина «ген-для-гена» (Rohe et al., 1995; Schrch et al., 2004).

В большинстве литературных источников описывается проростковая (ювенильная) устойчивость ячменя к ринхоспориозу. Сведения о числе генов устойчивости ячменя к R. secalis довольно противоречивы (Bockelman et al., 1977; Beer, 1991; Weibull et al., 2003). Возможная причина этого – использование в работе местных патотипов гриба.

Доминантный ген устойчивости Rrs1 сорта Brier из США локализован в хромосоме 3H (Bryner, 1957). Несколько исследователей картировали ген Rrs1 в длинном плече 3H хромосомы (3HL) с помощью молекулярных маркеров (Reitan et al., 2002; Patil et al., 2003), однако в литературе имеются данные о локализации гена Rrs1 в хромосоме 4H (Abbot et al., 1992; Garvin et al. 1997). A. Bjornstad с соавторами (2002) подразумевают под геном Rrs1 (Rrs1 локус) ранее описанные гены Rh, Rh1, Rh3, Rh4, rh7 и несколько неизвестных генов, локализованных в 3H хромосоме ячменя. Они описали 11 аллелей Rrs1, обозначив каждый названием сорта-дифференциатора в виде нижнего индекса: Rrs1Brier, Rrs1Turk, Rrs1La Mesita и т. д.

Ген Rrs2, идентифицированный у сорта Atlas (Dick, Schaller, 1961), картирован на дистальном конце хромосомы 7H (Hanemann et al., 2009).

Доминантный ген Rrs3 впервые идентифицирован у сорта Turk (Dick, Schaller, 1961). Этот ген имеют сорта Modoc, La Mesita и Atlas 46, из них два последних защищены также генами Rh и Rh4 (Habgood, Hayes, 1971).

Локализован ген устойчивости в хромосоме 3H (Jorgensen, 1994). По мнению A. Bjornstad с соавторами (2002), Rrs3 представлен двумя аллелями rh6 и Rh9 и локализован в хромосоме 4H.

Доминантный ген Rrs4 идентифицировали у сортов ячменя La Mesita, Trebi и Osiris (Dick, Schaller, 1961). R.M. Habgood, J.D. Hayes (1971) идентифицировали Rrs4 у образца CI 3515 и сорта Turk. Локализован ген Rrs4 в хромосоме 3H (Patil et al., 2003). A. Bjornstad с соавторами (2002) считают, что Rrs4 представлен двумя аллелями (Rhy, rrsx) и локализован в хромосоме 3H. P.L. Dick и C.W. Schaller (1961) обнаружили, что сорт Turk, несущий гены Rrs3 и Rrs4, защищен также доминантным геном Rrs5. R.M.

Habgood и J.D. Hayes (1971) идентифицировали этот ген у сорта Jet.

Локализован Rrs5 в хромосоме 3H (Chelkowski et al., 2003). Сорта Jet и имеют два общих комплементарных рецессивных гена Steudelli устойчивости rrs6 и rrs7 (Baker, Larter, 1963).

Рецессивный ген rrs8 идентифицирован S.A. Wells и W.P. Skoropad (1963) у образца Nigrinudum из Эфиопии. Данные о локализации гена отсутствуют. Ген Rrs9 идентифицировали у местного сорта Abyssinian из Эфиопии и сорта Kitchin из США (Baker, Larter, 1963; Habgood, Hayes, 1971).

Локализован ген в хромосоме 4H (Chelkowski et al., 2003). Гены Rrs10 и rrs11 идентифицировали R.M. Habgood и J.D. Hayes (1971) у образцов La Mesita, Osiris, CI 3515 (Rrs10) и CI 4364 (rrs11). Данных о локализации этих генов устойчивости нет.

Выявлены гены, отвечающие за устойчивость к ринхоспориозу у дикого ячменя, собранного в Израиле, Иране и Турции (Bjornstad, 2002). У образца AB208 H. vulgare subsp. spontaneum идентифицированы доминантные гены Rrs12 (локализован в коротком плече хромосомы 7H) и Rrs14 (локализован в коротком плече хромосомы 1H), у образца AB30 – ген Rrs13, который локализован в коротком плече хромосомы 6H (Abbot et al., 1992; 1995; Garvin et al., 1997; 2000). Ген Rrs15 локализован в длинном плече хромосомы 7H (Genger et al., 2003a; 2003b; 2005). Ранее ген Rrs15 идентифицировали G.

Schweizer с соавторами (2004) у образца CI 8288, локализовав его в коротком плече хромосомы 2H. У H. bulbosum идентифицировали доминантный ген Rrs16, локализованный в коротком плече хромосомы 4H (Pickering et al., 2006).

Показано, что гены устойчивости, интрогрессированные от дикого ячменя, могут обусловливать длительную устойчивость к патогену (Williams et al., 2002).

Устойчивость к R. secalis может зависеть от малых генов (локусов количественных признаков – QTL). Например, в проявлении устойчивости линии, созданной на основе сорта Abyssinian из Эфиопии, наряду с известными генами, локализованными в хромосомах 3 (ЗН) и 7 (7Н), немаловажную роль играют минорные гены, картированные в хромосомах 2, 4 и 6. Объединение всех этих генов повышает уровень устойчивости к патогену (Grnnerd et al., 2002).

Российские исследования, посвященные выявлению источников устойчивости ячменя к R. secalis, довольно скудны. Л.В. Лебедева с соавторами (2006) рекомендуют в качестве источников устойчивости к R. secalis использовать сорта Kitchin (Rrs9) и La Mesita (Rrs4, Rrs10). О.С. Брискина и И.А. Тереньева (2000), а также Л.В. Лебедева (2005) выделили 11 образцов, характеризующихся устойчивостью к ринхоспориозу. По данным А.В.

Анисимовой (2008), два образца (к-27737 и к-8727) обладают групповой устойчивостью к ринхоспориозу и сетчатой пятнистости, 4 образца (к-30594, кк-29830 и 2994 Tibet White) – групповой устойчивостью к ринхоспориозу, сетчатой и темно-бурой пятнистостям.

В результате многолетнего иммунологического скрининга выделено 30 устойчивых к ринхоспориозу форм местных образцов ячменя из стран Азии.

Показано, что образцы к-3307, к-15868, к-18989 и к-3481 защищены эффективными генами устойчивости к R. secalis, различающимися между собой и не аллельными генам Rrs4, rrs6, rrs7 и Rrs9. Образцы к-15868 и кимеют по два комплементарных рецессивных гена устойчивости к R.secalis, к-18989 – два рецессивных гена, а образец к-3307 – один рецессивный ген устойчивости к патогену. Показано также, что эффективность против популяций R. secalis на Севере-Западе России сохраняет лишь один идентифицированный ранее ген Rrs9 (Коновалова, Соболева, 2010; Соболева, 2011).

Наиболее вредоносны и широко распространены злаковые тли, питающихся надземными органами ячменя: обыкновенная злаковая Rond., большая злаковая Schizaphis (Toxoptera) graminum Sitobion (Macrosiphum) avenae F., ячменная (русская пшеничная) Diuraphis noxia (Mordvilko) (Brachycolus noxius Mordv.), кукурузная Rhopalosiphum maidis Fitch., обыкновенная черемуховая Rhopalosiphum padi L. и розанно-злаковая Metopolophium dirhodum Walk. тли. Питание злаковых тлей может существенно снизить урожайность зерновых культур. Степень вредоносности зависит от численности насекомых и сроков заселения ими растений, а также от продолжительности питания тлей. Наибольший вред озимым и яровым посевам вредители наносят при миграции на поля в фазу всходов: при средней численности 20-30 тлей на стебель потери урожая ячменя сорта Larker составили 50% (Kieckhefer, Kantak, 1986).

В литературе обсуждаются различные признаки, обеспечивающие устойчивость ячменя к тлям. Растения без воскового налета слабо заселяются M. dirhodum (Farrell, Stufkens, 1988), однако устойчивость к R. padi и восковой налет на листьях тесно коррелируют (Tsumuki et al., 1989).

Оценивали заселение тлями растений F2 от скрещивания образцов H. vulgare характеризующихся зеленой окраской листьев ssp. spontaneum, (контролируется геном F9) и наличием воскового налета (ген Gl3) с образцом H. vulgare OUL 117 (желтые листья без воскового налета, gl3gl3 f9f9).

Доминантные аллели Gl3 и F9 обеспечивали наиболее высокую устойчивость, присутствие гомозигот gl3gl3 либо f9f9 обусловливало промежуточную устойчивость, растения с желтыми листьями без воскового налета сильно заселялись тлями (Moharramipour et al., 1997a). Растения, характеризующиеся быстрым прохождением уязвимых для насекомых этапов органогенеза, меньше страдают от повреждения тлями. Скороспелые сорта ячменя слабо повреждаются кукурузной и обыкновенной злаковой тлями (Atkins, Dahms, 1945; Trehan et al., 1970).

Обсуждается токсическое действие присутствующих в растениях злаковых культур гидроксамовых кислот (ДИМБОА, ДИБОА) на тлей. В растениях H. brachyantherum, H. flexuosum, H. lechleri и H. roshevitzii выявили ДИБОА, причем у H. lechleri (наиболее высокое содержание ДИБОА) идентифицировали контролирующие синтез этого соединения гены HlBx1 – HlBx5 – ортологи генов Bx1 – Bx5, идентифицированных ранее у кукурузы.

Образцы H. vulgare и H. spontaneum не содержат ДИБОА (Grn et al., 2005).

Любопытно, что биосинтез ДИБОА исключает синтез в растениях грамина (Grn et al., 2005) – индольного алкалоида, афицидное и детеррентное воздействие которого на S. graminum, R. padi и R. maidis обсуждается в многочисленной литературе (например, Corcuera, 1984;

Moharramipour et al., 1996). Анализ дигаплоидных линий ячменя, полученных от скрещивания Steptoe (высокое содержание грамина) и Morex (следы грамина), показал, что ген grm, контролирующий синтез грамина в фазе проростков, локализован в хромосоме 5 и не сцеплен с QTL устойчивости к тлям в хромосомах 2 и 5 (Moharramipour et al., 1997b; Yoshida et al., 1997).

В последнее время появляется все больше работ, посвященных индуцируемой устойчивости растений к фитофагам и связывающих механизмы резистентности со сверхчувствительностью – защитной реакцией растения, проявляющейся в быстром локальном отмирании клеток в ответ на проникновение вредного организма и сопровождающейся накоплением в погибших клетках токсических продуктов. Сверхчувствительность типична для устойчивости растений к фитопатогенам и отмечена при заселении различных сельскохозяйственных культур тлями (Smith, Boyko, 2007). У ячменя активную защитную роль могут выполнять ингибиторы гидролаз фитофагов, которые присутствуют главным образом в запасающих органах растений, а повреждение насекомыми индуцирует их накопление. Так, при заселении ячменя S. graminum и R. padi повышалось содержание в листьях ингибиторов трипсина и химотрипсина, причем в устойчивом к тлям сорте Frontera накопление шло наиболее интенсивно (Casaretto, Corcuera, 1998).

Заселение ячменя D. noxia, S. graminum и R. padi сопровождается выделением этилена (Miller et al., 1994; Argandoa et al., 2001). Питание S. graminum на устойчивом сорте Frontera приводило к быстрому накоплению пероксида водорода и повышению активности пероксидазы (Argandoa et al., 2001).

Показано, что в листьях ячменя, на которых питается R. padi, индуцируются PR-белки (pathogenesis-related proteins) – хитиназа и -1,3-глюканазы. PRбелки в листьях устойчивого (CI 16145) образца накапливались уже на 2-й день после заселения, восприимчивого (Golf) – через неделю; отмечены и различия в составе белков (Forslund et al., 2000).

Исследования по генетике устойчивости ячменя к обыкновенной злаковой тле проводятся в США с 50-х годов прошлого века, однако к настоящему времени известно лишь 2 гена устойчивости. I.M. Atkins, R.G. Dahms (1945) выделили корейские сорта озимого ячменя Omugi и Dobaku, показав высокую наследуемость признака устойчивости. Анализ наследования устойчивости к тле у этих и ряда других форм показал, что образцы Omugi, Dobaku, Derbent, Kearney, CI 5087 имеют общий доминантный ген устойчивости, локализованный в центромерном сегменте хромосомы 1, который впоследствии был обозначен символом Rsg 1(Gardenhire, Chada, 1961; Smith et al., 1962; Gardenhire, 1965; Gardenhire et al., 1973; Porter et al, 2007). Коммерческие сорта, защищенные геном Rsg1, обусловливают устойчивость к биотипам тли B–G, I–K, CWR, WWG, но не к Н (Puterka et al., 1988; Anstead et al., 2003). Доминантный ген Rsg2, контролирующий устойчивость к тем же биотипам тли, что и Rsg1, а также, в отличие от Rsg1, эффективный против изолята тли TX1, идентифицирован у местного образца из Пакистана PI 426756 (Merkle et al., 1987; Anstead et al., 2003; Porter et al, 2007).

Имеются сведения о специфической устойчивости ряда других форм.

Слабо повреждается биотипами G и J сорт Wintermalt, который восприимчив ко всем остальным внутривидовым формам насекомого (Puterka et al., 1988;

Anstead et al., 2003). Устойчивостью к биотипу G обладают также сорта Colter и Bancroft, которые рекомендуются для селекции (Porter, Mornhinweg, 2004). Затем было показано, что Wintermalt и Colter сильно повреждаются биотипом тли TX1 (Porter et al, 2007).

Высокой устойчивостью к фитофагу зачастую обладают местные образцы культивируемых видов злаков. В результате изучения 1358 образцов ячменя из стран Восточной и Южной Азии выявлены гетерогенные формы, различающиеся по уровню экспрессии устойчивости к краснодарской популяции обыкновенной злаковой тли. Высокая устойчивость 98 образцов контролируется аллелями, нетождественными аллелям известного гена Rsg1.

Показано различие генетического контроля устойчивости у местных образцов ячменя из Китая и КНДР (Радченко и др., 2013).

На территории бывшего СССР и сопредельных стран зерновые и кормовые культуры повреждают 73 вида злаковых мух (Нарчук, 1981).

Наиболее распространенными являются овсяная (Oscinella frit L.) и ячменная (Oscinella pusilla Меig.) шведские мухи (Илларионов, Самсонов, 2010). Овсяная шведская муха распространена преимущественно в регионах с влажным климатом, в то время как ячменная O. pusilla вредит главным образом в регионах с сухим климатом (Павлов, 1983). Возделывание ячменя в Дагестане существенно лимитирует O. frit. Еще в 1935 г. Н.И. Вавилов (1964) писал, что в Дагестане (около Дербента) в годы сильного поражения приходилось наблюдать почти полное отсутствие зерна у представителей средне- и высокогорно-азиатской групп ячменя (Баташева, 2012).

Растения ячменя наиболее чувствительны к повреждению в фазах всходов и колошения. В первом случае повреждается стебель, во втором – колос. При принятом в Южном Дагестане осеннем сроке сева зерновых культур преобладает второй тип повреждения. Вылет первой генерации шведской мухи и откладка яиц в рассматриваемых условиях совпадает со временем колошения скороспелых образцов и заканчивается к периоду колошения средне- и позднеспелых форм, которые повреждаются насекомым в меньшей степени, чем скороспелые. Насекомое откладывает яйца на остях, наружных и внутренних колосковых чешуйках, колосовом стержне. Личинка проникает внутрь колоска, питается формирующейся зерновкой и вызывает череззерницу колоса. Заканчивается развитие личинок овсяной мухи в период молочной спелости зерна. Более зрелые зерновки личинками не повреждаются (Баташева, Альдеров, 2004).

С использованием для специальных наблюдений географических посевов мировой коллекции ВИР в различных зонах СССР П.Г. Чесноков (1956) установил, что устойчивость сортов зерновых хлебов к мухам определяется не только принадлежностью их к тому или иному ботаническому виду, но зависит от тех условий, при которых проходит процесс формирования отдельных растительных форм, входящих в состав данного вида. Как правило, культурные формы, входящие в состав видов с ограниченным ареалом распространения, характеризуются сравнительно близкой степенью повреждаемости, в то время как виды, получившие издавна широкие ареалы распространения, включают в себя формы, различающиеся чрезвычайно большой амплитудой по степени устойчивости.

Показано, что устойчивость определяется не одним каким-либо признаком растительной формы, а зависит от комплекса биологических особенностей организма, выработавшегося в условиях определенной среды при активном воздействии естественного и искусственного (часто бессознательного по отношению к устойчивости) отбора. В полном объеме работа Павла Григорьевича вышла в свет много лет спустя (Чесноков, 1956). В докладе на заседании Биологического отделения АН СССР в феврале 1940 г. Н. И.

Вавилов сослался на нее как на один из важных этапов изучения закономерностей распределения естественного иммунитета растений.

Отечественные сведения об устойчивости злаков к шведской мухе довольно многочисленны, зарубежная литература практически отсутствует.

Необходимо, прежде всего, выделить работы П.Г. Чеснокова (1956), который в течение многих лет изучал устойчивость зерновых культур, в том числе и ячменя, к шведской мухе. Было показано, что устойчивость определяется не одним каким-либо признаком растительной формы, а зависит от комплекса биологических особенностей организма, выработавшегося в условиях определенной среды при активном воздействии естественного и искусственного (часто бессознательного по отношению к устойчивости) отбора.

Работа П.Г. Чеснокова подтвердила общие закономерности экологогеографической дифференциации растительных форм по иммунитету, открытые Н.И. Вавиловым. Так, ячмени Малой Азии выше среднего выносливы к повреждению шведской мухой, ячмени Аравии слабо повреждаются насекомым. Были выделены также образцы из Западной Европы, Сибири, Казахстана и некоторых степных районов Кавказа. Низкой повреждаемостью и высокой выносливостью характеризуется ячмень из предгорной увлажненной зоны Закавказья, а также ксерофильные формы с Закавказского плато.

Можно отметить исследования И.Д. Шапиро (1966, 1989), Н.А. Вилковой (1969), О.С. Кгаевской (1969), Т.Ф. Чаевой (1989), А.Г. Семеновой (2005), посвященные анализу взаимоотношений шведской мухи и повреждаемого растения, изучению причин, ограничивающих повреждение растений насекомыми.

В опытах Е.А. Синельников и И.Д. Шапиро (1990) сопоставили содержание двуокиси кремния во влагалище первого листа растений контрастных по устойчивости к шведской мухе сортов ячменя Донецкий 4 и Криничный. На неустойчивом сорте кремниевые включения располагались вдоль жилок в 1-2 ряда, а на устойчивом – в 2-3, в отдельных случаях в 4 ряда.

На Дагестанской опытной станции ВИР изучали повреждение растений ячменя O. frit L. Результаты исследований показали, что средняя степень повреждения колоса двурядных ячменей варьирует в пределах 14,3–37,9%, в то время как у многорядных – 43,8–62,0%. Потери урожая у двурядных ячменей в среднем достигают 1,08 т/га, у многорядных – 1,97 т/га. Высокая чувствительность многорядных ячменей по сравнению с двурядными обусловлена морфологическими особенностями колоса (Куркиев и др., 1987; Мусааджиева, 1988). В условиях Южного Дагестана шведская муха повреждает колос, вызывая череззерницу. На сильном инвазионном фоне выявлена только средняя устойчивость к шведской мухе у следующих сортов: Нутанс 1967 (к-29160), Кыргызстан), Vestale (к-29126, Франция), Dorett (к-29156, Чехия), Novosadski 298 (к-29151, Югославия), HBL 98 (кИндия) (Каталог мировой коллекции ВИР, 2010).

Сильно повреждаемые шведской мухой растения содержат больше хлорофилла и каротиноидов, чем устойчивые образцы ячменя. У устойчивых образцов наблюдали тенденцию к накоплению большего количества сухого вещества в тканях листьев по сравнению с неустойчивыми формами (Семенова, Нефедова, 2005). Возможно наличие нескольких эффектов проявления воздействия пигментов на насекомых. Концентрация этих веществ обеспечивает определенную окраску листьев, а продукты окисления каротиноидов – запах, что в совокупности может привлекать (или отталкивать) самок шведской мухи при откладке яиц. Поскольку хлорофилл и каротиноиды участвуют в процессе фотосинтеза, повышенное содержание их в растительных тканях свидетельствует и о большем содержании легко утилизируемых биополимеров, что приводит к значительной поврежденности неустойчивых форм (Будницкая, 1952). Высокое содержание сухого вещества в листьях устойчивых форм может выполнять барьерную функцию, ограничивая поврежденность растений шведской мухой (Семенова, Нефедова, 2005).

Относительно устойчивые образцы ячменя характеризуются более широкими компенсаторными возможностями по сравнению с неустойчивыми генотипами (Семенова, Нефедова, 2005).

А.Г. Семенова, И.Г. Одинцова (1993) изучали наследование устойчивости к шведской мухе у линий, выделенных их устойчивых сортов ячменя Прекоциус 123-2-1 (к-734, Армения) и местный 5-2 (к-6618, Армения). Образцы скрещивали с линией, выделенной из неустойчивого сорта Meta-4-3 (к-25682, Нидерланды), а также между собой. Показано, что образцы имеют по одному доминантному независимому гену устойчивости к вредителю.

1.3 Устойчивость ячменя к неблагоприятным эдафическим факторам Виды растений различаются по особенностям приспособления к широкому спектру почвенных факторов и к каждому почвенному компоненту в отдельности. Выявляют сортовую специфику эдафической устойчивости культивируемых растений. Взаимодействие почвы и растения является интегральным, оптимальный уровень реакции зависит от биологических особенностей растения и абиотических факторов, среди которых наиболее значимыми являются: обеспеченность элементами питания, содержание подвижных форм фитотоксичных катионов водорода, алюминия, марганца и железа; содержание гумуса, фосфора и калия, гранулометрический состав почвы (Небольсин и др., 2000).

Недостаток или избыток химических элементов в почве может обуславливать проявление функциональных заболеваний растений или нарушение поглощения других веществ. Селекционерам в первую очередь следует обратить внимание на функционирование корневой системы с учетом ее затрат на потребление азота, фосфора и калия для построения единицы органического вещества хозяйственно-ценной продукции за единицу времени на всех этапах онтогенеза (Климашевский, 1995).

В России 130 млн. га пашни, общая площадь кислых почв около 39 млн.

гектаров. Кислые почвы обладают комплексом неблагоприятных особенностей в зависимости от типа почв: токсичность обменного водорода, содержание подвижного алюминия, низкое содержание обменных оснований (калия и магния), избыточное накопление в почвах подвижных марганца и железа и усиление их накопления растениями (Небольсин и др., 2000).

Токсичность ионов алюминия – главный фактор, ограничивающий рост растений на кислых почвах.

Высокие концентрации алюминия непосредственно или косвенно влияют на жизнедеятельность растений:

водный режим (Kastori et al., 1992), метаболизм азота (Petrovi et al., 1989), минеральное питание (Petrovi et al., 1996), фотосинтез (Kastori et al., 1998), окислительно-восстановительные реакции (Gai et al., 1995).

Установлено, что растения способны облегчать или устранять вредные эффекты от действия алюминия. У многих видов растений устойчивость к токсичным концентрациям ионов металлов является одновременно действием нескольких механизмов, которые характерны для каждого из видов. Показано, что рост корня – лучший индикатор устойчивости, чем рост наземной части (McLean, Gilbert, 1927). В зависимости от места воздействия механизмы толерантности к тяжелым металлам и алюминию могут классифицироваться как экзогенные и эндогенные (Teylor, 1988). Экзогенные механизмы предотвращают поступление ионов этих элементов в клетки растения. Они основаны на адсорбции и хелатировании токсичных ионов на поверхности клеточных стенок корня и в ризосфере (Климашевский и др., 1978; Clarkson, 1967). Эндогенные механизмы детоксикации ионов действуют внутри клеток, в протоплазме.

Одним из экзогенных механизмов толерантности растений к тяжелым металлам и алюминию является выделение хелатных соединений в зоне корней, которые связывают ионы металлов. Самые высокие уровни фитохелатов были найдены у генотипов, произрастающих на почвах с высокими концентрациями тяжелых металлов. Хелатирование алюминия уменьшает его проникновение в клетку из-за более низкой подвижности таких комплексов по сравнению с ионами (Marschner, 1995). Хелатирующие вещества главным образом выделяются через верхушку корня и апикальную зону корня (Puthota et al., 1991), что сопровождается повышенной деятельностью аппарата Гольджи (Bennet et al., 1985).

Растворимость многочисленных металлов и алюминия зависит от уровня pH почвы (Foy, Fleming, 1982). Растения, способные поддерживать высокий уровень pH в ризосфере, различаются по устойчивости к высоким концентрациям токсичных ионов. Сообщается о положительной корреляции между алюмоустойчивостью ячменя и увеличением pH в зоне корней (Wagatsuma, Yamasaku, 1985).

Эндогенные механизмы устойчивости растения к высоким концентрациям ионов тяжелых металлов и алюминия начинают действовать при поступлении их в клетки. Они основаны на формировании комплексов металлов и белков, пептидов и органических кислот. Органические кислотные комплексы с алюминием накапливаются в органеллах клетки и представляют важный эндогенный механизм устойчивости к высоким концентрациям алюминия. Эти комплексы, прежде всего, образуются с лимонной и яблочной кислотами, накапливаясь в вакуолях (Domingo et al., 1988). Перемещение алюминия и его комплексов в вакуоли выполняется ферментом тонопласт-трансфераза.

Детоксикация алюминия в цитоплазме клеток растений состоит в образовании комплексных соединений со специфическим белком низкой молекулярной массы – кальмодулином (Klee, Vanaman, 1982). У толерантных генотипов кальмодулин содержится в больших количествах, чем у чувствительных. При высоких концентрациях алюминия толерантные растения способны использовать различные изоформы ферментов типа НАДкиназы (Slaski, 1989). При уменьшении вредного действия ионов алюминия снижается и активность ферментов у толерантного генотипа (Martin, 1988).

У многих видов растений устойчивость к токсичным концентрациям ионов алюминия связана с накоплением их в корнях (Rauser, Meuwly, 1995), а также с присутствием фосфатных ионов, которые образуют алюмофосфаты на поверхности корня и во внутренних структурах клетки (Barcelo et al., 1996). Поэтому толерантность растений пшеницы к высоким концентрациям алюминия увеличивается с применением фосфорных удобрений (Jeli, 1996).

Большинство авторов относят ячмень к культурам, наиболее чувствительным к избыточной почвенной кислотности (Мещеряков, 1937; Foy et al., 1965; Clarkson, 1966). Алюмоустойчивость видов ячменя изучена слабо, в последнее время для расширения генетического разнообразия используется, прежде всего, H. spontaneum C. Koch. (Minella, Silva, 1996). Достаточно много работ посвящено оценке сортовой толерантности культурного ячменя (Трофимовская, 1972; Родина, 1986; Климашевский, 1991; Косарева и др., 1995; Груздева и др., 1999).

Выделены сорта с высокой устойчивостью:

Московский 121, Полярный 14, Винер, Джин, Джюгяй, Абава, Pirkka, Jo 1389 и другие. Отмечено, что устойчивые сорта происходят из регионов с кислыми почвами. Так, бразильские сорта пшеницы, произрастающие на кислых почвах, имеют большую устойчивость к алюминию по сравнению с такими же из других частей мира (Foy et al., 1965).

Информация о генетических системах, контролирующих устойчивость ячменя к токсичным ионам алюминия, фрагментарна. Показано, что наследование алюмотолерантности ячменя обусловлено доминантным геном Alp (Ried, 1979). Впоследствии у сорта Dayton с использованием RFLPмаркеров ген Alp был локализован в хромосоме 4HL (Tang et al., 2000). При концентрации 0,06 мМ алюминия в питательном растворе Alp наследовался как доминантный ген, при концентрации 0,09 мМ – как рецессивный. Ген Alp расположен в четвертой хромосоме дистально от центромеры. Полученные результаты демонстрируют простой тип наследования алюмоустойчивости, но экспрессия устойчивости зависит от концентрации алюминия и дозы аллеля (Minella, Sorells, 1997). Моногенный доминантный контроль алюмоустойчивости выявлен также у образца FM-404 из Бразилии (Echart et al., 2002).

Б.В. Ригин и О.В. Яковлева (2006) показали, что в контроле высокой устойчивости растений ячменя (по устойчивости корней) участвуют 1-2 несцепленных гена, при этом не исключается влияние других генов с более слабым эффектом. Различия по устойчивости ростка ювенильных растений ячменя сорта Faust I детерминированы одним главным геном устойчивости и одним доминантным геном-ингибитором, тормозящим проявление доминантного аллеля гена устойчивости. Чувствительность к ионам алюминия корня и ростка семидневных растений сорта Faust I определяется разными генетическими факторами.

Засоленные почвы встречаются в сухих южных и юго-восточных районах, на берегах морей, солевых озер, источников. Засоление связано с наличием в корнеобитаемом слое почвы большого количества солей, преимущественно натриевых. Почва считается засоленной, если количество солей более 0,5% – на такой почве вести культуру нецелесообразно; на среднезасоленной почве (0,2–0,5%) получают пониженный урожай; а на незасоленных почвах (0,1–0,2%) возможно произрастание всех полевых культур (Рубин, 1971). Различают засоление хлоридами, сульфатами и углекислыми солями Na. Засоленные почвы подразделяются на два основных типа: солончаки и солонцы.

Первопричиной угнетения растений при засолении является накопление повышенных количеств солей и вызываемое этим повышение осмотического давления в клетке, изменение водного режима, снижение общего содержания свободных радикалов. По мнению ряда авторов, в основе повреждения и гибели растений от высоких концентраций солей в корнеобитаемой зоне лежит не столько затруднение поступления воды, сколько вызываемые поступившими в них ионами необратимые нарушения в обмене веществ (Строгонов и др., 1970; Лапина и др., 1980).

Изменение гомеостаза в клетке является своего рода сигналом о неблагоприятных изменениях, который передается в контролирующий метаболизм центр – ядерную ДНК.

Защита от повреждения этой важнейшей системы, осуществляемая путем блокирования ДНК гистоновыми белками, одновременно снижает ее функциональную активность. Именно это, а не высокое осмотическое давление среды и не снижение подвижности воды в субстрате является причиной угнетающего растения эффекта засоленного субстрата (Удовенко, 1975а).

Среди известных трех типов засоления (сульфатное, карбонатное, хлоридное) наиболее токсичным для растений является хлоридное, вызывающее сильное угнетение ростовых процессов, а иногда и гибель растений. Устойчивость растений к высокому содержанию солей в почве изменяется в течение всего вегетационного периода. На ранних стадиях развития они более чувствительны к концентрации солей. Установлено наличие коррелятивных связей между уровнем солеустойчивости и продолжительностью вегетационного периода сорта; уровнем устойчивости и общей интенсивностью ростовых процессов (Удовенко, 1975б).

Солеустойчивые виды обладают способностью накапливать Na+ в вакуолях, абсорбировать его из ксилемы и транспортировать в среду.

Показано, что повышенная солеустойчивость растений обусловлена, воNa+ Сl- первых, исключением и из молодых листьев, во-вторых, Na+ преимущественно базипетальным передвижением из листьев и выведением его в субстрат и, в-третьих, ограничением передвижения Cl- из корня в стебель (Йонева, Петров-Спиридонов, 1985). Жизнеспособность клеточных процессов у растений зависит от поддержания в цитоплазме низкой концентрации Na+ и Cl- и высокого отношения K+/Na+.

Во множестве работ продемонстрированы существенные различия образцов ячменя по солеустойчивости, рассматриваются возможные механизмы, прежде всего, ювенильной толерантности (Greenway, 1962; 1965;

Hussain et al., 1997; Mer et al., 2000; Huang et al., 2006). Шестирядные ячмени более устойчивы к засолению по сравнению с двурядными, голозерные формы – в сравнении с пленчатыми, а озимые ячмени более устойчивы, чем яровые (Greenway, 1962; Mano et al., 1996).

Устойчивость растений к засолению рассматривается, прежде всего, как количественный признак, подверженный существенному влиянию условий среды (Winicov, 1998). В то же время показано, что различия между сортами ячменя по солеустойчивости могут контролироваться двумя – тремя ядерными генами (Коваль, 1993).

С использованием дигаплоидных популяций и Steptoe/Morex Harrington/TR306 идентифицировали локусы количественных признаков (QTL), обусловливающие устойчивость к стрессору при прорастании, в хромосомах 4 (4H), 6(6H), 7(5H) (линии Steptoe/Morex), а также 5(1H) и 7(5H) (линии Harrington/TR306). В фазе всходов устойчивость контролируют QTL в хромосомах 2(2H), 5(1H), 6(6H), 7(5H) (Steptoe/Morex) и 7(5H) – у линий Harrington/TR 306. Устойчивость при прорастании семян и в фазе всходов контролируют разные локусы (Mano, Takeda, 1997). С использованием 192 сортов различного происхождения при помощи SNP-маркеров идентифицировали связанные с солеустойчивостью локусы количественных признаков. Помимо множества QTL, выявили 2 локуса с выраженным фенотипическим эффектом в хромосомах 4Н и 6Н (Long et al., 2013).

Изучили солеустойчивость 340 образцов различных видов рода Hordeum. Устойчивость при прорастании семян дикого ячменя была несколько ниже по сравнению с ячменем культурным. Наиболее высоким уровнем устойчивости характеризуется H. agriocrithon, далее следуют H.

spontaneum и другие дикие виды. Солеустойчивость в фазе всходов, напротив, превышала уровень толерантности к стрессу растений культурного ячменя (Mano, Takeda, 1998).

Сведения о генетическом контроле признака у взрослых растений скудны. Ellis с соавторами (2002), используя гидропонную культуру, при искусственном засолении детектировали детерминирующих 12 QTL, устойчивость в фазе всходов, а также 4 QTL, контролирующих урожайность и содержание азота в зерне. При выращивании дигаплоидной популяции, полученной от скрещивания солеустойчивого сорта California Mariout 72 с восприимчивым Gairdner, на искусственно засоленной и контрольной, без засоления, почвах сравнили компоненты урожая и физиологические показатели (содержание в стеблях Na+ и K+, соотношение Na+/K+). В условиях солевого стресса идентифицировали 13 QTL, в отсутствие стрессора – 17. Идентифицированный в хромосоме 4H QTL был ассоциирован с кустистостью растений, числом колосьев на линию и числом колосьев на одно растение в условиях стресса. Показана неидентичность выявленных при разных условиях QTL, которые ассоциированы с физиологическими показателями (Xue et al., 2009).

*** Анализ литературы свидетельствует о широком разнообразии генетических ресурсов ячменя по ряду адаптивно важных признаков, которые кратко рассмотрены нами. Однако это лишь на первый взгляд.

Особенность генетического контроля устойчивости растений к болезням и вредителям – взаимодействие двух сопряженно эволюционирующих систем. Генетическая однородность возделываемых культур способствует ускорению адаптивной микроэволюции вредных организмов, в результате которой сорта утрачивают устойчивость. Проблема продления срока «полезной жизни» генов устойчивости растений широко обсуждается в литературе уже несколько десятилетий. Известно несколько способов решения этой задачи: чередование во времени сортов с разными генами устойчивости; селекция многолинейных сортов (смесей фенотипически сходных линий, различающихся по генам устойчивости); территориальные «мозаики» сортов; пирамидирование (объединение в одном сорте различных генов устойчивости). Реализация любой из этих стратегий предусматривает использование разнообразных доноров устойчивости.

К сожалению, литература, рассматривающая иммунологическую ценность дагестанских ячменей, достаточно фрагментарна. Нам известны сведения об устойчивости местных форм ячменя из Дагестана к головневым болезням (Лукьянова и др., 1990) и шведской мухе (Баташева, Альдеров, 2004). В то же время группа исследователей, проанализировав 4719 образцов коллекции ячменя США (USDA National Small Grains Collection) по устойчивости к нескольким видам возбудителей болезней и насекомым, установила, что Кавказ – это «центр концентрации» форм ячменя, устойчивых к желтой ржавчине (возбудитель – P. striiformis Westend. f. sp.

hordei). В этих исследованиях 3 образца из Дагестана характеризовались высокой устойчивостью к желтой ржавчине и сетчатой пятнистости, а также умеренной устойчивостью – к темно-бурой пятнистости и вирусным болезням (Bonman et al., 2005). Очевидно, дагестанские ячмени заслуживают более пристального изучения и в России.

ГЛАВА 2. УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Условия и климатические особенности районов проведения полевых экспериментов Экспериментальная работа выполнена в 2012 – 2015 гг. в Пушкинских лабораториях ВНИИ растениеводства имени Н.И. Вавилова (ПЛ ВИР) и на Дагестанской опытной станции ВИР (ДОС ВИР).

Дагестанская опытная станция ВИР расположена в южной плоскостной зоне Дагестана у Каспийского моря, в 10 км южнее от г. Дербента. Станция находится ниже уровня моря на 17 м. Почвы каштановые, светлокаштановые; слабо и среднесолонцеватые; тяжело суглинистые.

Климат характеризуется мягкой и непродолжительной зимой (средняя температура января 1,4С), ранней затяжной весной, умеренно-жарким и сухим летом (средняя температура июля 24,9С) и теплой влажной осенью.

Осадки выпадают преимущественно в осенне-зимний период, конец весны и летние месяцы сухие. Для осени и зимы характерны сильные северные ветры, весной преобладают приморско-береговые ветры. По средним многолетним данным, за год выпадает 400–500 мм мм осадков, а испарение составляет около 1000 мм. Близость моря, искусственное орошение обусловливают постоянно высокую относительную влажность воздуха, которая в самом жарком месяце – июле, как правило, не ниже 67% Сумма активных температур за год составляет 3400-4500С.

Климатические условия в годы исследований различались как по температурному режиму, так и по влагообеспеченности. В целом они благоприятствовали возделыванию ячменя, но в ряде случаев отмечены аномалии (рис. 2.1.1., 2.1.2). Так, зимой 2012 – 2013 гг. выпало рекордное количество осадков, а весной 2012 гг. отмечена сильная засуха.

Температурный режим значительно более выровнен в сравнении с суммой осадков.

Рисунок 2.1.

1. Температура воздуха на ДОС ВИР в 2012–2014гг.

Рисунок 2.1.

2. Сумма осадков на ДОС ВИР в 2012–2014 гг.

Пушкинские лаборатории ВИР, которые являются одной из основных научно-экспериментальных баз института, расположены в г. Пушкине, в 30 км от Санкт-Петербурга. Почвы дерново-подзолистые, легкосуглинистые, супесчаные, хорошо или среднеокультуренные, с глубиной перегнойного горизонта 23–47 см. Являясь легкими по механическому составу, эти почвы имеют хорошую влаго- и воздухопроницаемость и низкую влагоемкость.

Органические вещества в них быстро минерализуются, а питательные вещества вымываются и уносятся с водой. Содержание гумуса 3–4%. На большей части площадей почвы имеют нейтральную и слабокислую реакцию.

Благодаря влиянию Финского залива и Ладожского озера, климатические условия региона характеризуются переходом морского климата в слабо континентальный. Зима умеренно-холодная, лето умереннотеплое и влажное. Сумма активных температур 1600–2000°С.

Рисунок 2.1.

3. Температура воздуха в ПЛ ВИР в 2012–2014 гг.

Рисунок 2.1.

4. Сумма осадков в ПЛ ВИР в 2012–2014 гг.

Рисунок 2.1.

5. Относительная влажность воздуха в ПЛ ВИР в 2012–2014 гг.

Среднегодовое количество осадков 500–600 мм, 65–75% из которых выпадает в теплое время года. В теплый период, с мая по сентябрь, выпадает 425 мм, или 70% годового количества осадков. Обычно в мае и июне осадков бывает недостаточно, а к концу лета идет их увеличение.

Зимой снеговой покров доходит до 31–80 см, но бывают как многоснежные, так и малоснежные зимы. В то время как в октябре-ноябре температура может снижаться до -20°С–23°С, толщина снежного покрова колеблется в пределах 10–17 см. Такое же положение наблюдается апреле, В когда снег почти сходит, а температура нередко снижается до -21°С. В этих условиях нередко наблюдается выпирание и вымерзание посевов и насаждений.

В течение 2012–2014 гг. температура воздуха была выше в сравнении со среднемноголетней, относительная влажность воздуха – также несколько повышенная (рис. 2.1.3, 2.1.5), варьирование этих признаков незначительно.

В то же время сумма осадков варьировала существенно (рис. 2.1.4). Так, в июне 2014 г. сумма выпавших осадков значительно превышала норму, в июле отмечена засуха. В июле 2012 г. также наблюдали засуху, тогда как июль 2013 г. характеризовался существенным превышением среднемноголетней нормы осадков. Таким образом, период экспериментальной работы охватил годы с различной динамикой гидротермического режима.

2.2. Экспериментальный материал Материал для исследований получен из отдела генетических ресурсов овса, ржи и ячменя ВИР. Исследовали 282 образца из Дагестана (200 – яровых, 81 – озимых, 1 – двуручка), среди которых преобладали местные формы (239 образца); сорта и селекционные линии были представлены 43 образцами. Образцы местного ячменя собраны в экспедициях по Дагестану, которые проводились в 1901–1917 гг. (7 образцов), 1918–1941 гг. (103 образца) и 1946–1981 гг. (129 образцов). Собранные формы относятся к двум подвидам: ячмень шестирядный (subsp. vulgare) и двурядный (subsp.

distichon), представлены 29 разновидностями. Ряд образцов при регистрации их в коллекции ВИР представляли собой популяции, которые включали до 5 разновидностей.

Рисунок 2.2.1. Происхождение местных ячменей Дагестана.

Большинство образцов (106) собрано в горном территориальном округе республики (рис. 2.2.1), значительно меньше – в южном (44), центральном (10) и северном (11) округах. Сведения о месте сбора 68 образцов отсутствуют. Селекционный материал представлен 23 линиями и 20 сортами, среди которых лишь 3 стародавних сорта отобраны исключительно из местных ячменей.

Изучили также 39 линий ячменя, несущих ранее идентифицированные гены устойчивости к мучнистой росе, 37 линий, защищенных известными генами устойчивости к возбудителю карликовой ржавчины, а также 15 почти изогенных линий с генами устойчивости к ринхоспориозу и универсально восприимчивый сорт Cambrinus из Голландии.

При изучении коллекции на полях ДОС ВИР в качестве стандартов использовали районированные в республике сорта ярового – Темп (к-22055, Краснодарский край) и озимого – Дагестанский 239 (к-15240, Дагестан), Циклон (к-26049, Краснодарский край), Завет 3 (к-21905, Краснодарский край), Виктория (к-26894, Румыния) ячменя. В ПЛ ВИР стандартом служил сорт ярового ячменя Белогорский. Кроме того, при изучении устойчивости хозяйственно ценных признаков дагестанских ячменей в лабораторных экспериментах использовали контрольные сорта, которые упомянуты в разделе 2.3. В «Методах исследований» приводятся исследовавшиеся популяции вредных организмов, а также выделенные из них изоляты.

2.3. Методы исследований 2.3.1. Изучение биологических признаков дагестанских ячменей В коллекционных питомниках ДОС ВИР в течение 2012–2014 гг.

изучили 265 образцов ячменя из Дагестана. Использовали общепринятую в зоне исследований агротехнику. Предшественниками являлись сидеральный пар, люцерна либо овощные культуры. Образцы высевали в третьей декаде октября. В период вегетации проводили 3 полива (влагозарядковый и 2 вегетационных), осуществляли весеннюю подкормку аммиачной селитрой.

Против двудольных сорняков проводили опрыскивание гербицидом «ПумаСупер», а против овсюга – «Гепард экстра».

Посев проводили вручную, каждый образец высевали на делянке площадью 1 кв. м., междурядья – 15 см, длина рядка – 1 м, расстояние между делянками – 30 см. В качестве стандартов использовали 5 упомянутых выше районированных в Дагестане сортов ячменя. Уборку и обмолот растений производили вручную.

При изучении коллекции руководствовались «Методическими указаниями по изучению мировой коллекции ячменя и овса» (Лоскутов и др., 2012), а также «Классификатором СЭВ» (Трофимовская и др., 1983).

Появление полных всходов отмечали датой, когда на поверхности почвы показались развернувшиеся в верхней части листочки более 75% растений на делянке. Колошение отмечали, когда колос наполовину выдвинулся из влагалища последнего листа. Колошение считали полным, когда выколосится около 75% растений.

Контролирующий нечувствительность ячменя к фотопериоду рецессивный ген eam8 при 10 часовом фотопериоде, низкой дневной (10°С) и высокой ночной (20°С) температуре плейотропно влияет на гены, контролирующие желтую окраску проростков ячменя (Yasuda, 1977). В климатической камере THERMO 818 (3751) осуществили скрининг 250 местных образцов ячменя из Дагестана с целью идентификации гена eam8.

Маркерным признаком экспрессии гена служила желтая окраска проростка.

Контролями являлись сорт Mari Svalofs (eam8eam8) и реагирующий на короткий день сорт Белогорский (Eam8Eam8). Семена высевали в кюветы с увлажненной ватой, которые после появления всходов помещали в камеру, где растения находились до стадии второго листа при 10-часовом фотопериоде и температурном режиме с низкой дневной (+8°С) и высокой ночной (+25°С) температурой. При данных условиях наблюдали более четкую дифференциацию по окраске проростка по сравнению с описанной ранее.

На фотоплощадке отдела физиологии ВИР оценили фотопериодическую чувствительность (ФПЧ) 14 образцов ярового ячменя, выделившихся в описанных выше экспериментах. Растения выращивали на дерновоподзолистой почве в 5-литровых вегетационных сосудах (10 растений на сосуд) в условиях естественного длинного (18 ч) и короткого (12 ч) фотопериода. Удобрение и полив проводили в оптимальном для ячменя режиме. У каждого растения отмечали дату колошения после выхода половины колоса главного стебля из влагалища флагового листа, маркировали стебель этикетками и вычисляли продолжительность периода всходы-колошение. ФПЧ устанавливали по величине задержки колошения на коротком дне по сравнению с длинным днем (Т2 - Т1) и коэффициенту ФПЧ (Кфпч), вычисляемому по формуле Кфпч = Т2/Т1, где Т1 и Т2 – продолжительность периода всходы-колошение (сут.) у растений в условиях длинного естественного и короткого 12-часового дня. Образцы, имеющие Кфпч =1,00–1,20, классифицировали как слабочувствительные к фотопериоду.

В качестве контрольных использовали сорта Белогорский, Bankuti Korai, Mona и Kinae 5.

2.3.2. Оценка устойчивости ячменя к облигатным паразитам Устойчивость ячменя к карликовой ржавчине оценивали в коллекционных питомниках ДОС ВИР. Кроме того, большую часть коллекции высевали на полях ПЛ ВИР (междурядья – 15 см, длина рядка – 1 м) в поздние сроки (вторая половина мая), что способствовало сильному распространению ржавчины и других инфекций. Первую оценку устойчивости проводили в период колошения, второй учет – в фазу молочной спелости зерна. Устойчивость оценивали с помощью следующей шкалы (Лоскутов и др., 2012):

1 – устойчивость очень низкая – сплошное развитие слившихся пустул на средних листьях, верхние листья сплошь покрыты крупным скоплением спор;

3 – низкая – многочисленные, порой сливающиеся пустулы, особенно на средних листьях, верхние листья частично свободны от ржавчины;

5 – средняя – отдельные пустулы, рассеянные на листьях и стеблях;

7 – высокая – немногочисленные, редкие пустулы;

9 – очень высокая – отсутствие пустул или единичные.

Устойчивость к мучнистой росе оценивали на ДОС ВИР в период колошения и в фазу молочной спелости зерна с помощью шкалы (Лоскутов и др., 2012):

1 – устойчивость очень низкая – подушечки в изобилии покрывают все листья и междоузлия, в том числе верхние; поражение может захватить и колос;

3 – низкая – подушечки в массе развиваются главным образом на нижних листьях и междоузлиях, верхний ярус листьев – отдельные рассеянные пятна;

5 – средняя – умеренное количество подушечек на листьях и междоузлиях нижнего яруса;

7 – высокая – единичные мелкие подушечки на листьях и междоузлиях нижнего яруса, подушечки могут быть и более многочисленные, но мелкие, в виде слабого налета;

9 – очень высокая – поражение отсутствует.

Выделенные в Дагестане формы вместе с линиями-носителями известных генов устойчивости оценивали на опытном поле ПЛ ВИР и в условиях теплицы.

Пораженные возбудителем болезни растения ячменя в сентябре пересаживали в теплицу (ПЛ ВИР), где заражали патогеном проростки восприимчивого сорта. В осенне-зимний период поддерживали популяцию B.

graminis, а в течение весны оценивали тип реакции на заражение экспериментального материала с помощью модифицированной шкалы

Майнса и Дитца (Кривченко и др., 2008):

0 – иммунный или высокоустойчивый, нет видимого мицелия;

1 – высокоустойчивый, слабое развитие мицелия;

2 – умеренно устойчивый, умеренное развитие мицелия, слабая споруляция;

3 – умеренно восприимчивый, умеренное развитие мицелия и умеренная споруляция;

4 – высоко восприимчивый, обильное развитие мицелия и обильная споруляция.

Для заражения экспериментального материала спорами возбудителя каменной головни использовали метод ВИР, основанный на травмировании семян в воде (Кривченко, Хохлова, 2008). Устойчивость яровых образцов оценивали в ПЛ ВИР, озимых – на ДОС ВИР. Семена инокулировали суспензией хламидоспор U. hordei из дагестанской популяции (2 г спор на 1

л) с использованием размельчителя тканей РТ–1 за две недели до посева.

Устойчивость оценивали в период выколашивания по шкале:

0 – высокая устойчивость, поражение отсутствует;

1 – практическая устойчивость, поражение не превышает 5%;

2 – слабая восприимчивость, поражение не превышает 20%;

3 – средняя восприимчивость, поражение не превышает 40%;

4 – сильная восприимчивость, поражение более 40%.

Заражение растений ячменя возбудителем пыльной головни проводили в фазу начала цветения. При этом подрезали колосковые и цветочные чешуи 10 колосьев каждого образца, открывая тем самым свободный доступ хламидоспорам к завязи. Подготовленные таким образом колосья натирали пораженным U. nuda колосом.

Устойчивость оценивали по шкале (Кривченко, Хохлова, 2008):

0 – высокая устойчивость, поражение отсутствует;

1 – практическая устойчивость, поражение не превышает 5%;

2 – слабая восприимчивость, поражение не превышает 25%;

3 – средняя восприимчивость, поражение не превышает 50%;

4 – сильная восприимчивость, поражение более 50%.

2.3.3. Оценка устойчивости ячменя к гемибиотрофным грибам Для инокуляции растений возбудителем ринхоспориоза использовали споровую суспензию, представляющую собой смесь 58 изолятов и моноспоровых культур из 3-х популяций R. secalis (Ленинградская обл. – ГСУ «Рождествено», Пушкин, Краснодарский край).

При оценке ювенильной устойчивости использовали лабораторный метод инокуляции отрезков листьев ячменя (Коновалова, 2008), помещенных на поверхность агара (1 %), содержащего бензимидазол (50 мг/л). На поверхность листьев наносили капли (объем 20 мкл) споровой суспензии гриба с концентрацией 500–700 тысяч конидий в 1 мл.

Типы реакции растений учитывали через 21 день после инокуляции по 5-ти балльной шкале:

0 – отсутствие симптомов болезни;

1 – точечный некроз в месте нанесения капли;

2 – некроз с хлорозом или без него, ограниченный диаметром инфекционной капли;

3 – некроз с хлорозом, распространяющийся по отрезку листа;

4 – окаймленный некроз, занимающий всю поверхность листа.

Баллы 0–2 соответствуют реакции устойчивости, 3 и 4 – восприимчивости. Инокуляцию отрезков листьев проводили в два этапа. На первом этапе использовали смесь 23-х изолятов гриба. На втором этапе выделенные образцы инокулировали смесью изолятов гриба, в которую добавили высоко агрессивные штаммы из Канады, а также изоляты, реизолированные из среднеустойчивых образцов ячменя, использованных нами ранее (всего 24 изолята патогена).

После второго этапа работы устойчивые либо гетерогенные по этому признаку образцы оценили на инфекционном фоне в поле. Растения в фазу кущения – выхода в трубку опрыскивали споровой суспензией гриба и накрывали полиэтиленовой пленкой на 12 ч для создания влажной камеры.

Использовали смешанную споровую суспензию (500 тыс./мл) из 58 изолятов, выделенных из 3-х популяций R. secalis.

Развитие болезни оценивали по шкале:

0 – иммунный (отсутствие симптомов заболевания);

1 – высокоустойчивый (точечный некроз, поражено не более 3-5 % поверхности листьев нижнего яруса);

2 – умеренно устойчивый (некротические пятна вдоль кромки листа, окруженные хлорозом; поражено не более 30% поверхности листьев нижнего яруса и единичные пятна на листьях 2-го яруса);

3 – восприимчивый (сливающиеся некрозы с хлорозом по всей поверхности листа; поражено не более 50% поверхности листьев нижнего яруса и 10% – листьев 2-го яруса);

4 – высоко восприимчивый (сливающиеся некрозы с хлорозом по всей поверхности листа, нижние листья засыхают; поражено до 80% поверхности листьев нижнего яруса, 30% – 2-го яруса, единичные пятна на верхних листьях);

5 – высоко восприимчивый (сливающиеся некрозы с хлорозом по всей поверхности листа, листья нижнего и 2-го ярусов засыхают; поражено 90 – 100% поверхности листьев нижнего и 2-го ярусов, 20% – верхних листьев).

Оценку устойчивости к сетчатой пятнистости проводили в двукратной повторности, используя метод искусственной инокуляции отсеченных листьев проростков с применением бензимидазольной техники (Афанасенко, 1977). Отрезки проростков ячменя длиной 3–3,5 см в возрасте 8–9 дней раскладывали в кюветы на стекло, обернутое фильтровальной бумагой, предварительно смоченной 0,004%-ным раствором бензимидазола. Концы листьев закрепляли увлажненными в растворе ватными валиками.

В нашем распоряжении были две популяции P. teres f. teres: северозападная и дагестанская (г. Дербент); для заражения отрезков использовали суспензию концентрацией 10000 конидий/мл. В качестве контрольных образцов были выбраны восприимчивый к сетчатой пятнистости сорт Харрингтон и устойчивый образец CI 4207. Кюветы с инокулированными отрезками листьев накрывали стеклом и помещали на светоустановку.

Устойчивость к грибу оценивали по шкале, предложенной A. Tekauz (1985):

1 – точечные некрозы, без хлороза (высокая устойчивость);

2–4 – некротические коричневые пятна без хлороза или с небольшим хлорозом, не распространяющиеся по отрезку листа и ограниченные диаметром инфекционной капли (устойчивость);

5–6 – некротические коричневые пятна, распространяющиеся по отрезку листа, но медленнее, чем при оценке по баллу «7», с хлорозом (относительная устойчивость);

7 – некротические пятна распространяющиеся по отрезку листа, окруженные хлорозом (относительная устойчивость);

8 – сливающиеся некротические пятна, окруженные сильным хлорозом (восприимчивость);

9 – сильный некроз, распространяющийся по поверхности листа, окруженный хлорозом (восприимчивость);

10 – некроз занимает весь отрезок листа, отмирание листа (высокая восприимчивость).

Устойчивость к темно-бурой пятнистости оценивали на стадии проростков 8–9 дневного возраста методом отсеченных листьев, помещенных в водный раствор бензимидазола (Тырышкин, Михайлова, 1993). Для инокуляции использовали смесь изолятов C. sativus из Ленинградской области в концентрации 20000 конидий/мл. В качестве контрольных образцов использовали восприимчивый к темно-бурой пятнистости сорт Пиркка и устойчивую линию NDB 112. Повторность опытов 2-х кратная. Устойчивость к C. sativus оценивали шкале T. Fetch, B.

Steffenson (1999):

1–3 балла – небольшие некротические пятна без хлороза или окруженные слабым хлорозом (устойчивость);

баллов – некротические пятна, окруженные хлорозом 4–5 (относительная устойчивость);

6–7 баллов – сливающиеся некротические пятна, окруженные хлорозом (восприимчивость);

8–9 баллов – сильный некроз, распространяющийся по всему листу (сильная восприимчивость).

В 2014 г. на позднем (конец мая) посеве коллекции дагестанских ячменей в ПЛ ВИР наблюдали эпифитотийное развитие болезни, что позволило оценить устойчивость к патогену с помощью упомянутой выше шкалы.

2.3.4. Оценка устойчивости ячменя к насекомым Шведская муха повреждает стебли и колосья, причем в Дагестане преобладает второй тип повреждения. На ДОС ВИР в 2012–2014 гг. при озимом посеве на естественном фоне заселения растений насекомым анализировали по 10 случайно отобранных колосьев каждого образца. В качестве критерия устойчивости использовали величину череззерницы, которую определяли как отношение числа поврежденных мухой колосков к общему числу колосков в колосе, выраженное в процентах (Баташева и др., 2013). При яровом посеве в 2013–2014 гг. оценили устойчивость образцов в период кущения – начала выхода в трубку по шкале (Семенова, 2008):

1 – повреждено менее 5% стеблей;

2 – повреждено от 6 до 15% стеблей;

3 – повреждено от 16 до 25% стеблей;

4 – повреждено от 26 до 40% стеблей;

5 – повреждено более 40% стеблей.

Для оценки устойчивости ячменя к обыкновенной злаковой тле пророщенные семена опытных образцов и неустойчивого контроля (сорт Белогорский) высевали рядами в кюветы с почвой. В фазу второго листа проростки заселяли краснодарской (Кубанская опытная станция ВИР, Гулькевичский район) популяцией тли (смесь свыше двухсот клонов) путем стряхивания насекомых, из расчета 4 особи на растение. Устойчивость оценивали при гибели контроля (обычно на 10–14 день после заселения) по шкале: 0 нет повреждений, 1 повреждено 1-10% листовой поверхности, 2 11-20%,..., 10 91-100% (Радченко, 2008).

Изучали также устойчивость выделенных образцов к отдельным клонам, выделенным из краснодарской и дагестанской (ДОС ВИР) популяций. В этом случае опытные образцы и неустойчивый контроль высевали в круговом порядке в сосуды с почвой и накрывали стеклянными изоляторами. В фазу второго листа проростки заселяли данным клоном тли и при гибели контроля (сорт Белогорский) оценивали устойчивость по упомянутой выше шкале.

2.3.5. Оценка устойчивости ячменя к засолению почвы и токсичным ионам алюминия Диагностику алюмочувствительности культурного ячменя проводили на ранних этапах развития растений с использованием корневого теста (Яковлева и др., 2009). Длину зародышевых корней семидневных проростков, выращенных в растворе с содержанием 185 мкМ ионов алюминия (pH = 4,0), соотносили с длиной зародышевых корней растений, выращенных в растворе без добавления солей алюминия (pH = 6,5). В каждую растильню дополнительно закладывали сорта-тестеры с известным уровнем устойчивости: Полярный 14 (к-15619, ИДК – 0,71) и Московский 121 (к-19417, ИДК – 0,63) (Груздева и др., 1999). Использовали также дополнительный тестовый признак – индекс длины ростка. Длину ростка и зародышевого корня измеряли одновременно.

При изучении солеустойчивости использовали рулонный метод оценки (Удовенко, Волкова, 1993; Давыдова и др., 1991), основанный на учете торможения роста корней в условиях солевого (NaCl) стресса в сравнении с контрольными условиями, без засоления. Семена изучаемых образцов замачивали водой и на третьи сутки одинаково развитые проростки раскладывали на листы фильтровальной бумаги, смоченной дистиллированной водой или раствором NaCl. Бумагу с проростками сворачивали в рулоны и помешали в сосуды с водой или раствором соли.

Использовали раствор соли с осмотическим давлением 0,9 мПа (1,26% NaCl).

На каждый образец заготавливали по четыре рулона: два рулона помещали в дистиллированную воду (контроль) и два – в раствор соли. Сосуды с рулонами помещали в термостат при температуре 22°С. На 5 сутки рулоны разворачивали и измеряли длину самого длинного корешка у каждого растения. Рассчитывали степень снижения среднего значения длины корешков в растворе соли по отношению к контролю. Образцы разделяли на 3 группы: устойчивые (длина корешка 60% по отношению к контролю), среднеустойчивые (40-60%), чувствительные ( 40%). В качестве стандартов использовали солеустойчивые по литературным данным сорта Краснодарский 35 (к-19928) и Одесский 70 (к-22024).

2.3.6. Молекулярно-генетические методы Тотальную ДНК выделяли из 7-дневных проростков (2-10 растения каждого образца) по методике Д.Б. Дорохова, Э. Клоке (1997) с некоторыми модификациями (Анисимова и др., 2010). Работа состояла из нижеперечисленных этапов.

Экстракция ДНК По 2-4 отрезка листьев каждого образца длиной 0,5 см помещали в 1.

микропробирки и растирали тефлоновым пестиком. В течение всей процедуры микропробирки стояли на льду.

К измельченному растительному материалу добавляли 400 мкл 2.

экстракционного буфера (200 мМ трис-HCl, рН 7,5; 250 мМ NaCl; 25 мМ ЭДТА; 0,5% SDS).

Тщательно и плавно перемешивали в течение 5 мин.

3.

Инкубировали в водяной бане при 65оС не менее 15 мин.

4.

Депротеинизация

1. Добавляли 200 мкл 3М/5М ацетата К и аккуратно перемешивали.

Инкубировали на льду в течение 10 мин.

Центрифугировали 20 мин при 13000 об/мин при комнатной 2.

температуре.

500 мкл образовавшейся надосадочной фракции аккуратно отбирали и 3.

переносили в новые микропробирки, используя для каждой пробы новый микронаконечник.

Осаждение ДНК Добавляли равный объем (500 мкл) изопропанола и перемешивали 1.

содержимое, переворачивая пробирки.

Центрифугировали при 13000 об/мин в течение 10 мин (+4°С).

2.

Сливали осторожно надосадочную жидкость.

3.

Очистка полученных фракций ДНК Добавляли в микропробирку 1 мл 65% этанола и тщательно промывали 1.

осадок.

Центрифугировали в течение 10 мин при 13000 об/мин.

2.

Сливали надосадочную жидкость и сушили осадок при 37°С не менее 3.

20 мин.

Растворяли высушенный осадок в 100 мкл воды в течение 1 ч при 4.

комнатной температуре. Пробы хранили при -20°С.

Для генотипирования образцов, идентификации аллелей генов PpdH1, Ppd-H2 и гена mlo11, изучения нуклеотидного полиморфизма фрагментов генов Mlo и Eam8 использовали молекулярных маркеры, основанные на полимеразной цепной реакции (ПЦР). Амплификацию проводили в реакционной смеси объемом 15-25 мкл, которая содержала геномную ДНК (50–100 нг), 1х реакционный буфер без MgCl2, 1,5-3 mM хлористого магния, 0,2 mM каждого из нуклеотидов, 250 nM каждого праймера, 1 единица Tag полимеразы (Диалат). ПЦР проводили в амплификаторе MyCycler (BioRad, США). Праймеры, использованные в исследовании, представлены в табл. 2.3.6.1. Амплифицированные фрагменты разделяли с помощью электрофореза в 2%-ном агарозном геле в 1хТВЕ буфере. Гели окрашивали бромистым этидием и фотографировали в ультрафиолетовом свете. Для оценки размера фрагментов использовали ДНК-маркер FastRuler™ SM1113 (Fermentas).

–  –  –

При генотипировании дагестанских ячменей использовали RAPD и маркеры. Продукты амплификации, полученные с помощью ISSR использованных праймеров, включали 35 полиморфных фрагментов. По результатам анализа составили бинарную матрицу данных о наличии/отсутствии определенных аллелей изученных локусов и оценили уровень их полиморфизма с помощью индекса PIC (Polymorphic Information Content) по формуле: PIC = 1 – (pi2), где pi – частота i аллеля, выявленная в данной выборке (Nei M., 1973). По результатам генотипирования выполнили кластерный анализ с помощью взвешенного метода ближайшего соседа (WNJ

– Weighted Neighbor Joining) в программе DARwin 5.0. Расстояния рассчитывали по L.R. Dice (1945), число бутстреп – 1000. Метод позволяет связать объекты по метрике, включающей в расстояние между парой объектов их расстояния со всеми остальными объектами.

Амплифицированные фрагменты генов Eam8 и Mlo клонировали в векторе pALTA (Евроген), используя протокол, рекомендованный фирмойпроизводителем. Секвенирование проводили на приборе ABI 3500xl в ЦКП «Геномные технологии и клеточная биология» (Всероссийский научноисследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии).

Выравнивание нуклеотидных последовательностей и их анализ проводили с помощью программы MEGA version 4. В работе использованы ресурсы биоинформационного портала Национального Центра Биотехнологической Информации (www.ncbi.nlm.hih.gov).

При анализе аллелей гена Ppd-H1 проводили рестрикционный анализ амплифицированных фрагментов в общем объеме 22 мкл: к 15 мкл ПЦР продукта добавляли 2,2 мкл 10Х Буфер Tango, 0.8 мкл рестриктазы MspI (10 ед/мкл) (Fermentas) и 4 мкл дистиллированной воды, свободной от нуклеаз.

Реакционную смесь инкубировали при 37°С в течение 16 ч. Продукты разделяли электрофорезом в 3%-ном агарозном геле.

ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

–  –  –

Одна из задач работы – генотипирование дагестанских ячменей с использованием основанных на ПЦР молекулярных маркеров и структурирование генетического разнообразия на основе полученных данных.

Выделили тотальную ДНК 253 образцов ячменя (по 2 растения каждого образца, всего 506 проб). На ограниченном числе проб (20 образцов) провели ПЦР с 15 праймерами, рекомендованными в литературе для изучения внутривидового полиморфизма ячменя культурного (Hou et al., 2005).

Отобрали 4 праймера (ОРВ10, ОРР9, ISSR15, ISSR17), коэффициент полиморфизма (PIC) которых у дагестанских ячменей варьировал от 0,52 до 0,86. На рис. 3.1.1. и 3.1.2. представлены электрофореграммы ампликонов некоторых образцов ячменя, полученных с помощью двух праймеров.

М1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Рисунок 3.1.

1.

Электрофореграмма продуктов ПЦР, полученных с помощью праймера ОРВ10:

М – маркер молекулярного веса; 1-19 – образцы ячменя к-15294 (дорожки 1, 2), к-15295 (3, 4), к-15978 (5, 6), к-15979 (7, 8), к-15981 (9, 10), к-16095 (11, 12), к-16376 (13, 14), к-16377 (15, 16), к-17428 (17, 18), к-17429 (19).

М1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Рисунок 3.1.

2. Электрофореграмма продуктов ПЦР, полученных с помощью праймера ISSR15:

М – маркер молекулярного веса; 1-19 – образцы ячменя к-21773 (дорожки 1, 2), к-21774 (3, 4), к-21775 (5, 6), к-21780 (7, 8), к-21792 (9,10), к-21811 (11, 12), к-21820 (13, 14), к-21821 (15, 16), к-21823 (17, 18), к-23785 (19).

Продукты амплификации, полученные с помощью использованных праймеров, включали 35 полиморфных фрагментов. Оба исследованных растения 45% образцов имеют идентичные спектры по всем четырем маркерам, то есть были идентифицированы наиболее численно представленные генотипы. У остальных образцов спектры у отобранных растений различались и, следовательно, при анализе двух растений выявили отдельные генотипы гетерогенных образцов. По результатам кластерного анализа идентифицировали несколько групп образцов ячменя (рис. 3.1.3).

Изученная коллекция содержит 65 образцов (4 разновидности) голозерного ячменя, среди которых 42% образцов однородны, 58% – гетерогенны. Большая часть генотипов на дендрограмме образует две группы (1 и 6). Группа 1 включает образцы, собранные в высокогорных районах Дагестана (Ботлихском, Хунзахском, Цумандинском, Цунтинском), группа 6

– образцы из южных (Рутульский и др.) районов. Голозерные ячмени четко дифференцированы от пленчатых ячменей, и только 8 генотипов из образцов к-3772, к-15010, к-15039, к-15040, к-21777 и к-30084 отличаются от остальных. Образцы к-18376 и к-18377, а также к-21811 и к-23824 имеют идентичные спектры продуктов амплификации со всеми праймерами.

Поскольку эти образцы относятся к одной разновидности, можно предположить, что они являются дублетами.

Рисунок 3.1.

3. Группировка (1–8) 253-х образцов выборки по результатам молекулярно-генетического анализа.

Метод построения дерева Weighted Neighbor Joining, число бутстреп 1000.

Шестирядные пленчатые ячмени, представленные 11 разновидностями, образуют 3 группы (4, 7 и 8). Образцы из 7 группы собраны в южной, центральной и северной частях Дагестана (равнина, предгорье), а из 4 и 8 групп – в горах. Образцы к-994, к-12214, к-13991, к-18176, к-25069, к-28212, к-29980 значительно отличаются от остальных. Образцы к-17907, к-18149, а также к-14145 и к-14149; к-13235 и к-13497; к-4467, к-10469 и к-18183 принадлежат к одной разновидности, имеют идентичные спектры продуктов амплификации со всеми праймерами и, вероятно, являются дублетами.

Группа двурядных пленчатых ячменей, которая включает образцы, относящиеся к 14 разновидностям, оказалась самой гетерогенной. Образцы сформировали на дендрограмме группу 2 и частично распределились в третьей группе. Среди 121 проанализированного образца идентичные RAPD и ISSR спектры имели к-15187 и к-15190, принадлежащие к разновидности nutans, и, возможно, являющиеся дублетными.

Таким образом, с помощью молекулярных маркеров показано значительное разнообразие дагестанских ячменей и выявлена гетерогенность большинства форм.

3.2. Скороспелость и фотопериодическая чувствительность дагестанских ячменей 3.2.1. Скороспелость.

В течение трех лет изучения на ДОС ВИР выделены скороспелые образцы к-15008 и к-15013 с низкой нормой реакции; образец к-18186 проявил скороспелость в 2012 и 2013 гг., а к-11439, к-15252, к-23831 – в 2013 и 2014 гг. В ПЛ ВИР можно отметить лишь образец к-15027, который в 2013 и 2014 гг. оказался скороспелым.

Для сравнения двух выборок ежегодно отбирали только образцы, которые высевались в обоих пунктах изучения: 2012 г. – 106 образцов, 2013 г. – 148, 2014 г. – 137. Кроме того, сравнили 70 форм, которые изучались в течение трех лет в двух пунктах. С целью корректного сравнения скороспелости образцов, изученных при разных сроках посева, рассчитывали превышение периода всходы – колошение для каждого образца над его минимальным значением по выборке, т.е. из значения скорости колошения образца вычитали минимальное, которое наблюдалось по ряду форм, изученных в двух пунктах. Статистические показатели периода всходы – колошение изученных образцов ячменя представлены в табл. 3.2.1.1. В ПЛ ВИР варьирование признака всегда было несколько выше, чем в Дербенте.

–  –  –

В С.-Петербурге, в отличие от ДОС ВИР, выявлено много позднеспелых образцов: показатель «превышение периода всходы – колошение над минимальным значением» значительно выше в ПЛ ВИР (табл. 3.2.1.1), что подтверждается по критерию Стьюдента (табл. 3.2.1.2). В 2014 г.

варьирование скорости развития ячменя в ПЛ ВИР резко отличалось от предыдущих лет, что обусловлено аномально холодной влажной погодой в июне. Вследствие влияния условий среды дагестанские ячмени на ДОС ВИР были более скороспелыми по сравнению с ПЛ ВИР во все годы изучения.

Скорость развития дагестанских образцов в 2013 г. в ПЛ ВИР была достоверно выше, чем в 2012 и 2014 гг., а на ДОС ВИР – наоборот.

Несущественность различий (табл. 3.2.1.2) между выборками ПЛ ВИР 2012 г. (106 обр.) и ПЛ ВИР 2012 г. (70 обр.), ПЛ ВИР 2014 г. (138 обр.) и ПЛ ВИР 2014 г. (70 обр.), ДОС ВИР 2012 г. (106 обр.) и ДОС ВИР 12 (70 обр.) показывает, что в них попал весь спектр варьирования изучаемого признака.

На достоверность различий (табл. 3.2.1.2) между выборками образцов ПЛ ВИР 2013 г. (148 обр.) и ПЛ ВИР 2013 г. (70 обр.), ДОС ВИР 2013 г. (148 обр.) и ДОС ВИР 2013 г. (70 обр.), ДОС ВИР 2014 г. (137 обр.) и ДОС ВИР 2014 г. (70 обр.) влияет представленность разнообразных по скороспелости форм в меньших выборках (табл. 3.2.1.1). В связи с этим мы рассматриваем показатель «превышение периода всходы – колошение над минимальным значением» и в выборках с большей представленностью образцов (табл.

3.2.1.1.). Различия по скорости развития коллекции дагестанских ячменей на ДОС ВИР и ПЛ ВИР сохраняются, независимо от размера выборки образцов.

Таблица 3.2.

1.2. Достоверность различий (критерий t) изучавшихся в двух пунктах выборок образцов ячменя по признаку всходы – колошение

–  –  –

ДОС ВИР

ДОС ВИР

ДОС ВИР

ДОС ВИР

ДОС ВИР

ПЛ ВИР ПЛ ВИР ПЛ ВИР ПЛ ВИР

–  –  –

Примечание: выделенный показатель указывает на достоверность различий.

Несущественность различий по скороспелости между выборками ПЛ ВИР 2012 г. (106 обр.) и ПЛ ВИР 2013 г. (148 обр.) показывает, что условия года не влияли на продолжительность периода всходы – колошение. Выборка образцов, изученных в ПЛ ВИР (138 обр.) в 2014 г., достоверно отличается по показателю «превышение периода всходы – колошение над минимальным значением» от выборок, изученных в предыдущие годы, что указывает на сильное влияние условий среды в 2014 г. (табл. 3.2.1.1; 3.2.1.2).

Условия среды влияли и на скорость развития образцов в условиях ДОС ВИР: показатель «превышение периода всходы – колошение над минимальным значением» достоверно различался по годам исследований.

Наиболее сильное влияние условий среды отмечено в 2014 г., слабое – в 2012 г. (табл. 3.2.1.1; 3.2.1.2).

30 ПЛ ВИР 2014

–  –  –

ПЛ ВИР 2013 ДОС ВИР 2013 15 ПЛ ВИР 2012

–  –  –

Реакция образцов на абиотические факторы среды за три года изучения представлена на рис. 3.2.1.2. Условия вегетации в 2014 г. обусловили резкое возрастание числа образцов, которые были более скороспелы на ДОС ВИР (свыше 90%), чем в ПЛ ВИР по сравнению с 2012 и 2013 гг. В 2014 г.



Pages:   || 2 |
Похожие работы:

«ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ РЕСТАВРАЦИЯ И ФИТОМЕЛИОРАЦИЯ ДЕГРАДИРОВАННЫХ ЗЕМЕЛЬ КЫРГЫЗСТАНА Ахматов Медет Кенжебаевич, к.б.н. Заведующий кафедры биоразнообразия Института Экологии и природопользования при Кыргызском Государственном Университете им....»

«Труды Никитского ботанического сада. 2011. Том 133 209 ИТОГИ ИНТРОДУКЦИИ И СЕЛЕКЦИИ ARTEMISIA BALCHANORUM KRASCH. В СТЕПНОЙ ЗОНЕ ЮГА УКРАИНЫ Л.В.СВИДЕНКО, кандидат биологических наук; Никитский ботанический сад – Национальный научный центр Введение При интродукции растений вскрывается потенц...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.А.КОСТЫЧЕВА" МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО УЧ...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РГАУ МСХА-им. К.А.Тимирязева институт природообустройства им. А.Н.Костякова И.В. ГЛАЗУНОВА, В.Н. МАРКИН, Л.Д. РАТКОВИЧ, С.А. ФЕДОРОВ, В.В.ШАБАНОВ ОЦЕНКА РЕСУРСОВ БАССЕЙНА РЕ...»

«Глава 1. Человек и общество 1.1. Природное и общественное в человеке (человек как результат биологической и социокультурной эволюции) Вопрос о человеке является самым важным в обществознании, поэтому его изучают разные науки (социология, психология и др.), а в философии есть специальный раздел о человеческом феномен...»

«Биокарта Bufo marinus ЖАБА АГА Bufo marinus Cane Toad, Marine Toad, Giant Toad, Giant Marine Toad Составили: Нуникян Е.Ф. Дата последнего обновления: 29.10.11 1. Биология и полевые данные 1.1 Таксономия Отряд Бесхвостые Anura Семейство Настоящие жабы Bufonidae Род Жабы Bufo Ру...»

«56 СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2007, 1 УДК 635.1/8:578.85/86 ВОЗБУДИТЕЛИ ВИРУСНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР В ДАЛЬНЕВОСТОЧНОМ РЕГИОНЕ Р.В. ГНУТОВА Обобщены данные литературы и собственных исследований автора по выявлению, географическому распространению и вредоносности вирусов, поражающих овощные культуры на юг...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.А.КОСТЫЧЕВА" Утверждаю Декан технологического факультета _ О.В. Черкасов "16" ноября 2015 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБ...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации ФГБОУ ВПО “Уральский государственный лесотехнический университет” Кафедра химии Разработчики: доцент Серова Е.Ю., профессор Дрикер Б.Н. ЭКОЛОГИЯ Курс лекций, лабораторно-практических занятий и контрольных мероприятий Для студентов направлений подготовки: 2...»

«Н.К. Чертко, А.А. Карпиченко БИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ И БАЛАНС ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В СИСТЕМЕ СЕВООБОРОТА В АГРОЛАНДШАФТЕ M.K. Chartko, A.A. Karpichenka The biogeochemical cycles and balance of c...»

«, V-V.: ••О г Качественное удобрение от производителя Отличные ценыЛЧ л • ч • • р Индивидуальный подход к каждому клиенту воя селит Наименование агрохимиката (торговая марка) Кальция нитрат (марки: А, В, С). Изготовитель 000 Научно-производственная фирма "Новые экологические системы" (000 "НПФ "НЭКСИС"). Государств...»

«Научный журнал НИУ ИТМО. Серия "Экономика и экологический менеджмент" № 3, 2015 УДК: 65 Континуум групповой и командной организации в современном предпринимательстве Д-р экон. наук Коваленко Б.Б. kovalenkob@mail.ru Университет ИТМО 191002, Санкт-Пете...»

«Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования "Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники" Кафедра экологии Камлач П.В. КОНТРОЛЬ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ НА МЕСТНОСТИ, В ЖИЛЫХ И РАБОЧИХ ПОМЕЩЕНИЯХ МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ к лабораторной...»

«© 1992 г. о.н. яницкий ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ДВИЖЕНИЕ И КОНТЕКСТ: СТАНОВЛЕНИЕ ГРАЖДАНСКОГО ОБЩЕСТВА В ПОСТТОТАЛИТАРНОЙ СРЕДЕ* ЯНИЦКИЙ Олег Николаевич — доктор философских наук, главный научный сотрудник Института проблем занятости РАН. Посто...»

«СПОРЫ ГРИБОВ: ПОКОЙ, ПРОРАСТАНИЕ, ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ БИОТЕХНОЛОГИИ (ОБЗОР) © 2012 г. Е. П. Феофилова*, А. А. Ивашечкин**, А. И. Алёхин***, Я. Э. Сергеева* *Институт микробиологии им. С.И. Виноградского РАН, Москва, 117312 e-mail: biologl@migmail.ru **Московский госуда...»

«крахмальными зернами клубня картофеля, зерновок кукурузы, риса, овса, плодов гречихи. Научиться изготавливать временные препараты запасных веществ клеток растений для демонстрации их в школе на уроках биологии. Средства о...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" ФАК...»

«ISSN 0536 – 1036. ИВУЗ. "Лесной журнал". 2006. № 6 7 ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО УДК 630*181.28 Н.А. Прожерина, О.А. Гвоздухина, Е.Н. Наквасина Прожерина Надежда Александровна родилась в 1973 г., окончила в 1995 г. Поморский международный педагогический университет, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Инст...»

«Биокарта Bufo garmani ЖАБА ГАРМАНИ Bufo garmani (Amietophrynus garmani) Garman's Toad Составили: Нуникян Е.Ф. Дата последнего обновления: 31.10.2013 1. Биология и полевые данные 1.1 Таксономия Отряд Бесхвостые Anura Семейство Настоящие жабы Bufonidae Род Жабы Amietophrynus Русское название (если есть – сино...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" РАБОЧАЯ ПРОГРАММА по дисциплине С2.Б....»

«Бюллетень Никитского ботанического сада. 2006. Вып. 92 5 БИОТЕХНОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ПРЯМОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ МИКРОПОБЕГОВ КОТОВНИКА И ИССОПА IN VITRO С ЦЕЛЬЮ ПОПОЛНЕНИЯ ГЕНОФОНДА И.В. МИТРОФАНОВА, канд...»

«МЕЖДУНАРОДНЫЙ ЦЕНТР ПО РАЗВИТИЮ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА НА ЗАСОЛЕННЫХ ЗЕМЛЯХ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ И ЮЖНОГО ЗАКАВКАЗЬЯ (ИКБА-ЦАЗ) КАЗАХСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ВОДНОГО ХОЗЯЙСТВА УЗБЕКСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КАРАКУЛЕВОДСТВА И ЭКОЛОГИИ ПУСТЫНЬ МЕЖДУНАРОДНЫЙ ЦЕН...»

«РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ПОСТАНОВЛЕНИЕ АДМИНИСТРАЦИИ ПЕТУШИНСКОГО СЕЛЬСКОГО ПОСЕЛЕНИЯ Петушинского района Владимирской области от 03.12.2014 д. Старые Петушки № 716 Об утверждении формы справки о доходах, расходах, об имуществе и обязательствах имущественного характера В соответствии с Указом Президента Росси...»

«1005459 ЭФФЕКТИВНЫЕ ЭРГОНОМИЧНЫЕ ЭКОЛОГИЧНЫЕ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ НОВОГО ТЫСЯЧЕЛЕТИЯ WWW.YASNOGORFARMS.RU вешала PELLON © KRAI BURG У' SUEVIA CHHORMANN I ФЕРМЫ Уважаемые д а м ы и господа! ЯСНОГОРЬЯ Вас приветствует компания "Фермы Ясногорья"! Мы...»

«1 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ВОЗДЕЙСТВИЕ ВНЕСЕНИЯ В ПОЧВУ КАРБОНАТА КАЛЬЦИЯ ХИМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА НА КОНЦЕНТРАЦИЮ РАДИОНУКЛИДОВ В КОРМОВЫХ КУЛЬТУРАХ Тимофеева М.А., Казачкина М.Г. Научный руководитель профессор РАЕ В.А.Самойленко Новгородский Государственный Университет име...»

«Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2012. Вып. 105 91 ДИНАМИКА ВОДОУДЕРЖИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛИСТЬЕВ ГИБРИДОВ PRUNUS BRIGANTIACA VILL. ARMENIACA VULGARIS LAM. В УСЛОВИЯХ ДЕФИЦИТА ВЛАГИ Р.А. ПИЛЬКЕВИЧ, кандидат биологических наук; Л.Д. КОМАР-ТЁМНАЯ, кандидат биологических наук Никитский б...»

«Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия "Биология, химия". Том 24 (63). 2011. № 4. С. 224-243. УДК 574.42: 579.61:599.322/.324:614.446 АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ПРИРОДНЫХ ОЧАГОВ ЧУМЫ В СЕВЕРО-ЗАПАДНОМ ПРИЧЕРНОМОРЬЕ...»

«Жеребцова Светлана Николаевна Воспитатель МКДОУ №207, город Киров Описание опыта работы "Формирование начал экологической культуры у детей дошкольного возраста посредством дидактических игр". Уважаемые коллеги! Разрешите представить вашему вниманию педагогический опыт нашей работы. Тема самообр...»

«ЗАДАНИЯ ДЛЯ УЧАЩИХСЯ 10-11 КЛАССОВ: Учащимся 10-11 классов на отборочном (заочном) этапе предоставляется право выбора. Участник отборочного этапа из 10 или 11 класса может:– Прислать развернутые ответы на вопросы отборочного этапа или – Представи...»

«ПРОБЛЕМЫ РЕГИОНАЛЬНОЙ ЭКОЛОГИИ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ PROBLEMS OF REGIONAL ECOLOGY AND NATURE MANAGEMENT УДК 581.524 (470.47) ВИДОВОЙ СОСТАВ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ФИТОЦЕНОЗОВ, УЛУЧШЕННЫХ ПУТЕМ ФИТОМЕЛИОРАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ AGROPYRON FRAGILE Елена Чопаевна Аюшева, аспирант, Калмыцкий государственный университет, Российская Федерация, Республика Ка...»









 
2017 www.doc.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.