«СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ СЕЛЕКЦИИ КАРТОФЕЛЯ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ЗОЛОТИСТОЙ ЦИСТООБРАЗУЮЩЕЙ НЕМАТОДЕ (GLOBODERA ROSTOCHIENSIS (WOLL.) ...»

Российская академия сельскохозяйственных наук

Государственное научное учреждение

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

КАРТОФЕЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА им. А.Г. Лорха

На правах рукописи

АБРОСИМОВА Светлана Борисовна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ СЕЛЕКЦИИ

КАРТОФЕЛЯ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ЗОЛОТИСТОЙ

ЦИСТООБРАЗУЮЩЕЙ НЕМАТОДЕ

(GLOBODERA ROSTOCHIENSIS (WOLL.)

Специальность: 06.01.05 – селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Симаков Евгений Алексеевич Москва –

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………….. 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ…………..………………………………………….... 1.1. Вредоносность, таксономия и биология развития Globodera rostochiensis (Woll.)……………..……………………….……………………………………… 1.2. Типы устойчивости картофеля к ЗКН…………………………………….. 1.3. Генетические аспекты наследования нематодоустойчивости…………... 1.4. Селекция на устойчивость к золотистой цистообразующей картофельной нематоде………………………………………………………...

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2. ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ, МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И УСЛОВИЯ

ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ………………….…………………………………... 2.1. Характеристика исходного материала……………………………………. 2.2. Методика исследований…………………………………………………… 2.3. Условия проведения опытов……………………………………………….

3. ОЦЕНКА РОДИТЕЛЬСКИХ ФОРМ ПО КОМПЛЕКСУ ХОЗЯЙСТВЕННО

ЦЕННЫХ ПРИЗНАКОВ……………………………………………………...... 3.1. Устойчивость к золотистой цистообразующей картофельной нематоде…………………………………………..………..……………………. 3.2. Урожайность, крахмалистость и кулинарные качества клубней……….. 3.3. Продолжительность и интенсивность цветения сортообразцов…………

4. АНАЛИЗ ГИБРИДНОГО ПОТОМСТВА ПО ЧАСТОТЕ

ВСТРЕЧАЕМОСТИ НЕМАТОДОУСТОЙЧИВЫХ ФОРМ………………….. 4.1. Результативность скрещивания различных сортов и гибридов ………… 4.2. Характер расщепления по нематодоустойчивости к патотипу Ro1 в гибридном потомстве при внедрении возбудителя ЗКН……………………………………………………………..…..…………….. 4.3. Результативность отбора хозяйственно ценных форм среди нематодоустойчивых одноклубневых гибридов…………………..………….

5. ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ НЕМАТОДОУСТОЙЧИВЫХ

ГИБРИДОВ ПО КОМПЛЕКСУ ХОЗЯЙСТВЕННО ЦЕННЫХ

ПРИЗНАКОВ……………………………………………………………………. 5.1. Показатели важнейших сельскохозяйственно ценных признаков нематодоустойчивых гибридов второй клубневой репродукции……….…. 5.2. Результаты предварительного испытания нематодоустойчивых гибридов…………………………………………………………………………. 5.3. Характеристика перспективных нематодоустойчивых гибридов по комплексу хозяйственно ценных признаков………..………………………..

6. РЕЗУЛЬТАТЫ МОНИТОРИНГА ПОПУЛЯЦИЙ КАРТОФЕЛЬНОЙ

НЕМАТОДЫ В РАЗЛИЧНЫХ РЕГИОНАХ РФ …………………………….. ВЫВОДЫ…………………………………………………………………….… РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРАКТИЧЕСКОМУ ПРИМЕНЕНИЮ………...…. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………... ПРИЛОЖЕНИЕ……………………………………………………………...…

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. В настоящее время одним из карантинных объектов, приносящих значительный ущерб картофелеводству в России является золотистая цистообразующая картофельная нематода (Globodera rostochiensis (Woll.), ареал распространения которой практически совпадает с ареалом выращивания культуры. По данным Всероссийского центра карантина растений золотистая картофельная нематода (ЗКН) зарегистрирована в 59 регионах на площади около 700 тыс. га, из которых на долю приусадебных участков приходится большая часть очагов нематоды (Справочник…, 2010).

Наиболее существенным фактором снижения вредоносности ЗКН является создание устойчивых сортов, что в определенной мере затрудняется возможным возникновением новых более агрессивных патотипов и даже видов. На территории России пока распространен один патотип Globodera rostochiensis (Woll.) Ro 1, однако не исключено появление других патотипов Ro 5 и более агрессивного вида Globodera pallida (Stone) из-за Ro 2 регулярного завоза семенного картофеля из стран Западной Европы.

Для успешного решения проблемы снижения вредоносности ЗКН в стране необходимо в ближайшие годы увеличить ассортимент устойчивых сортов картофеля до 45-50 %, что предполагает значительное увеличение объема селекционной проработки гибридного материала в направлении устойчивости к нематоде и, как следствие, оценки вновь создаваемых сортообразцов картофеля к этому патогену.

За последние 15 лет в Госреестр селекционных достижений РФ включено более 120 сортов картофеля, характеризующихся устойчивостью к патотипу Ro1 ЗКН, не разрушаемой в процессе их длительного репродуцирования, а культивирование нематодоустойчивых сортов позволяет снижать инвазионную нагрузку в почве до уровня, не влияющего на урожайность культуры.

Однако в практике отечественного картофелеводства для крупных и мелких товаропроизводителей доступными являются не более нематодоустойчивых сортов. Несовершенство системы семеноводства и реализации семенного материала этих сортов не обеспечивает необходимый рост площадей и соответствующее сортообновление и сортосмену, что способствует нарастанию ее вредоносности и создает предпосылки повышения агрессивности золотистой цистообразующей нематоды.

Селекционная работа на этот признак затруднена из-за узкого круга генетических источников устойчивости к возбудителю нематоды, отсутствия у них комплексной устойчивости к грибным, бактериальным и вирусным болезням, а также низких вкусовых качеств и содержания крахмала в клубнях. Для создания сортов картофеля нового поколения требуется широкое вовлечение в гибридизацию генетически разнообразных источников, позволяющих сочетать в гибридном потомстве высокую и стабильную устойчивость к основным фитопатогенам с комплексом хозяйственно-ценных признаков.

В этой связи перспективно совершенствование принципов подбора исходных родительских форм с доминантными генами устойчивости к патотипу Ro 1 и оптимизация типов скрещивания для повышения частоты встречаемости резистентных форм в гибридном потомстве картофеля и проявления реакции сверхчувствительности на внедрение возбудителя ЗКН.

Цель и задачи исследований. Цель работы – усовершенствовать методы подбора и оценки исходного материала для селекции картофеля на устойчивость к возбудителю золотистой картофельной нематоде (далее ЗКН) в сочетании с резистентностью к наиболее вредоносным патогенам и комлексом хозяйственно-ценных признаков.

В соответствии с поставленной целью необходимо было решить следующие задачи:

- оценить по устойчивости к золотистой цистообразующей нематоде новый исходный материал картофеля, включающий диплоидные формы с участием S. vernei, S. microdontum, S. chacoense, гибриды межвидового происхождения и сорта отечественной и зарубежной селекции;

- определить возможность широкого вовлечения разнообразных источников резистентности к ЗКН в скрещивания типа устойчивый x устойчивый, устойчивый x неустойчивый, неустойчивый x устойчивый;

- провести анализ гибридного потомства по частоте встречаемости устойчивых к ЗКН форм от разных типов скрещиваний;

- установить характер наследования признака нематодоустойчивости при скрещивании родительских форм с доминантными генами резистентности к патотипу Ro 1 ЗКН;

- выделить новые перспективные гибриды, сочетающие устойчивость к возбудителю ЗКН с резистентностью к комплексу фитопатогенов и высокими показателями хозяйственно-ценных признаков;

зараженных участков различных регионов РФ для выявления потенциального наличия бледной нематоды Globodera pallida (Stone) Behrens (далее Globodera pallida).

Новизна исследований. В результате проведенных исследований устойчивость к золотистой цистообразующей нематоде rostochiensis (Wollenweber) Behrens (далее Globodera rostochiensis).

разнообразных источников резистентности к ЗКН для комбинации в гибридном потомстве высокой и стабильной устойчивости к основным фитопатогенам с комплексом хозяйственно-ценных признаков.

На основе экспериментальных данных выявлен характер наследования признака нематодоустойчивости при гибридизации родительских форм с доминантными генами резистентности к патотипу Ro 1 ЗКН.

перспективные гибриды, сочетающие резистентность к возбудителю ЗКН с устойчивостью к комплексу фитопатогенов и высокими показателями хозяйственно-ценных признаков.

Впервые проведено изучение популяций ЗКН с сильно зараженных участков различных регионов РФ для выявления возможного наличия бледной нематоды (Globodera pallida).

Практическая значимость работы. Для использования в селекции на нематодоустойчивость оценено 135 отечественных и зарубежных сортов и гибридов по признаку резистентности к ЗКН и комплексу хозяйственноценных признаков.

Выявлены гибридные популяции, обеспечивающие наибольший отбор гибридов, сочетающих резистентность к ЗКН с высокими показателями важнейших хозяйственно-ценных признаков: Лина х Криница, Явар х Maestro, 2323-26 х Corolle, 96.5-7 х Maestro, Condor х Наяда, Fontane х Roko, Лина х Corolle, Concorde х Adora, 81.14/61 х Жуковский ранний, Наяда х Corolle, Rosanna х Наяда, Arosa х Наяда, Maestro х Наяда.

Определена частота встречаемости нематодоустойчивых гибридов с комплексом хозяйственно-ценных признаков в зависимости от типа скрещивания исходных родительских форм и установлено преимущество скрещивания типа устойчивый х устойчивый.

Для повышения эффективности отбора нематодоустойчивых гибридов предложены элементы модификации селекционного процесса, включающие проведение идентификации резистентных к ЗКН форм на раннем этапе при испытании одноклубневых гибридов.

Выделены 14 перспективных нематодоустойчивых гибридов картофеля с высоким проявлением комплекса хозяйственно-ценных признаков, предназначенных для включения в предгосударственное испытание.

Проведен мониторинг различных регионов РФ на выявление Globodera pallida.

Вредоносность, таксономия и биология развития Известно, что нематоды, паразитирующие на сельскохозяйственных растениях, могут приводить к существенным экономическим потерям.

Проведённые обследования показали, что общие потери урожая в мире, вызванные паразитизмом нематод, составляют около 78 миллиардов долларов США в год (Вайшер, Браун, 2001).

Золотистая цистообразующая картофельная нематода (ЗКН) является основным вредителем картофеля в условиях умеренного климата. Её вредоносность зависит от уровня заражённости почвы личинками патогена и восприимчивости сортов картофеля. Установлено, что каждые 20 яиц нематоды на 1 г почвы вызывают потери 2 т картофеля с 1 га. Если численность личинок повышается до очень высокого уровня, потери урожая могут достигать 80-90%. При неблагоприятных почвенно-климатических условиях потери урожая восприимчивых сортов картофеля могут достигать 100% (Вайшер, Браун, 2001).

Золотистая цистообразующая картофельная нематода (Globodera rostochiensis) занимает особое место среди болезней и вредителей картофеля.

сельскохозяйственных растений в Российской Федерации и особенно вредоносна там, где картофель выращивается бессменно или с интервалом 2года. В среднем потери урожая клубней составляют 30%, но на фоне высокой зараженности почвы могут достигать 90%. Кроме прямого, наносится косвенный ущерб, вызываемый запретом или ограничением перевозок продукции из зон заражения (Савотиков, Сметник, 1995; Васютин, 2002; Кулинич, Яковлева, 2008).

В бывшем СССР золотистая картофельная нематода впервые была обнаружена в 1949 году на территории Калининградской области, которая оставалась единственной заражённой областью до 1961 года и площадь заражения составляла 491 га (Васютин, Тряхов, 1999). Но уже в 1982 году очаги нематоды были зарегистрированы в 29 областях страны на площади 11639 га. В 2008 году Globodera rostochiensis была выявлена в 57 областях РФ на 61 тыс. га (Справочник, 2008). По состоянию на 01.01.2012 г.

золотистой картофельной нематодой заражен 61 субъект РФ. Площадь в пределах установленной карантинной фитосанитарной зоны заражения составляет 1220992,7 га (Справочник, 2012).

Площади земельных участков, зараженных золотистой картофельной нематодой в России продолжают расширяться, ибо вид ещё не достиг своего потенциального ареала распространения. Нематода в перспективе может быть вредоносной практически во всех регионах РФ, где выращивается картофель.

Потери урожая от патогена в целом по стране оцениваются в сумме более 1 млрд. руб. (Шестеперов, 2003, Симаков и др., 2006а; Романенко и др., 2008).

Одной из причин расширения ареала Globodera rostochiensis на территории РФ является увеличение неконтролируемого производства картофеля на приусадебных участках в регионах массового возделывания этой культуры и отсутствие должного контроля за качеством семенного материала (Смит, Орлинский, 1998, 1999; Орлинский, 2002).

Золотистая картофельная нематода поражает многие виды растений из семейства Основная повреждаемая сельскохозяйственная культура – картофель. Из возделываемых растений в меньшей степени подвержены воздействию нематоды томаты и баклажаны. Нематода G.

rostochiensis зарегистрирована также на корнях трёх видов паслёна: чёрном, сладко-горьком и крылатом, а также на белене. Другие виды Solanum spp. и их гибриды также могут служить хозяевами нематоды (Деккер, 1972;

Шестеперов, 1986; Савотиков, Сметник, 1995; Симаков и др., 2006б).

Один из видов цистообразующих нематод – Globodera rostochiensis относится к ряду Globodera, который по систематическому положению нематод занимает следующее место (Парамонов, 1962, 1964):

Тип: Nemathelminthes Класс: Nematoda Подкласс: Secernentea Отряд: Tylenchida Подотряд: Heterodera Семейство: Heteroderidae Подсемейство: Heteroderinae Род: Heterodera Центр происхождения вида - Андское нагорье в Южной Америке, откуда он с картофелем был завезён в Европу, возможно, в середине XIX века. С территории европейских стран патоген постепенно распространился и в другие регионы мира. В настоящее время золотистая картофельная нематода встречается как в умеренных, так и в тропических широтах большинства континентов. Ареал распространения вредителя связан с ареалом возделывания картофеля - основного растения-хозяина и включает европейских, 10 азиатских, 9 африканских, 3 североамериканских и южноамериканских стран (Савотиков, Сметник, 1995; Smith еt al., 1997).

Естественное распространение картофельной нематоды происходит очень медленно - личинки нематоды второго возраста могут передвигаться в почве только на незначительное расстояние (до 1 м), отыскивая корни восприимчивых растений. Основной путь распространения патогена – заражённая цистами нематоды почва. Цисты могут распространяться с клубнями картофеля, корнеплодами, луковицами, посадочным материалом плодовых и декоративных культур, рассадой и другими растениями, выращенными в заражённой нематодой почве. Цисты могут переноситься с заражённой почвой, приставшей к таре, сельхозинвентарю, ногам людей и животных, транспортным средствам, а также талыми водами.

G. rostochiensis сохраняется в почве в стадии цисты, наполненной яйцами. Весной, при наступлении благоприятных условий - температуры и влажности, а также под воздействием веществ, выделяемых корнями картофеля, из яиц в почву выходят инвазионные личинки 2-го возраста, которые проникают в корни восприимчивых растений. Максимальный выход личинок из цист наблюдается в период роста картофеля. Цикл развития G.

rostochiensis происходит в корнях растения-хозяина. Проникнув в корень, личинки теряют подвижность, питаются содержимым клеток и в течение вегетации проходят три стадии развития. В конце четвертой стадии из личинок образуются самки и самцы.

В процессе развития самка разбухает и, порвав эпидермис корня, появляется на его поверхности. Самцы имеют червеобразную форму тела, выходят в почву, отыскивают и оплодотворяют самок. Самки, продолжая оставаться на корнях, ещё больше разбухают, продуцируя яйца. На определённом этапе развития внутренние органы самки отмирают и она превращается в цисту. В начале цикла, при появлении на поверхности корней растений, самки G. rostochiensis имеют белый цвет, в процессе же развития они постепенно желтеют, приобретая золотисто-оранжевую окраску, а затем, превращаясь в цисты, становятся коричневыми или тёмно-бурыми (Ефременко и др., 1988; Шестеперов, Балаев, 1988; Шестеперов, 1989;

Буторина и др., 2006; Stelter, 1971; Jones, Jones, 1974; Stone, 1975; CABI, 1999). В средней полосе России золотистая стадия наблюдается с конца июля до середины сентября. Ко времени уборки картофеля созревшие цисты легко стряхиваются с корней и попадают в пахотный слой, но могут проникнуть и в более глубокие слои почвы.

Продолжительность развития одной генерации G. rostochiensis зависит от температуры, влажности почвы, сроков посадки картофеля и других факторов и составляет примерно 45-65 дней (Кирьянова, 1963; Подгаєцький, Мірошник, 1995; Шестеперов, 2006). В течение года в условиях РФ картофельная нематода даёт одно поколение, однако при благоприятных условиях может развиться и вторая генерация. В лабораторных условиях можно получить до 4-х генераций патогена в год. В многолетних очагах заражения через 2-3 недели после посадки картофеля плотность популяции инвазионных личинок может достигать 100 млн. особей на 1 м поля до глубины 40 см, а в отдельных случаях и до 70 см. Цисты с вирулентными инвазионными личинками в отсутствии растения-хозяина сохраняются в почве до 8-9 лет (Кирьянова, Кралль, 1971; Деккер, 1972). Единичные жизнеспособные личинки G. rostochiensis могут сохраняться в почве и более продолжительное время - до 12 и более лет (Воронкова и др., 1986;

Шестеперов, Савотиков, 1995; Stefan еt al., 2000; Zouhar, Gaar, 2003).

Первые признаки поражения растений золотистой картофельной нематодой можно наблюдать через 3-4 недели после появления всходов картофеля. Поражённые нематодой растения отстают в росте и образуют меньшее количество стеблей, чем здоровые растения. Листья растений начинают преждевременно желтеть - хлороз начинается с нижних листьев, затем распространяется на верхние и постепенно охватывает весь куст (рис.

1). При сильном поражении растения образуют массу мелких корней для получения питательных веществ и воды для своего развития (так называемая «бородатость» корневой системы).

Рис. 1. Поражения золотистой картофельной нематодой растений картофеля:

а - поражённые нематодой растения восприимчивого сорта в ряду устойчивых к патогену сортов;

б - цисты нематоды G. rostochiensis на корнях картофеля При неблагоприятных климатических и почвенных условиях (засуха, низкое плодородие почвы), а также сильном поражении G. rostochiensis растения могут погибнуть.

Проявление признаков поражения растений золотистой картофельной нематодой и её вредоносность определяются в первую очередь степенью заражённости почвы патогеном (числом жизнеспособных личинок и яиц в 100 см почвы). Они также зависят от степени устойчивости возделываемых сортов картофеля, агрессивности географической популяции и агрометеорологических условий. Важнейшими факторами, влияющими на развитие и размножение нематоды, являются температура, влажность и механический состав почвы. Наиболее благоприятные условия для выхода личинок G. rostochiensis из цист складываются при температуре почвы 15- С и 70-80% полной полевой влагоёмкости в условиях слабощелочных почв при рН 6 (Деккер, 1972; Ефременко и др., 1988; Шестеперов, Комков, 1989;

Шестеперов, Савотиков, 1995; Шестеперов, 2006; Robinson et al., 1987; Smith еt al., 1997; Marks, Brodie, 1998).

Золотистая картофельная нематода в своем развитии проходит стадии яйца, личинки (четыре возраста) и взрослых особей - самцов или самок (рис.

2). Женские особи имеют также стадию цисты (отмершие самки с яйцами и личинками). Цисты G. rostochiensis в зависимости от условий питания и развития могут содержать от 50 до 600 яиц с личинками.

Цисты G. rostochiensis шаровидной, иногда грушевидной формы с вытянутым головным концом. Задний конец тела обязательно закруглён.

Средний размер цисты 0,5-0,8 мм (до 1 мм). На заднем конце тела взрослой самки (и цисты) имеются вульва и анус. Вокруг них образуется характерный рисунок из кутикулярных бороздок, так называемая анально-вульварная, или перинеальная область, которую используют для определения видовой принадлежности цистообразующих нематод. У G. rostochiensis и близкому к ней виду Globodera pallida анус в виде поры, от которой часто отходят две складки кутикулы, образующие цифру V.

Яйцо G. rostochiensis имеет длину в среднем 0,1 мм и ширину 0,045 мм.

В яйце находится сложенная в 4 раза личинка нематоды.

После линьки из яйца выходит подвижная инвазионная личинка второй стадии длиной 0,4-0,5 мм.

Самцы бесцветные, подвижные, червеобразной формы, длиной 0,9-1, мм и шириной 0,031-0,046 мм (Ефременко и др., 1988; Савотиков, Сметник, 1995; Ермакова и др., 2004; Шестеперов, Савотиков, 1995; Левченко, Квашина, 2006; Golden, Ellington, 1972; Stone, 1973, 1975; Potoek, 1992;

Brzeski, 1998; Stanelis, 2002).

Рис. 2. Фазы развития золотистой картофельной нематоды A - личинка II-го возраста; B - головной конец личинки II-го возраста;

C - половозрелый самец; D - головной конец половозрелого самца;

E - молодая самка; F - продольный разрез стенки цисты Паразитические фитонематоды характеризуются высокой биологической пластичностью. У G. rostochiensis выявлено пять патотипов - Ro1 - Ro5 по международной классификации (Сметник и др., 1984; Ефременко и др., 1988;

Stone, 1973; Kort et al., 1974, 1977; Ross, 1986; Zouhar, Gaar, 2003). Патотипы характеризуются различной способностью к размножению на определённых вегетативных клонах картофеля, что позволяет использовать их гибриды для селекции. Например, большинство обычно выращиваемых устойчивых сортов картофеля имеют ген устойчивости Н1, полученный от клона S.

tuberosum subsp. andigena, что обеспечивает устойчивость только к патотипу Ro1 G. rostochiensis.

Другие патотипы G. rostochiensis показывают различную способность к размножению на разных сортах картофеля (Mugniery et al., 1989).

Общепризнанная международная классификация патотипов включает в основном патотипы, распространённые в Европе (и распространившиеся оттуда). Эта классификация неприменима для идентификации патотипов Южной Америки (Kort et al., 1977). Предполагается, что здесь присутствуют патотипы, которые никогда не завозились из Андского региона (Canto-Saenz, Mayer de Scurrah, 1978).

На территории России золотистая картофельная нематода представлена неагрессивным патотипом Ro1, в борьбе с которым могут применяться все намотодоустойчивые сорта картофеля (Буторина и др., 2006).

Диагностика, основанная лишь на изучении симптомов, проявляющихся на растениях, не может служить надёжным доказательством распространения именно нематоды G. rostochiensis, так как похожие симптомы могут быть вызваны и другими причинами.

Во время вегетации проводится осмотр корней растения-хозяина для обнаружения самок нематоды. Взрослые самки и цисты видны невооружённым глазом. Видовая идентификация возможна при наблюдении за окраской самок на определённой стадии развития: у G. rostochiensis она изменяется от белой до оранжево-жёлтой (Ефременко и др., 1988;

Шестеперов, Савотиков, 1995; Воловик и др., 1995; Матвеева, 2004).

Для выявления золотистой картофельной нематоды G. rostochiensis проводят отбор и анализ почвенных образцов. При обнаружении цист нематод проводят их идентификацию.

Вид G. rostochiensis отличается от других видов паразитических нематод рода Globodera и рода Heterodera по ряду морфологических признаков размерам и строению яиц, личинок, цист. Точную идентификацию вида даёт метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) (Савотиков, Сметник, 1995;

Ермакова и др., 2004; Коржук и др., 2005; Яковлева, Дьяченко, 2008;

Шемякина, 2009а, б; Завриев и др., 2008; СТО ВНИИКР 6.001-2010, 2010;

Marks, Brodie, 1998; Stanelis, 2002; Zouhar, Gaar, 2003; EPPO Standards PM 7/40 (1)., 2004).

Известно, что независимо от устойчивости сортообразцов картофеля к нематоде, корни растений выделяют вещества, стимулирующие выход личинок нематоды из цист. Под действием этих веществ личинки проникают в ткани корней растений как восприимчивых, так и устойчивых форм. В тканях восприимчивых растений особи паразита проходят полный цикл развития, а в тканях устойчивых – гибнут (в первую очередь самки). При этом установлено, что в корнях устойчивых растений проходят полный цикл развития 11,9 % проникших личинок, в корнях восприимчивых – 96,1 %. В результате гибели самок искусственно смещается численность полов: на долю самцов приходится 97,7 % живых особей (Stelter, 1963).

В настоящее время различают три вида устойчивости сортообразцов к картофельной нематоде: сверхчувствительность, полевую устойчивость и толерантность.

Сверхчувствительность – это способность клеток растений к образованию некрозов в результате внедрения личинок нематоды (Кучумов, Ефременко, 1965; Склярова, Логинов, 1986; Brown, 1970). В зоне внедрения гельминта образуется группа некротических клеток, изолирующих паразита от питательной среды, в результате чего нематоды гибнут. На наружной поверхности корней сверхчувствительных форм картофеля цисты не образуются или появляются в очень небольшом количестве. Данный тип устойчивости характерен для гибридов картофеля, полученных в результате скрещиваний сортов с устойчивыми формами S. аndigenum (Vidner, 1970).

Такая устойчивость к патотипу А нематоды контролируется доминантным геном H1, подавляющим образование цист до минимума (Ross, 1962).

Сверхчувствительная устойчивость к другим патотипам нематоды обеспечивается геном H2, найденным у S. multidissectum, генами Fa и Fb – у S.

spegazzinii, генами V1, V2, V3, V4 – у S. vernei, О1 и О2 – у S. oplocense, геном К – у S. kurtzianum. Каждый из этих генов контролирует устойчивость к одному патотипу нематоды (Dunnett, 1961; Ross, 1962; Parott, Trudgill, 1970;

Sztangret-Wisniewska, 2007).

Механизм полевой устойчивости сортов картофеля к нематоде еще недостаточно ясен. Несомненной является способность растений замедлять или даже полностью подавлять развитие патогена. Сорта картофеля, обладающие полевой устойчивостью, нормально растут на зараженных участках, на их корнях образуется мало цист. Такой тип устойчивости характерен для многих южноамериканских сортообразцов картофеля и обеспечивается полигенами. Полигенная устойчивость ко всем известным патотипам нематоды обнаруживается у S. spegazzinii (S. famatinae), S. vernei (S. ballsii), S. oplocense (Ross, Huijsman, 1969; Howard, Fuller, 1971).

К особому типу устойчивости относится толерантность. Растения толерантных сортов картофеля способны нормально развиваться на зараженных участках, не обнаруживая внешних признаков повреждения нематодой, хотя на корнях таких растений образуется множество цист. В определенной степени толерантность обуславливается некоторыми анатомическими и физиологическими особенностями растений: хорошей регенерацией поврежденных тканей, активным образованием новых корней взамен поврежденных, пониженной поражаемостью поврежденных тканей гнилостными процессами и др. (Иванченко, Иванченко, 1970; Lauenstein, 1998).

Толерантностью отличаются сорта Multa, Fortuna и Panther. Некоторые исследователи считают перспективной селекцию толерантных сортов (Huijsman et al., 1969).

При возделывании картофеля на больших площадях экономически оправданным является сочетание устойчивых и толерантных сортов, которые дают достаточно высокие урожаи на зараженных участках и одновременно очищают почву от нематоды. В настоящее время для полного перехода на выращивание только нематодоустойчивых сортов картофеля в сельскохозяйственных предприятиях и индивидуальном секторе пока еще отсутствует необходимое количество семенного материала.

По типу устойчивости большинство выявленных до сего времени сортообразцов характеризуются, по-видимому, сверхчувствительностью.

Личинки проникают в корни растений, но в дальнейшем клетки, контактирующие с личинками, отмирают. Личинки нематоды не получают возможности нормально питаться и через некоторое время погибают, в результате чего на наружной поверхности корневой системы цисты не появляются, или их количество крайне незначительно (Коршунов, 2003;

Симаков и др., 2006а; Симаков и др., 2006в; Lauenstein, 1998).

1.3. Генетические аспекты наследования нематодоустойчивости При исследовании вида S. tuberosum в его пределах не было обнаружено устойчивых к нематоде форм, свидетельствующее о том, что все представленные на данный момент сорта происходят от межвидовых скрещиваний с участием диких видов (Альсмик, 1986; Денисюк и др., 2007).

Со времен исследований Эленби (Ellenby, 1946; 1948), выделившего среди форм S. andigenum устойчивый образец С.Р.С. 1673, селекция на устойчивость к картофельной нематоде развернулась преимущественно на основе использования данного вида. Большим достоинством использования S. andigenum являлась хорошая скрещиваемость его с S. tuberosum и высокая вероятность быстро, уже после одного – двух скрещиваний с S. tuberosum, отобрать в гибридных семьях формы с комплексом хозяйственно-ценных признаков. Помимо С.Р.С. 1673, в скрещивания были вовлечены, хотя и в меньшей степени, другие образцы – С.Р.С. 1595, 1685, 1690 и (Незаконова, 2003; Ellenby, 1954, 1955). Следует подчеркнуть, что почти все нематодоустойчивые сорта происходят от S. andigenum и S. vernei (Склярова, Логинов, 1986; Будин, Соболева, 1987; Костина и др., 1987; Морозова, 1987).

Это же потВердил и анализ генеалогии этих сортов (Киру, 2012). Кстати, генеалогия сортов рекомендована в качестве метода выделения исходного материала для заданных целей селекции (Костина и др., 2011).

Известно, что устойчивые формы S. andigenum так же, как и восприимчивые сорта, выделяли вещества, стимулирующие вылупление личинок из цист. Более того, Tоксопеуз и Хьюзман (Toxopeus, 1953;

Toxopeus, Huijsman, 1953; Huijsman, 1955) установили, что устойчивость S.

andigenum определяется одним доминантным геном Н1.

В результате вовлечения S. andigenum в скрещивания в разных странах был получен ряд сортов, отличающихся устойчивостью к нематоде.

Практически одновременно появились сообщения, свидетельствующие о генетической вариабильности картофельной нематоды, в частности, после испытания устойчивых образцов в Перу (Huijsman, 1956; 1957). В то же время, Даннет (Dunnett, 1955) установил, что в Шотландии некоторые популяции паразита могут сильно размножаться на корнях устойчивых сортов, происходящих от скрещивания с образцом С.Р.С. 1673. Эти агрессивные популяции получили обозначение АВ, в отличие от обычных – А, которые не могли размножаться на устойчивых гибридах S. аndigenum.

Позднее популяции АВ были найдены также в Нидерландах (Huijsman, 1964).

Исследования Корта (Kort, 1962) показали, что из 549 полевых популяций, собранных в Нидерландах, 24% относились к АВ, а в некоторых северных районах таких популяций было более 50%. В это же время, более вирулентные популяции были обнаружены в ряде европейских стран. В различных местностях Норвегии были найдены ABCDE – популяции картофельной нематоды, но частота встречаемости таких вирулентных рас составляла лишь 1,8%. Таким образом, вполне очевидно, что ген Н1, найденный у ряда форм S. andigenum, обусловливает устойчивость лишь к некоторым биотипам нематоды (Букасов, Камераз, 1972).

В дальнейшем устойчивость к различным по вирулентности биотипам нематоды была установлена среди диких видов картофеля. В частности, Ротхакер и Стельтер (Rothacker, Stelter, 1957) установили, что устойчивость S. vernei полигенная. Позднее Ротхакер (Rothacker, 1959) предположил, что у этого вида имеются 2 гена устойчивости. В своих исследованиях Гоффарт и Росс (Goffart, Ross, 1954) отмечали высокую устойчивость к нематоде у S.

vernei, S. venturii, S. spegazzinii и подчеркивали, что устойчивость S. vernei полигенная, а S. spegazzinii моногенная. В более позднем сообщении Росс (Ross, 1962) подтвердил наличие у последнего вида, который он считал идентичным S. famatinae, двух независимых генов устойчивости Fa и Fb.

Даннет (Dunnett, 1955) полагал, что S. gourlayi, S. spegazzinii, S.kurtzianum и S. maglia сходны с S. andigenum в устойчивости к обычному биотипу (А), а S. megistacrolobus и S. infundibuliforme устойчивы к биотипу B, но восприимчивы к биотипу А. S. sanctae rosae и S. vernei устойчивы к обоим биотипам. В то же время, недостатком S. vernei является его неспособность в должной степени стимулировать выход личинок.

Н.П. Склярова и И.Я. Логинов (1986) сообщают о том, что источниками устойчивости против цистообразующих нематод являются дикие формы S. andigenum, S. vernei, S. multidemissum, S. spegazzinii, S. sanctae rosae. Устойчивость этих видов контролируется доминантными генами и полигенами.

Два гена устойчивости S. sanctae rosae предположительно доминантны.

Один из них по своему действию не отличим от Н2 S. multidissectum (устойчив к биотипу В), а другой обусловливает устойчивость типа S.

andigenum, хотя и в меньшей степени (Hawkes, Hjerting, 1969). В тоже время, некоторые авторы juzepczukii по устойчивости к нематоде имеет сходную реакцию с S.

multidissectum (Cole, Howard, 1962).

По данным Росса (Ross, 1966), устойчивость S. spegazzinii хорошо передавалась потомству и после 7–кратных повторных скрещиваний этого вида с S. tuberosum. Несколько ранее подчеркивалось наличие больших различий по степени устойчивости гибридов происходящих от различных образцов S. spegazzinii по той причине, что устойчивость этого вида носит промежуточный характер по сравнению с устойчивостью S. vernei и S.

andigenum (Jones, Pawelska, 1963).

Американские исследователи, изучая устойчивость к биотипу нематоды из Лонг Айленд (США) одного клона S. bukasovii (S. neohawkesii) и двух клонов S. spegazzinii, пришли к заключению, что устойчивость каждого из них обусловлена единичным доминантным геном (Momeni et al., 1969).

Это же было выявлено в отношении генов, открытых Даннетт и Росс у S.

multidissectum и S. spegazzinii (Букасов, Камераз, 1972).

Совсем недавно Паал с соавторами (Рааl et al., 2004) клонировали ген Gro 1 для передачи устойчивости к G. rostochiensis от S. spegazzinii. Позднее этот ген был введен в геном восприимчивого сорта Desiree, вследствие чего приобрел устойчивость к патотипу Rо 1 (Bradshaw et al., 2006). Данный сорт обладает высокой степенью наследования продуктивности, поэтому при использовании его в качестве одной из родительских форм было создано порядка 40 новых сортов картофеля (Киру и др., 2012).

В своих исследованиях Даннетт, Хьюзман и Росс пришли к заключению, что в пределах трех видов: S. spegazzinii, S. oplocense (S.

cajamarcense), S. vernei могут быть выделены образцы, устойчивые ко всем 11 исследованным ими популяциям нематоды (цит. по Букасову и Камеразу, 1972).

Наиболее убедительно этот вывод был подтвержден серией изысканий Росса и Хьюзмана (Ross, Huijsman, 1969). Устойчивыми к 9 популяциям нематоды оказался S. andreanum, к 8 – S. sparsipilum, к 6 – S. sanctae rosae.

Согласно же данным Десмука и Вайшера (Deshmukh, Weischer, 1970), при исследовании устойчивости к трем различным популяциям нематоды S.

sparsipilum и S. boliviense оказались высокоустойчивыми к ним; S. vernei и S.

brevicaule характеризовались высокой устойчивостью, но не ко всем популяциям (к некоторым устойчивость средняя); средняя устойчивость к некоторым популяциям была свойственна также S. megistacrolobum и S.

berthaultii.

поражаемыми сортами S. tuberosum в гибридах, в том числе и в беккроссах, было установлено ясное менделевское расщепление по устойчивости.

Устойчивость полностью или, по крайней мере, в большинстве случаев, определяется доминантными генами, каждый из которых обусловливает устойчивость к определенным биотипам.

Согласно данным ряда исследователей (Ross, 1966; Barone et al., 1990;

Bradshaw, Mackay, 1998; Sztangret-Wisniewska, 2007), у разных видов картофеля имеются гены одинакового спектра действия в отношении различных биотипов нематоды. Так, гены H1 S. andigenum C.P.C. 1673 и Fa S.

spegazzinii действенны лишь против наиболее распространенного биотипа А.

Идентичны гены Fb обусловливают устойчивость к биотипу А, к биотипам АВ и некоторым другим и, по – видимому, идентичны генам H2 S. multidissectum и V3 S. vernei.

Кроме вышеуказанных, авторы выделяют также гены: К у S. kurtzianum, обусловливающий устойчивость к А, АВ и некоторым другим; V4 – у S.

vernei, определяющий устойчивость к некоторым биотипам, но не к А и АВ;

O2 – у S. oplocense, обусловливающий устойчивость по меньшей мере к различным популяциям, но не дающий защиты против обычного биотипа А.

Таким образом, все идентифицированные до сего времени гены действенны лишь против определенных биотипов патогена. Пока с достоверностью не установлены гены, которые бы обусловливали устойчивость ко всем биотипам. Однако не исключена возможность обнаружения таких генов у некоторых форм. Широкий спектр устойчивости S. spegazzinii, S. oplocense и S. vernei, по – видимому, является результатом суммарного действия нескольких доминантных генов, каждый из которых обусловливает устойчивость к определенному биотипу нематоды (Букасов, Камераз, 1972).

Росс и Хьюзман (Ross, Huijsman, 1969) различают по вирулентности группы биотипов картофельной нематоды: биотипы А – не могут размножаться на устойчивых образцах S. andigenum, обладающих геном H1 и их производных; биотипы АВ – могут размножаться на S. andigenum (Н1) и его гибридах, но не могут размножаться ни на гибриде S. kurtzianum S.

tuberosum (Вагенинген), ни на гибриде S. vernei S. tuberosum3 (Гросс – Люзевитц 58. 1642/4); биотипы АВС – могут размножаться на S. andigenum (Н1) и его производных и на гибриде S. kurtzianum S. tuberosum (Вагенинген), но не на гибриде S. vernei S. tuberosum3 (Гросс – Люзевитц 58. 1642/4); биотипы ABCD – размножаются на всех упомянутых выше дифференциаторах.

Стельтер (Stelter, 1971) изучал расы картофельной нематоды, происходящие из Англии, Шотландии, Нидерландов, ГДР и выявил ареалы распространения рас А, В и Е. Для дифференциации этих рас он пользовался видами: S. tuberosum (поражается всеми расами), S. andigenum (поражается В и Е, но не А), S. multidissectum (поражается А и Е, но не В).

Если популяции G. rostochiensis классифицировать довольно легко, то дифференциация патотипов G. pallida базируется главным образом на гибриде-беккроссе S. vernei 62.33.33 (Kort et al., 1974; 1977). Реакция этого клона на разные популяции нематоды не выражена и несопоставима с реакциями других дифференциаторов.

Длительное выращивание Ro 1-устойчивых сортов на полях, зараженных смесью патотипов Ro 1 и Ра, вызывает изменения в составе этой смеси (Jones, 1980). Существующая система ген-на-ген становится предметом споров (Turner et al., 1983; Caligari, Phillips, 1984). Ее трудно принять, если, как в случае с устойчивостью к нематодам, малые гены в значительной степени влияют на эффект главных генов (Росс, 1989).

Так, например, золотистая картофельная нематода встречается на картофельных полях в Венгрии уже более двадцати лет и до 2000 года сообщалось только о G. rostochiensis. Тем не менее, в 2001 году три окрестности в графстве Пест оказались зараженными Globodera pallida. Это было первое официальное сообщение о G. pallida в Венгрии. Два вида были обнаружены вместе на пяти полях, не смешанных популяций найдено не было (Palkovics, 2003).

Следует отметить, что широко используемый ген Н1 от образца из коллекции СРС (СРС 1673) серии Andigena остается эффективным против Globodera rostochiensis в Англии, потому что Rо 1 все еще является главным патотипом, но широкое применение сортов c такой устойчивостью стало одной из причин распространения Globodera pallida (Bradshaw, Ramsay, 2005).

Кроме патотипа Rol в зарубежных странах выявлены патотипы золотистой картофельной нематоды Ro2, Ro3, Ro 4 и Ro5, а также близкий к G.

rostochiensis вид - бледная картофельная нематода G. pallida с патотипами Pal, Ра2, Ра3. Оба вида этих цистообразующих нематод существуют в Европе в смешанных популяциях, а преобладание бледной нематоды связывают с возделыванием сортов, устойчивых к золотистой. В данном случае имеет место пресс резистентного растения, селектирующего популяцию другого близкородственного вида (Васютин, Сметник, 1999).

По сообщению И.Н. Ананьевой (2005) до настоящего времени очагов G.

pallida в Беларуси не обнаружено, но полученны данные, указывающие на наличие патотипа Ro2 в лизиметрах карантинного стационара Института защиты растений, имеющего 40-летний период использования ЗКН в иммунологических исследованиях. Полагается, что микроэволюционные изменения в популяции золотистой картофельной нематоды лизиметров карантинного стационара могли произойти под селектирующим давлением нематодоустойчивых сортов (Жукова и др., 2007).

Следует подчеркнуть, что появление новых патотипов едва ли играет важную роль с точки зрения производства, так как применение нематицидов, севообороты и сравнительно ограниченное расселение нематод (по сравнению с грибами) являются факторами, сдерживающими ускорение этого процесса. Тем не менее, комбинированная устойчивость к цистообразующей нематоде в геноме сорта – одна из наиболее важных целей в селекции картофеля. Характерно, что голландские и немецкие селекционеры с середины 70-х годов прошлого столетия включают устойчивые к нематоде родительские формы в программы скрещиваний (Росс, 1989).

1.4. Селекция на устойчивость к золотистой цистообразующей Генетической базой для выведения сортов картофеля, устойчивых к вредителям и болезням, служат дикие и культурные виды картофеля. Однако в современной селекции использована лишь небольшая часть генофонда клубнеобразующих видов рода Solanum. По сообщению Е.В. Рогозиной с сотрудниками (2008a), в настоящее время накоплен значительный объем информации об иммунологических, технологических, адаптивных свойствах диких и культурных сородичей картофеля. Сведения о потенциальной селекционной ценности различных видов картофеля представлены в трудах крупнейших ученых - соланологов Д.Корелла, С.М.Букасова, К.Очоа, Д.Хокса. Сформирован банк данных на основе крупнейшей мировой коллекции картофеля – Inter-genebank Potato Database (IPD), который насчитывает 8700 образцов, относящихся к 195 видам. Результаты оценки образцов диких и культурных видов регулярно публикуются в соответствующих каталогах (Bradshaw et al., 2006).

В селекционных учреждениях разных стран создано уже более сортов картофеля, устойчивых к данному паразиту: Германии – 240 сортов, Нидерландах – 182, Польше – 40, Англии – 24, Беларуси – 40, России – 19, Чехии – 17, Литве – 5 и Украине – 4 (Киру и др., 2007,).

В настоящее время проблема выведения нематодоустойчивых сортов картофеля в России стоит очень остро и является одним из приоритетных направлений отечественной селекции (Косарева, 2008). Госреестр селекционных достижений РФ в 2011 году насчитывал 133 сорта устойчивых к картофельной нематоде, из которых российских – 38, иностранных 95. Причем, за период 2006-2011 гг. в Государственный Реестр внесено 18 устойчивых к картофельной нематоде отечественных сортов и иностранных. Пока еще незначительное количество нематодоустойчивых сортов отечественной селекции объясняется тем, что опасность паразита для картофелеводства России возникла значительно позднее, чем в странах Западной Европы (Склярова, 2012).

нематодоустойчивых сортов обусловливается несколькими причинами.

Прежде всего, это связано с тем, что в последние годы значительно возросли запросы производителей картофеля в отношении столовых сортов раннего срока созревания интенсивного типа с хорошими вкусовыми качествами, приспособленных к механизированному возделыванию, способных активно реагировать на высокие дозы удобрений и продуктивно использовать возможности мелиорации. Пригодность же сортов к механизированному возделыванию определяется рядом особенностей, главнейшими из которых являются: дружность всходов, интенсивность роста ботвы, вертикальные расположение невысоких стеблей, компактность гнезда, округло-овальная форма клубней, устойчивость их к механическим повреждениям, способность к быстрому заживлению повреждений, устойчивость к заболеваниям.

Необходимость выведения новых нематодоустойчивых сортов обусловливается также возрастанием вирулентности паразита. В частности, при большой плотности патогена (20 – 25 тыс. личинок на 100 см3 почвы) или продолжительном выращивании устойчивых сортов на зараженном фоне (свыше 4 лет) появляются более агрессивные патотипы нематоды, в результате чего устойчивые изначально сорта становятся поражаемыми (Бойко, 1973; Гладкая, 1974; Камераз, Понин, 1974; Trudgill, Parott, 1973).

Поэтому для поддержания высокого уровня иммунитета сортов необходима постоянная селекционная работа, осуществляемая на основе обширного исходного материала высокоустойчивых форм картофеля, выделенных из многих диких видов, а также новых сортов, устойчивых к одному или нескольким патотипам нематоды (Букасов, Камераз, 1959; Буяускас, Чапене, 1973; Воловик, Шмыгля, 1974; Камераз, Понин, 1974; Бойко и др., 1976;

Маковская, Житлова, 1990; Костина и др., 2008).

В частности, с помощью комбинированной селекции на основе устойчивости S.andigenum создаются популяции, в которых проводится отбор гибридов с комплексом хозяйственно-ценых признаков и устойчивостью к патотипу Rol Globodera rostochiensis. Причем, наибольшее число устойчивых форм наблюдается при скрещивании между собой дуплексных или триплексных форм. Определенную селекционную ценность представляют также трехвидовые тетраплоидные гибриды с участием S.chanoense, S.vernei и S.tuberosum (Яшина, 1986; Петухов, Мусин, 2001;

Симаков и др., 2006б; Rousselle-Bourgeois, Mugniery, 1995).

Для эффективного решения проблемы созданы новые источники и доноры устойчивости картофеля к нематоде Globodera rostochiensis Woll.

патотип Rol. Среди источников клоны гибридов F1, полученные в результате скрещивания диких видов Solarium alandiae Card., S. doddsii Corr., S. okadae Hawkes et Hjerting, S. abancayense Ochoa, S. ambosinum Ochoa, S. berthaultii Hawkes, S. chacoense Bitt., S. gandarillasii Card и культурного картофеля, имеющих комплекс ценных для селекции признаков. У первых трех устойчивость к нематоде обнаружена впервые в мире, у остальных впервые в России. Кроме того, устойчивые к Ro1 формы выделены в потомстве S. famatinae, S. vidaurrei. В качестве донора предложен сложный многовидовой гибрид (99-6-6), который характеризуется скороспелостью, хорошим вкусом, средним содержанием крахмала в клубнях и устойчивостью к вирусу Y (Рогозина и др., 2008б, 2011; Рогозина, 2012).

При комбинировании устойчивости к картофельной нематоде с устойчивостью к вирусам и фитофторозу целесообразно проводить исследования на диплоидном уровне, так как тетрасомное наследование усложняет селекционную программу. В частности, метод моногаплоидов, полученных андрогенетическим путем, весьма перспективен при использовании в селекции дикого диплоидного вида S.gourlayi, обладающего устойчивостью к G.pallida и вирусу М (Камераз и др., 1973).

Вовлечение в гибридизацию диких видов картофеля для расширения генофонда вновь выводимых сортов особенно актуально в связи с тем, что широкое распространение сортов с устойчивостью к одному патотипу Rol может привести к появлению новых рас нематоды на территории нашей страны (Склярова, Логинов, 1986).

Учитывая существенное снижение уровня карантинного контроля за распространением картофельной нематоды в России, проблема создания нематодоустойчивых сортов значительно обострилась. До сих пор распространен только патотип Rol ЗКН, однако, учитывая, что в Европе распространены и другие патотипы, вероятность их завоза в нашу страну (Ro2, Ro3, Ro4, Ro5) довольно велика. Поэтому селекционные программы должны предусматривать использование в гибридизации не только источников устойчивости к патотипу Rol, но и исходный материал, обладающий устойчивостью как к более агрессивным патотипам G.rostochiensis, так и другого вида Globodera - G.pallida (Pal, Pa2, РаЗ). В качестве такого исходного материала рекомендуются сортообразцы, которые максимально передают потомству не только гены устойчивости к нескольким патотипам, но и такие хозяйственно-ценные признаки как продуктивность, скороспелость, содержание сухого вещества, вкусовые качества и устойчивость к другим патогенам. Среди них (1) сорта, устойчивые к патотипу Rol,2,3 - Allure, Amalfy, Belita, Cordia, Liseta, Mara, Platina, Producent, Red Scarlett, Vebeca, Veenster; (2) к Rol,2,3,4 - Amera, Elkana; (3) к Rol,3,5 - Roeslau; (4) к Rol,4,5 - Esta; (5) к Rol,5 - Lyra, Wega; (6) к Rol,2,3,5 - Fox, Hilta, Ute; (7) к Rol-5 - Aiko, Arnika, Franzi, Miranda, Ponto; (8) к Rol,2,4,5 - Turbo и др.

Особый интерес представляют сорта, устойчивые к двум видам нематоды G.

rostochiensis и G. pallida: Rol, Pa2 - Maritima, Ramos; Rol, РаЗ - Drop; Rol, Pa 1,3 - Vantage; Rol,5, Pa2 - Heidrun; Rol,2,5, Pa2 - Benol; RoU,4,Pa2 Danva; Rol-3, Pa2 - Karida, Karnico, Pansta; Rol-3, Pa2,3 -Kantara; RoM, Pa - Atrela, Elles, Producent, Promesse, Sante; Rol,2,3,5,Pa2 - Tanja; Rol-5,Pa 2 Darwina, Proton (Киру и др., 2012).

необходимо предусматривать как применение специфических приемов селекции, обеспечивающих устойчивость к картофельной нематоде, так и общих принципов селекционной работы, направленных на создание хозяйственно-ценных форм.

К числу специфических приемов селекции на нематодоустойчивость, прежде всего, относится использование соответствующего исходного материала (Назаренко, Бойко, 1972; Чапене, Буяускас, 1973; Huijsman, 1955;

нематодоустойчивости, как правило, являются резистентные формы диких и примитивных культурных видов картофеля (Weischer, 1968; Zadina, 1971).

Положительной стороной межвидовой гибридизации является возможность использования большого разнообразия устойчивых форм, имеющих широкий спектр ценных генов (Пантюхина, 1973; Вавилова, Житлова, 1974).

селекционного процесса и необходимостью увеличения объема работы. Для «облагораживания» межвидовых гибридов комплексом хозяйственно-ценных признаков проводят многократные скрещивания гибридных форм с селекционными сортами (беккроссирование) (Камераз, Понин, 1974).

Более быстрым путем выведения нематодоустойчивых сортов является межсортовая гибридизация (Камераз, 1967). В настоящее время известен целый ряд нематодоустойчивых сортов, которые могут служить хорошим исходным материалом для дальнейшей селекции. При этом сокращается время выведения новых сортов, ускоряется селекционный процесс. Однако при межсортовой гибридизации уменьшаются возможности использования всего многообразия генов устойчивости. В связи с этим наиболее рациональным путем современной селекции надо считать одновременное использование положительных сторон межвидовой и межсортовой гибридизации в их рациональном сочетании (Яшина, 1986; Склярова, Логинов, 1986; Симаков и др., 2006а; Симаков и др., 2006в).

Учитывая данное обстоятельство, создание нематодоустойчивых сортов невозможно без экспресс–оценки резистентности к ЗКН нового гибридного материала различного генетического происхождения с использованием современных эффективных методов, позволяющих осуществлять успешную селекционную работу в этом направлении. При этом обязательным спутником селекции, ее естественным продолжением является размножение селекционного материала – поддерживающая селекция, а затем оригинальное семеноводство. В процессе оригинального семеноводства нематодоустойчивых сортов серьезное внимание должно быть уделено сортовой чистоте, потому что присутствие даже небольшого количества примеси сортов, неустойчивых к картофельной нематоде, значительно снижает значение устойчивости к этому патогену.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2. ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ, МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И УСЛОВИЯ

ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ

В качестве родительских форм для гибридизации использовали сорта и гибриды картофеля различного генетического происхождения, предоставленные отделом генетики, лабораториями селекции и семеноводства ВНИИКХ и Пушкинской лабораторией ВИР (приложение 1).

Для определения уровня устойчивости к золотистой картофельной нематоде и дальнейшего вовлечения в гибридизацию в общей сложности было изучено 135 сортообразцов картофеля, в том числе:

26 дигаплоидов и диплоидных гибридов (5-1, 13-1, 14-1, 20-1, 21-2, 21-4, 23-1, 25-х, 27-2, 27-3, 27-4, 27-6, 28-1, 29-1, 29-2, 31-1, 31-3, 34-1, 34-2, 48-1, 48-3, 48-5, 48-10, 50-3, 303-1, 704-2);

34 межвидовых гибрида различной степени сложности, полученных с участием Solanum vernei, S. chacoense, S. demissum (Ке-31, 733-65, 807-11, 1275-5, 2323-26, 2505-30, 2512-14, 2513-5, 2513-53, 2513-54, 2513-57, 2513-60, 2551-8, 2597-14, 2597-16, 2607-92, 2607-94, 2607-95, 2607-99, 2607-102, 2608-12, 2608-15, 2619-30, 2619-31, 2619-49, 81.14/61, 88.16/20, 88.34/14, 90.30/3, 93.13-36, 93.13-213, 95.16-166, 96.5-7, 97.20-42);

75 сортов отечественной, белорусской и западно-европейской селекции (Аврора, Архидея, Атлант, Батя, Брянский деликатес, Василек, Гарант, Гусляр, Дар, Даренка, Дельфин, Дубрава, Живица, Жуковский ранний, Журавинка, Зарево, Здабытак, Колорит, Крепыш, Криница, Лазурит, Лилея, Лина, Лукьяновский, Любава, Малиновка, Наяда, Невский, Нида, Прамень, Сапрыкинский, Светлячок, Скарб, Снегирь, Табор, Талисман, Явар, Ягодка, Adora, Adretta, Arosa, Assia, Asterix, Ausonia, Concorde, Condor, Cordia, Corolle, Courage, Darwina, Early Rose, Franzi, Granola, Heidrun, Hilta, Krostar, Liu, Maestro, Miranda, Nicola, Nordlicht, Ponto, Producent, Proton, Puntila, Red Scarlett, Roko, Rosamunda, Rosanna, Roxy, Sante, Saturna, Utе, Velox, Victoria).

На основе результатов оценки устойчивости родительских форм к ЗНК планировали их включение в различные типы скрещивания: устойчивый x устойчивый, устойчивый x неустойчивый, неустойчивый x устойчивый.

При проведении исследований по изучаемому признаку использовали также гибридные семена, полученные в лаборатории селекции ВНИИКХ от скрещивания различных по устойчивости к ЗКН родительских форм (табл.

2.1.).

Таблица 2.1 – Происхождение гибридных семян п/п Кроме того, для идентификации новых нематодоустойчивых гибридов, а также с целью определения эффективности изучаемых типов скрещивания в направлении устойчивости к ЗКН оценивали одноклубневые гибриды популяций, выращенные из гибридных семян от скрещивания сортообразцов с разной степенью проявления изучаемого признака. Происхождение одноклубневых гибридных популяций представлено в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Происхождение одноклубневых гибридных популяций (гибриды I года) Продолжение таблицы 2. Родительские формы выращивали в условиях серой лесной почвы вегетационной площадки ВНИИКХ на однорядковых делянках по 10 клубней с площадью питания 70 х 70 см в двух или трех кратной повторности.

Посадку проводили во второй декаде мая. Клубни высаживали вручную в предварительно нарезанные гребни. В период вегетации проводили оценку сортообразцов по важнейшим хозяйственно-ценным признакам: характеру цветения (начало, продолжительность, интенсивность), устойчивости к основным патогенам, урожайности, крахмалистости и кулинарным качествам клубней согласно существующим методикам (Симаков и др., 2006в).

Гибридизацию родительских форм в оптимальных условиях регулируемого питания и полива осуществляли по следующим типам скрещивания: устойчивый x устойчивый, устойчивый x неустойчивый и неустойчивый x устойчивый. В качестве опылителей использовали, в основном, нематодоустойчивые сорта и гибриды, в зависимости от типов скрещивания.

Выращивание сеянцев проводили посевом гибридных семян в пластиковые кюветы в условиях весеннее-летней теплицы. В фазе 3- листочков растения пикировали в хорошо разрыхленную, выровненную почву открытого грунта в рядки по схеме 50 х 15 см. В период вегетации проводили рыхление и подкормку минеральными удобрениями, а также комплекс необходимых защитных мероприятий.

Посадку одноклубневых гибридов (гибридов I года) осуществляли в полевых условиях. Площадь питания 70 х 30 см, агротехника общеприннятая.

Уборку одноклубневых гибридов проводили вручную, в первой декаде августа. При отборе гибридов учитывали комплекс селекционно-ценных признаков: отсутствие тяжелых форм вирусных болезней по ботве, поражения клубней фитофторозом, ризоктониозом и паршой, а также форму клубней, глубину глазков, длину столонов, количество клубней в гнезде и их крупность. По результатам уборки в гибридных популяциях определяли частоту встречаемости гибридов с высокими показателями урожайности и наличия признака нематодоустойчивости. За границу отбора принимали уровень урожайности, на 25 % превышающий среднепопуляционный.

Дальнейшее изучение выделившихся по хозяйственно-ценным селекционного процесса. Гибриды с высокими показателями хозяйственноценных признаков в течение 3-х лет включали в основное и конкурсное испытания.

Гибридизацию исходных родительских форм, выращивание сеянцев, одноклубневых гибридов, гибридов II года, а также оценку новых генотипов по комплексу хозяйственно-ценных признаков проводили также по общепринятой методике (Симаков и др., 2006в).

Лабораторные испытания сортообразцов картофеля различного генетического происхождения на устойчивость к золотистой картофельной нематоде проводили в лаборатории Всероссийского пункта по испытанию устойчивости сортов и гибридов картофеля к раку и картофельной нематоде в соответствии с «Положением о порядке испытания картофеля на устойчивость к возбудителю рака картофеля (патотип I) и золотистой картофельной цистообразующей нематоде (патотип Ro I)» (1993) на основе «Методических указаний по испытанию сортов и гибридов картофеля на устойчивость к золотистой картофельной цистообразующей нематоде»

(Положение, 1985; Лабораторные испытания, 2011) и усовершенствованного сортообразцов картофеля на устойчивость к золотистой картофельной нематоде в лабораторных испытаниях» (Симаков и др., 2006а).

Лабораторные испытания сортообразцов родительского питомника на устойчивость к нематоде проводили в горшках объемом 250-300см3, заполненных почвой, зараженной цистами картофельной нематоды (Положение, 1985; Лабораторные испытания, 2011). Температуру воздуха и почвы поддерживали в пределах 18-20о С, влажность почвы – 70-80 % от полной влагоемкости. Световой режим для растений обеспечивали лампами дневного света в течение 10-12 часов. Через два месяца после всходов при появлении на корнях контрольных растений белых или золотисто-желтых цист нематоды, проводили оценку устойчивости сортообразцов. В зависимости от количества цист на корнях, сортообразцы относили к различным группам устойчивости согласно международной шкале оценки (Schick, Stelter, 1958; Понин, 1968):

- устойчивые: I группа – нет цист; II группа – 1-3 цисты;

- слабопоражаемые: III группа – 4-6 цист;

- среднепоражаемые: IV группа – 7-10 цист; V группа – 11-20 цист; VI группа – 21-30 цист;

- сильнопоражаемые: VII группа – более 30 цист.

Образцы картофеля, отнесенные по устойчивости к I и II группам, классифицировали как устойчивые к ЗКН.

Испытание считалось достоверным, если корневая система всех контрольных растений поразилась в сильной степени.

пластмассовой кассеты объемом 60 см3 (Симаков и др., 2006а). Извлечение индексов из клубня проводили специальной ложечкой, после чего их выдерживали в течение суток при комнатной температуре. Ячейки засыпали на 2/3 связно-супесчаной почвой, свободной от нематоды. В каждой кассете размещали контроль (4 ячейки индексов) – восприимчивый сорт картофеля.

При достижении у растений, полученных из высаженных индексов, корешков длинной 2-3 см, проводили заражение растений картофельной нематодой.

Световой режим выращивания растений составлял 12 часов, при использовании дневного света (2000 – 4000 люкс) с автоматической регулировкой. Температуру воздуха поддерживали в пределах от 18 до 20о С, влажность почвы - 70-80% от ППВ. Перед посадкой почву обогащали минеральными веществами, поэтому подкормки растений в период вегетации не проводили.

При появлении на корнях контрольных растений белых или золотистожелтых самок (цист) нематоды (примерно через 1,5-2 месяца после посадки) гибриды оценивали по устойчивости к ЗКН в соответствии с VII-бальной шкалой в зависимости от количества цист на корневой системе (Schick, Stelter, 1958; Понин, 1968) Обследование зараженных ЗКН земельных участков в различных регионах РФ на выявление расового состава популяции картофельных нематод проводили методом отбора и анализа проб почвы согласно «Методическим рекомендациям по проведению карантинных фитосанитарных мероприятий в очаге золотистой (Globodera rostochiensis (Wollenweber) Behrens) и бледной (Globodera pallida (Stone) Behrens) картофельных нематод» (Методические рекомендации, 2008) и в соответствии со стандартами ФГБУ ВНИИКР (СТО ВНИИКР 6.001-2010) и ЕОКЗР (OEPP/EPPO Standards РМ 7/40, 2004).

Для выявления цист проводили идентификацию вида нематод молекулярным методом с использованием ПЦР-FLASH-анализа (полимеразная цепная реакция с флуоресцентной детекцией результатов) в соответствии с действующим методическими указаниями (Диагностика, 2009а,б).

Полевые исследования проводили в 2006-2013 гг. на экспериментальной базе ГНУ ВНИИКХ в ЗАО «Чулковское» Раменского района Московской области. Опыты закладывали в овощном севообороте, предшественник – столовая свекла. Почва опытного участка: пойменная дерново-подзолистая, среднесуглинистая. Органические удобрения в расчете 15 т/га вносили в августе в виде запашки зеленой массы вико-овсяной смеси, а минеральные в дозе N60P90K120 – под весеннее фрезерование почвы.

Климат юго-восточной части Московской области умеренноконтинентальный с достаточным увлажнением, благоприятный для выращивания картофеля. Среднегодовая температура воздуха +4,7°С.

Продолжительность периода вегетации с температурой воздуха выше +9°С более 150 дней, что позволяет выращивать сорта картофеля различных сроков созревания, включая среднепоздние. Сумма среднегодовых осадков составляет по данным Коренёвской метеостанции 537 мм, из них за вегетационной период – 318 мм (в том числе за май – август 260,5 мм).

Анализируя погодные условия вегетационного периода 2007 года по сравнению со среднемноголетними показателями, следует отметить, что температурный режим превышал среднемноголетние значения на протяжении всего вегетационного периода от + 0,90С в июне до + 3,60С в мае (табл.2.3).

Гидрорежим, напротив, характеризовался меньшими значениями посравнению со среднемноголетними данными. Так, если в мае 2007 года наблюдалось избыточное увлажнение (72,8 мм), то июнь и июль характеризовались засушливой погодой. Особо острая нехватка влаги наблюдалась в июне (22,5 мм), тогда как величина СМЗ в этом месяце составляет 66,1 мм. В августе гидрорежим незначительно отличался от СМЗ.

Таким образом, метеорологические условия 2007 года оказались не благоприятными для роста и развития растений картофеля.

Средняя температура воздуха 2008 года с мая по август незначительно отличалась от среднемноголетних показателей от – 0,80С в мае до + 0,50С в июле и в среднем составляла 98% за период вегетации к СМЗ. Периоды прохладной погоды отмечались в третьей декаде мая - первой декаде июня (-2,70С к СМЗ) и первой декаде августа (-4,4 0С к СМЗ). Однако наблюдались и два пика повышенной температуры: вторая декада июля +2,4 0С к СМЗ и вторая декада августа +4,10С к СМЗ.

Гидрорежим, в свою очередь, характеризовался значительными отклонениями как от среднемноголетних значений, так и от условий увлажнения 2007 года. Сумма осадков за вегетационный период составила 358,9мм или 137,8% к СМЗ. За май месяц выпало 83,3мм осадков, что почти в два раза превышает СМЗ (171,4%). В целом май характеризовался засушливой погодой в первой декаде месяца, когда осадков не наблюдалось и периодом чрезвычайно избыточного увлажнения в третьей декаде. В июне месяце отмечен гидрорежим близкий к СМЗ – 63,1мм в сравнении с 66,1мм (СМЗ). Следует отметить засушливый период во второй декаде месяца. Июль и август месяцы в среднем превышали СМЗ по увлажнению на 144,6-147,2%, так как в эти месяцы выпало 118,0мм и 94,5мм осадков соответственно.

Дождливая погода наблюдалась в первой-второй декаде июля и первой декаде августа.

Таблица 2.3 – Метеоусловия в период вегетации 2007-2009 гг. (Данные метеостанции «Коренево» ВНИИКХ) Месяц Декада Июнь Июль Август Метеорологические условия вегетационного периода 2008 года в целом были благоприятными для роста и развития картофеля.

Температурный режим 2009 года с мая по июль характеризовался повышенными значениями по отношению к СМЗ: от +0,60С в среднем за месяц в июле до +1,70С в июне. Лишь в августе среднемесячная температура была незначительно ниже СМЗ (-0,50С). Пик повышенной температуры наблюдался во второй декаде июля +2,70С к СМЗ.

По степени увлажнения вегетационный период 2009 год незначительно отличался от СМЗ и характеризовался некоторым дефицитом влаги с мая по июль месяц. Избыточное увлажнение наблюдалось в августе – 81,8 мм или 127,4 % к СМЗ. Острый дефицит влаги отмечен в первой декаде мая и в третьей декаде июля.

Таким образом, за годы проведения основного объема исследований метерологические условия характеризовались значительной нестабильностью и способствовали развитию наиболее вредоносных болезней картофеля, типичных для Московской области. Условия вегетационного периода 2007 года отличались жарой и засухой и усилили инфицирование вирусными болезнями, в 2008 году наблюдали в целом прохладные и дождливые погодные условия, что провоцировало раннее поражение картофеля фитофторозом, а 2009 год по влажностнотемпературному режиму незначительно отличался от СМЗ.

Погодные условия 2010-2013 гг. характеризовались аномально жарким периодом с середины июня по август, дефицитом влаги в 2010г. и сильной жарой и засушливым периодом не только в июле 2011 года, но и августе, когда очень нестабильная сухая прохладная погода сменялась жарой, Метеорологические условия 2012 года – июль жаркий и засушливый, июнь и август – теплые и влажные. Несмотря, на холодную последнию декаду июля, лето-2013 вошло в тройку самых теплых за последние годы: погода в июне была жаркой и засушливой, июль и август – очень дождливые, осадков выпало в 2,5 раза больше климатической нормы.

Повышение среднегодовой температуры воздуха в процессе вегетации как следствие потепления климата отрицательно сказывается на росте, развитии и продуктивности культуры картофеля. Засушливые погодные условия благоприятствовали развитию вирусных болезней, а периоды обильно выпадающих осадков способствовали распространению грибных болезней. При значительных флуктациях метеорологических условиях сортообразцы картофеля не в полной мере реализовывали свой потенциал.

3. ОЦЕНКА РОДИТЕЛЬСКИХ ФОРМ ПО КОМПЛЕКСУ ХОЗЯЙСТВЕННОЦЕННЫХ ПРИЗНАКОВ

3.1. Устойчивость к золотистой цистообразующей картофельной нематоде В процессе исследований проведена оценка устойчивости к патотипу Ro1 Globodera rostochiensis 135 сортообразцов картофеля различного генетического происхождения. Отбор сортообразцов для оценки проводили с учетом анализа литературных данных и результатов изучения устойчивости гибридного материала к ЗКН.

В 2007 году для оценки степени устойчивости к золотистой картофельной нематоде использовали 67 образцов картофеля, которые на основе полученных результатов были подразделены на следующие группы устойчивости (табл.3.1).

Таблица 3.1 – Оценка сортов и гибридов картофеля на устойчивость к ЗКН (2007 г.) Продолжение таблицы 3. Продолжение таблицы 3. При этом следует отметить, что 32 генотипа оказались устойчивыми к ЗКН, из которых 30 сортов и гибридов вошли в первую группу, 2 – во вторую.

Три сортообразца отнесены к слабопоражаемым, остальные 32 сорта и сильнопоражаемых оказались диплоидные гибриды, родительскими формами которых являются дикие виды картофеля, предположительно имеющие ген установлено, что все образцы оказались восприимчивыми к ЗКН и отнесены к VII группе (303-1, 20-1, 21-2, 21-4, 23-1, 25-х, 27-2, 27-3, 27-4, 27-6, 28-1, 29-1, 29-2, 31-1, 31-3, 34-1, 34-2, 48-1, 48-3, 48-5, 48-10, 50-3, 704-2).

Среди устойчивых к золотистой картофельной нематоде (I и II группа) сорта Аврора, Архидея, Батя, Даренка, Дельфин, Дина, Жуковский ранний, Колорит, Крепыш, Криница, Лазурит, Лукьяновский, Наяда, Малиновка, Скарб, Талисман, Arosa, Ausonia, Corolle, Courage, Maestro, Roko, Sante, Saturna и межвидовые гибриды 2512-14, 2513-5, 2513-57, 81.14/61, 88.16/20, 88.34/14, 97.20-42, 95.16-166.

В 2008 году дополнительно оценены еще 68 образцов картофеля, которые по результатам исследований также были подразделены по группам устойчивости (табл.3.2).

Таблица 3.2 – Оценка сортов и гибридов картофеля на устойчивость к ЗКН (2008 г.) Сорта, гибриды Дата посадки Дата оценки Продолжение таблицы 3. В частности, в результате оценки 36 сортообразцов отнесены к I группе, 11 – ко II группе, 1 – к III группе, 1 – к V группе, 2 – к VI группе и 17 – к VII группе.

Испытания диплоидных гибридов в 2008 году также не дало ожидаемых результатов и гибриды 5-1, 14-1 отнесены к VII группе – сильнопоражаемых, а 13-1 к VI группе – среднепоражаемых. В тоже время, гибриды сложного генетического происхождения 807-11, 1275-5, 2513-53, 2513-54, 2513-60, 2597-14, 2597-16, 2607-92, 2607-94, 2607-99, 2607-102, 2619-30, 2619-31, 2619-49, 93.13-213 и сорта Атлант, Дар, Дубрава, Живица, Журавинка, Лилея, Нида, Прамень, Табор, Adora, Assia, Asterix, Concorde, Cordia, Darwina, Franzi, Granola, Heidrun, Hilta, Krostar, Miranda, Nicola, Ponto, Producent, Proton, Puntila, Red Scarlett, Rosanna, Roxy, Ute, Velox, Victoria соответствовали по устойчивости I и II группам.

Исходя из полученных за два года результатов исследования, изучаемый материал подразделен на 7 групп устойчивости к ЗКН:

устойчивые – 79 генотипов, в том числе, I группа устойчивости – 66, II группа – 13 сортообразцов; слабопоражаемые (III группа) – 4 образца;

среднепоражаемые – 3 генотипа, в том числе, V – 1 образец, VI – 2 образца и сильнопоражаемые – VII группа – 49 сортообразцов.

На основании экспериментальных данных оценки устойчивости родительских форм к ЗКН из 135 изученных сортов и гибридов 79 образцов планировались для включения в гибридизацию по всем трем изучаемым типам: устойчивый x устойчивый, устойчивый x неустойчивый и неустойчивый x устойчивый, а остальные образцы – только во второй и третий тип скрещивания.

3.2. Урожайность, крахмалистость и кулинарные качества клубней Сорта и гибриды картофеля, используемые в качестве родительских форм, наряду с устойчивостью к ЗКН должны иметь достаточно высокий уровень проявления количественных хозяйственно-ценных признаков, таких как урожайность и крахмалистость, что при наличии хороших кулинарных качеств клубней в значительной степени обуславливает потенциальный потребительский спрос на рынке товарного картофеля.

В проведенных исследованиях, родительские формы, наиболее часто используемые в различных вариантах скрещиваний, были оценены по урожайности, крахмалистости и кулинарным качествам клубней.

Полученные данные представлены в таблицах 3.3 и 3.4.

Таблица 3.3 – Урожайность, крахмалистость и кулинарные качества клубней исходных родительских форм (2007 г.) Сорта, гибриды Продолжение таблицы 3. Урожайность в питомнике родительских форм в 2007 году варьировала в пределах от 25 г/куст (диплоидный гибрид 31-1) до 1400 г/куст (гибрид 2513-5). В связи с тем, что метеорологические условия вегетационного периода были неблагоприятными, только 6 из 51 или 11,8% родительских форм имели повышенную урожайность ( 800 г/куст) и 4 или 7,8 % из них высокую (> 1000 г/куст): Sante, 2513-5, 2551-8, 97.20-42.

Крахмалистость является составной частью сухого вещества клубней картофеля и по способности клубней накапливать определенное количество крахмала судят о потенциальной пригодности сорта для переработки на готовые картофелепродукты (чипсы, хрустящий картофель, фри) и крахмал.

Крахмалистость наследуется по промежуточному типу, вследствие чего различный уровень проявления признака у родительских форм свидетельствует о высокой степени варьирования признака крахмалистости в гибридном потомстве.

Крахмалистость изученных родительских форм в 2007 г. изменялась от 10% (сорт Ausonia) до 23,5% (сорт Батя). Из 51 генотипа низкое проявление признака отмечалось у 26 форм или 51% (Невский, Ausonia и другие), среднее у 15 (29,4%) форм (Скарб, Аврора, Sante и другие), повышенное у 5 (9,8%) родительских форм (Малиновка, Архидея, Roko, 2512-14, 97.20-42) и высокое имели 5 (9,8%) генотипов (Даренка, 88.34/14, 1275-5, Батя, Saturna).

Потемнение мякоти является одной из важнейших составляющих кулинарного качества клубней картофеля. В 2007 году среди оцененных сортообразца у 18 или 35,3% сортов и гибридов отмечалось незначительное потемнение мякоти и у 33 (64,7%) потемнения мякоти клубней не обнаружено.

По вкусовым качествам клубней выделились сорта Архидея, Батя, Даренка, Roko и гибрид 2513-5 и другие (8 баллов), а в целом 33 сорта и гибрида или 64,7% родительских форм имели оценку на уровне 7 и более баллов.

крахмалистости и кулинарным качествам клубней был оценен сортообразец картофеля (таблица 3.4).

Таблица 3.4 – Урожайность, крахмалистость и кулинарные качества клубней исходных родительских форм (2008 г.) Сорта, гибриды Продолжение таблицы 3. Согласно представленным данным урожайность изменялась в пределах от 220 г/куст (сорт Прамень) до 1750 г/куст (сорт Лина). Из 31 генотипа 18 или 58,1% имели повышенную урожайность ( 800 г/куст), в том числе 13 (41,9%) высокую (> 1000 г/куст). Среди них сорта Зарево, Гусляр, Живица, Журавинка и другие.

Крахмалистость варьировала в пределах от 8,5% (сорт Василек) до 22,7% (сорт Зарево). При этом 20 родительских форм или 64,5% сортов и гибридов имели низкую крахмалистость, 4 формы (12,9%) – среднюю, 6 форм (19,4%) (Гарант, Журавинка, Лина, Наяда, Ке-31, 90.30/3) – повышенную и только сорт Зарево обладал высокой крахмалистостью.

Существенное потемнение мякоти после варки отмечено только у гибрида 90.30/3, 6 или 19,4 % образцов имели незначительное потемнение, а 24 сорта и гибрида (77,4%) отличались отсутствием потемнения.

Максимальной оценкой вкусовых качеств характеризовались сорта Гарант, Лилея, Наяда, Concorde и др. – 8 баллов. При этом из 31 формы у генотипов (54,8%) отмечены хорошие вкусовые качества (7 баллов и более).

родительских форм выделились сорта: Зарево, Наяда, Табор, Ягодка, Ausonia, Roko и гибрид Ке-31.

3.3. Продолжительность и интенсивность цветения В связи с предусмотренной программой вовлечения изучаемых сортов и гибридов в гибридизацию в качестве родительских форм проводилась их оценка по продолжительности и интенсивности цветения для выявления уровня фертильности.

С этой целью 2007-2008 гг. по продолжительности и интенсивности цветения было оценено 48 сортов и 34 гибрида различного генетического происхождения. Продолжительность цветения каждого образца оценивали по количеству дней от начала фазы цветения и до конца, а по интенсивности интенсивностью цветения, 2 – со средней, 3 – с высокой интенсивностью цветения. Результаты представлены в таблице 3.5.

родительских форм картофеля (2007-2008гг.) Продолжение таблицы 3. Брянский деликатес Жуковский Лукьяновский 03.07 01.08 29 05.07 04.08 30 29,5 ++ Продолжение таблицы 3. *Интенсивность цветения: + низкая; + + средняя; + + + высокая По продолжительности цветения в 2007 году выделились сорта Гусляр (32 дня), Зарево (32 дня), Любава (32 дня), Наяда (32 дня), Крепыш (35 дней), Ягодка (35 дней), Табор (36 дней), Roko (33 дня) и гибриды 27-4 (32 дня), 29- (32 дня), 1275-5 (32 дня), 2513-5 (32 дня), 48-1 (33 дня), 48-10 (33 дня), 303- (33 дня), 88.34/14 (33 дня). Следует отметить, что образцы с высокой интенсивностью цветения, цветут более продолжительно по сравнению с остальными. Так, в группе с высокой интенсивностью, цветение продолжалось в среднем – 32,2 дня, в группе средней интенсивности – 29,9 дней, а в группе слабоцветущих – 25,1 дней.

характеризовались сорта Наяда (32 дня), Явар (32 дня), Ягодка (36 дней), Табор (40 дней), Asterix (32 дня), Roko (32 дня), Rosamunda (33 дня) и гибриды Ке-31 (32 дня), 303-1 (32 дня), 733-65 (32 дня). Причем, по сочетанию продолжительности и интенсивности цветения наблюдалась аналогичная году тенденция, то есть образцы с высокой интенсивностью цветения цвели обильноцветущих образцов цветение продолжалось в среднем – 31,7 дней, в группе средней интенсивности - 29,6 дня и в группе слабоцветущих - 25,3 дня.

По средней продолжительности цветения за два года выделились сорта Наяда (32 дня), Крепыш (33 дня), Ягодка (35,5 дня), Табор (38 дней), Rosamunda (32 дня), Roko (32,5 дней), и гибриды 48-1 (32 дня), 48-10 (32 дня), 88.34/14 (32 дня), 1275-5 (32 дня), 303-1 (32,5 дня).

Наименьшей средней продолжительностью цветения отличались сорта Лина (22,5 дня), Атлант (23 дня), Liu (23 дня) и гибрид 21-4 (22,5 дней).

Следует отметить, что если в 2007 году продолжительность цветения изменялась от 22 дней (сорта Атлант, Liu и гибрид 21-4) до 36 дней (сорт Табор), то в 2008 году – от 23 дней (гибрид 21-4) до 40 дней (сорт Табор).

Согласно наблюдениям за 2 года, образцы с высокой интенсивностью цветения цветут более продолжительно в сравнении с остальными. Так, в группе обильно цветущих сортообразцов цветение продолжалось в среднем 31,9 дня, в группе среднецветущих – 29,7 дней, а в группе слабоцветущих – 25,2 дня. Причем, по годам средняя продолжительность цветения всех сортообразцов была практически одинаковой (2007 г. – 29,1 день, 2008 г. – 28,9 дней), а все изученные образцы начинали цветение между 36 и 59 днем после посадки.

На основе двухлетних наблюдений по интенсивности цветения сортообразцы подразделены на 3 группы:

1. С высокой интенсивностью: Зарево, Крепыш, Наяда, Табор, Ягодка, Ausonia, Victoria, Roko, Ке-31, 48-1, 48-10, 303-1, 2513-57, 2551-8, 88.34/14, 95.16-166.

2. Со средней интенсивностью: Аврора, Батя, Брянский деликатес, Василек, Гарант, Гусляр, Даренка, Дельфин, Дубрава, Живица, Жуковский ранний, Лилея, Лукьяновский, Любава, Малиновка, Maestro, Невский, Нида, Прамень, Скарб, Снегирь, Талисман, Явар, Asterix, Concorde, Early Rose, Red Scarlett, Rosamunda, Sante, Saturna, 20-1, 25-х, 27-2, 27-4, 27-6, 28-1, 29-1, 29-2, 31-1, 34-2, 48-3, 48-5, 704-2, 733-65, 1275-5, 2512-14, 2513-5, 90.30/3.

3. Слабоцветущие: Архидея, Атлант, Журавинка, Лина, Светлячок, Liu, 21-2, 21-4, 23-1, 27-3, 31-3, 34-1, 50-3, 2505-30, 97.20-42.

4. АНАЛИЗ ГИБРИДНОГО ПОТОМСТВА ПО ЧАСТОТЕ

ВСТРЕЧАЕМОСТИ НЕМАТОДОУСТОЙЧИВЫХ ФОРМ

4.1. Результативность скрещивания различных сортов и гибридов В 2007-2008 гг. в условиях вегетационной площадки ВНИИКХ проводили гибридизацию согласно разработанной программе, включающей обязательное использование родительских форм, проверенных в лабораторных условиях на устойчивость к ЗКН. Полученные данные представлены в приложениях 2-3, а лучшие варианты скрещиваний в таблицах 4.2 и 4.4.

нематодоустойчивостью характеризовались комплексом хозяйственноценных признаков, несмотря на сложное межвидовое происхождение. При этом ценные, желаемые признаки переданы им от диких видов в процессе интрогрессии, а отрицательные «дикарские» признаки устранены при возвратных скрещиваниях с лучшими сортообразцами S. tuberosum. Однако в процессе межвидовых скрещиваний часто возникают трудности, связанные с возможной нескрещиваемостью с сортами и гибридами S. tuberosum и, как следствие, отсутствием ягод и семян.

Подобная тенденция отмечена и в наших исследованиях. При проведении скрещиваний гибридов 303-1, 20-1, 21-2, 21-4, 23-1, 25-х, 27-2, 27-3, 27-4, 27-6, 28-1, 29-1, 29-2, 31-1, 31-3, 34-1, 34-2, 48-1, 48-3, 48-5, 48-10, 50-3 и 704-2, происходящих от видов S. phureja, S. chacoense, S.rybini, S.

vernei, S. microdontum, в качестве материнских форм с целым рядом сортообразцов – опылителей, не было получено ни одной ягоды. Причем, аналогичные результаты получены и при опылении цветков этих образцов пыльцой сортов Крепыш, Ягодка, Raja, Verdi и Victoria, которые эффективно завязывали ягоды в других вариантах скрещивания. При этом следует подчеркнуть, что в комбинациях 48-10 Нида, 27-2 Табор, 48-1 Табор, 48-10 Наяда, 48-1 Victoria, 48-10 Victoria, 31-3 Крепыш, 25-х 1275-5, 27-6 1275-5, 29-2 1275-5, 48-1 1275-5 все же было получено от 3 до семян, а в результате скрещиваний 23-1 Табор, 48-10 Крепыш, 31- Крепыш, 28-1 Крепыш, 48-10 1275-5, 48-5 1275-5, 20-1 1275-5, 27- 1275-5, 34-2 1275-5, 27-2 1275-5 и 23-1 1275-5 ягодообразование происходило, но семена не сформировались (прилож. 2). Однако следует отметить, что даже в условиях засушливого 2007 года при обеспечении оптимального питания и орошения родительских форм проведено опыление более 4,6 тыс. цветков, а средний процент завязываемости составил 22,5%.

На основе полученных экспериментальных данных выявлено несколько сортообразцов, проявивших качество высокофертильных опылителей (табл. 4.1).

Таблица 4.1 – Характеристика высокофертильных опылителей (2007 г.) Лучшими из них оказались сорта Крепыш, Табор, Ausonia, Raja, Victoria и гибрид 1275-5, обеспечившие завязываемость ягод в среднем от 19,0 до 52,2 %.

Результаты гибридизации родительских форм при различных типах скрещивания показали, что наиболее эффективным является устойчивый устойчивый (табл. 4.2). В скрещивания были вовлечены 44 материнские формы, которые удачно завязывали ягоды при опылении 10 сортообразцами – опылителями. Так, при опылении 1523 цветков образовалось 483 ягоды (завязываемость 35,3 %), в которых получено свыше 91 тыс. гибридных семян.

Таблица 4.2 – Эффективность гибридизации различных типов скрещивания родительских форм (2007 г.) Продолжение таблицы 4. Продолжение таблицы 4. В скрещиваниях типа неустойчивый устойчивый в качестве материнских форм удалось привлечь наибольшее количество диплоидных гибридов, при опылении которых лучшими сортообразцами – опылителями в объеме 1418 цветков завязалось 432 ягоды (завязываемость 33,4 %), в которых сформировалось свыше 34 тыс. гибридных семян.

неустойчивый, в которые удалось вовлечь всего 4 материнских формы и сортообразца – опылителя. Завязываемость ягод составила 27,5 %, в которых получено около 4,5 тыс. гибридных семян.

Общее количество гибридных семян во всех типах скрещиваний составило около 130 тыс. шт.

родительских форм по разработанной программе, результаты которой представлены в приложении 3 и таблице 4.4. Как следует из представленных данных, при обеспечении оптимального питания и орошения так же, как г., было осуществлено опыление более 3,5 тыс. цветков, а средний процент завязываемости ягод составил 41,0%. Лучшей завязываемостью характеризовались комбинации: Liu 88.16/20 – 96,8%, 88.34/14 Крепыш – 94,7% и Liu 88.34/14 – 92,7%. Следует также отметить, что в ряде вариантов скрещиваний, таких как Concorde 1275-5, Лазарь 1275-5 и Тулунский Крепыш ягодообразование не отмечено, а в результате скрещиваний 5- 1275-5, 2361-61 1275-5, Latona Табор и Victoria Лина в образовавшихся ягодах семена не сформировались.

Полученные экспериментальные данные подвердили, что несколько сортообразцов являются высокофертильными опылителями (табл. 4.3).

Таблица 4.3 – Характеристика высокофертильных опылителей (2008 г.) Опылители вариантов цветков, завязавшихся Среди них сорта Зарево, Аврора, Табор, Adora, Ausonia и гибриды 88.16/20, Ке-31, 1275-5, обеспечившие завязываемость ягод от 46,2 до 69,6%.

При опылении же цветков материнских форм пыльцой сортов-опылителей Эффект, Жуковский ранний и Verdi не отмечено ни одного случая ягодообразования.

По аналогии с результатами гибридизации родительских форм предыдущего года выявлено, что наиболее эффективны скрещивания типа устойчивый устойчивый. В скрещивания были вовлечены 36 материнских форм, которые удачно завязывали ягоды при опылении 6 сортообразцами – опылителями. Так, при опылении 880 цветков образовалось 533 ягоды (завязываемость 60,6 %), в которых получено свыше 88 тыс. гибридных семян (табл. 4.4).

Таблица 4.4 – Эффективность гибридизации различных типов скрещивания родительских форм (2008 г.) Продолжение таблицы 4. Продолжение таблицы 4. В скрещиваниях типа неустойчивый устойчивый было опылено цветков, завязалось 596 ягода (завязываемость 43,7 %) и получено свыше тыс. гибридных семян. Скрещивания типа устойчивый неустойчивый характеризовались опылением 641 цветка, что способствовало завязыванию 298 ягод (завязываемость 46,5 %), а количество гибридных семян составило около 50 тыс. шт.

Сравнительный анализ результатов гибридизации 2-х лет показал, что при меньшем на 5,0% объеме опыления (2884 цветков) по разным типам скрещиваний в 2008 году из-за более благоприятных погодных условий получено свыше 216 тыс. гибридных семян, что почти на 40,0 % больше предыдущего года.

4.2. Характер расщепления по нематодоустойчивости к патотипу Ro1 в гибридном потомстве при внедрении возбудителя ЗКН золотистой картофельной нематоде проводили на базе Всероссийского пункта по испытанию устойчивости сортов и гибридов картофеля к раку и картофельной нематоде. Данные испытаний представлены в таблицах 4.5, 4. и 4.7.

устойчивость к ЗКН (2007 г.) Селекустойчивых к ЗКН ционны Продолжение таблицы 4. Контроль. Неустойчивый неустойчивый В 2007 году по изучаемому признаку исследовали 34 одноклубневых гибридных популяции, полученные от различных типов скрещивания:

устойчивый x устойчивый, устойчивый x неустойчивый, неустойчивый x устойчивый, включая контроль неустойчивый x неустойчивый. На основании учета количества цист на корневой системе в соответствии со шкалой R.

Schick, H. Stelter (1958) и И.Я. Понин (1968) генотипы по устойчивости к ЗКН подразделяли на VII групп, где первая и вторая группы - устойчивые формы, а седьмая – сильнопоражаемые. Из 1855 оцененных одноклубневых гибридов устойчивыми к ЗКН оказались 1011 форм. Таким образом, средний процент нематодоустойчивых форм по всем типам скрещивания составил 54,5 %. Максимальный выход таких форм отмечен в гибридной популяции Corolle Нида (устойчивый x устойчивый). В этой популяции из оцененных гибридов выявлено 26 форм устойчивых к ЗКН или 86,7 %, из которых 25 – I группы устойчивости и 1 – II группы. Высоким процентом отбора по признаку нематодоустойчивости характеризовались также популяции: 1562 (Колорит Наяда) – 83,6 %; 1566 (Крепыш Нида) – 83,3%; 1569 (Rosanna Нида) – 83,3 % и 1575 (Arosa Наяда) – 77,0 %, того же типа скрещивания. Минимальный процент устойчивых к ЗКН форм отмечен в популяции от скрещивания устойчивый неустойчивый (Наяда Гусляр), в которой из 112 высаженных одноклубневых гибридов устойчивых оказалось лишь 31 или 27,7 %.

В целом следует отметить, что из всех изучаемых популяций наибольшим процентом отбора нематодоустойчивых форм отличались популяции от скрещивания устойчивый x устойчивый.

В 2008 году было проанализировано 1907 одноклубневых гибридов, полученных от различных типов скрещивания.

устойчивость к ЗКН (2008 г.) ционный Происхождение оценено Продолжение таблицы 4. Контроль. Неустойчивый неустойчивый Наибольший процент нематодоустойчивых гибридов отмечен в популяциях 1603 (Arosa Наяда) - 84,3%, 1590 (Дина Roko) – 80,0%, (Нида Roko) – 79,0%. Относительно невысокой частотой встречаемости гибридов устойчивых к ЗКН характеризовались популяции 1592 (Дина Condor), 1612 (Early Rose 88.16/20) и 1605 (Лина Corolle) – 38,5%, 39,4% и 40,4% соответственно. Средний процент устойчивых к ЗКН форм среди оцененных гибридов составил 60,9.

В 2009 году при оценке 2562 одноклубневых гибридов, изучаемый фактор также характеризовался широким пределом варьирования.

Таблица 4.7 – Результаты оценки одноклубневых гибридов на устойчивость к ЗКН (2009 г.) Селекустойчивых к ЗКН ционны Контроль. Неустойчивый неустойчивый Средний процент устойчивых форм по всем типам скрещивания составил 55,9%.

Наименьшая частота встречаемости устойчивых форм отмечалась в популяциях 1631 (88.16/20 R-128-6) и 1646 (2551-8 Табор), составляющая 37,8% и 39,1% соответственно. Данные популяции получены от скрещивания устойчивый неустойчивый и неустойчивый устойчивый.

характеризовались популяции 1620 (Courage Крепыш) – 85,9, (Криница Крепыш) – 80,5, 1640 (2513-57 Крепыш) – 72,0. При этом следует отметить, что во всех этих популяциях в качестве одной из родительских форм использовался сорт Крепыш.

исследований свидетельствует, что максимальным количеством устойчивых гибридов характеризуется тип скрещивания устойчивый устойчивый: от 71,0% в 2008 г. до 73,9% в 2007 г. В анализирующих скрещиваниях устойчивый неустойчивый и неустойчивый устойчивый за три года оценки средняя частота встречаемости нематодоустойчивых гибридов практически не превышала 58 % и составляла в 2007 г. – 37,8% и 41,4%, в 2008 г. – 41,4% и 57,8%, а 2009 г. – 47,4% и 51,0% соответственно (табл. 4.8).

Таблица 4.8 – Встречаемость нематодоустойчивых форм в различных типах скрещиваний (среднее за 2007-2009гг.) Типы нематодоустойчивых форм, % соотношение устойчивый устойчивый неустойчивый устойчивый устойчивый неустойчивый неустойчивый устойчивый и устойчивый неустойчивый частота встречаемости устойчивых форм к ЗКН за годы исследований не превышала значение 58% и в среднем за три года имела показатели на уровне 42,2% и 50,1% соответственно, в потомстве данных типов скрещиваний соотношение нематодоустойчивых и восприимчивых гибридов составляет примерно 1:1, а в потомстве же от скрещивания устойчивый устойчивый – 3:1 (72,1%).

Важно подчеркнуть, что большинство одноклубневых гибридов, полученных с участием нематодоустойчивых родителей в различных типах скрещивания были отнесены к первой или второй группе устойчивости.

Данное обстоятельство позволяет прогнозировать возможность отбора значительного количества устойчивых к ЗКН форм при оптимальном подборе родительских пар и подтверждает доминантный тип наследования признака устойчивости к золотистой картофельной цистообразующей нематоде.

4.3 Результативность отбора хозяйственно-ценных форм среди нематодоустойчивых одноклубневых гибридов Первый год полевого испытания 67 популяций одноклубневых гибридов различного происхождения проведено в условиях дерново-подзолистых пойменных почв ЗАО «Чулковское» Раменского района Московской области.

Данные отбора среди одноклубневых гибридов хозяйственно-ценных признаков представлены в таблицах 4.9, 4.10 и 4.11.

Таблица 4.9 – Результаты отбора селекционно-ценных генотипов в популяциях одноклубневых гибридов (2007 г.) ционны номер Продолжение таблицы 4. В период вегетации 2007 г. по морфологическим признакам куста, интенсивности развития генотипов и устойчивости к болезням ботвы было оценено 1855 гибридных форм, относящихся к 32 популяциям. В процессе уборки, после браковки форм, не представляющих селекционной ценности изза формы, глубины глазков и болезней клубней отобрано 145 гибридов с комплексом хозяйственно-ценных признаков, то есть процент отбора составил 7,8. При этом в ряде одноклубневых гибридных популяций не отобрано ни одного генотипа: 1549 (Adretta Нида), 1550 (Fiona Adretta), 1552 (93-169пг Явар), 1561 (Гусляр Нида), 1573 (96-5-7 Гусляр) и др. Наибольшим отбором характеризовались популяции: 1575 (Arosa Наяда), 1578 (Maestro Наяда) – 32,8% и 40,5% соответственно.

Питомник одноклубневок 2008 году был представлен 19 гибридными популяциями из 1907 гибридов.

Таблица 4.10 – Результаты отбора селекционно-ценных генотипов в популяциях одноклубневых гибридов (2008 г.) СелекВысажено ционный Происхождение В результате аналогичной визуальной оценки гибридов в период вегетации методом индивидуального отбора выделено 206 лучших гибридов (10,8%) для дальнейшего селекционного испытания. Наибольший процент отбора выявлен в гибридных популяциях: 1605 (Лина х Corolle) – 46,2%, (96.5-7 x Maestro) – 31,7%, 1601 (Fontane х Roko) – 28,2% от скрещивания неустойчивый устойчивый и 1603 (Arosa х Наяда) – 19,6% от скрещивания устойчивый устойчивый.

В 2009 году в питомнике одноклубневок проходило испытание наибольшее количество гибридов – 2562, относящихся к 16 гибридным популяциям.