Deprecated: Function set_magic_quotes_runtime() is deprecated in /home/bolzamo/public_html/selplod.ru/7d93d6faf4aea72d991c0c6bf2fdc469/sape.php on line 221

Deprecated: Function set_magic_quotes_runtime() is deprecated in /home/bolzamo/public_html/selplod.ru/7d93d6faf4aea72d991c0c6bf2fdc469/sape.php on line 227

Notice: Undefined index: cx in /home/bolzamo/public_html/selplod.ru/immun/index.php on line 22
Управление микроэволюционными процессами патогенов с помощью растительных популяций - Селекция / Иммунитет растений

Управление микроэволюционными процессами патогенов с помощью растительных популяций

Как уже отмечалось, одним из главных факторов, усиливающих эволюцию вредных организмов и ускоряющих преодоление устойчи­вости, считается генетическая однородность культурных растений.

Для стабилизации расообразовательных процессов были пред­ложены следующие способы управления популяциями фитопатогенов, основанные на максимальном разнообразии популяций ра­стений в пространстве и времени:

  • создание смешанных посевов;
  • выработка специальной политики размещения устойчивых
    сортов в регионах и чередование их во времени (мозаика сортов);
  • регулярная сортосмена.

Влияние этих приемов на микроэволюцию патогенных орга­низмов основано, с одной стороны, на снижении скорости из­менчивости за счет подавления размножения и накопления мута­ций, а с другой — на нарушении отбора эффективных сочетаний генов вирулентности и агрессивности при регулярной смене ге­нетической основы устойчивости растения, к которой приспосаб­ливается патоген.

Смешанные посевы. Генетически разнородные популяции мо­гут быть созданы на одной территории путем использования сме­шанных посевов разных сортов или видов растений. Эти смеси оказывают на популяцию патогена то же воздействие, что и мно­голинейные сорта:

  • подавляют накопление инокулюма за счет сокращения доли восприимчивых растений, пригодных для размножения каждой расы;
  • создают барьерный эффект;
  • развивается индуцированная системная устойчивость.

Однако из-за больших генетических различий между сортами и культурами эти эффекты выражены значительно сильнее.

Смешанные посевы организуют путем размещения на одном участке смеси двух и более видов и сортов. Снижение пораженности проявляется тем сильнее, чем равномернее распределены между устойчивыми растениями восприимчивые, поэтому для смешанных посевов желательно подбирать такие виды растений, семена которых можно смешивать перед посевом. Возможно использовать чересполосные посевы разных видов в пределах одного поля.

Лучшие результаты получены в сортосмесях, сходных по агрономическим свойствам. Не рекомендуется включать в смеси сорта, имеющие разный период созревания, высоту, характер роста, высоковосприимчивые к болезням. Смешанные популяции сортов одного и разных видов повышают адаптивность посевов к неблагоприятным воздействиям среды, благодаря чему можно получать более стабильные урожаи.

Смешанные посевы высокоэффективны против листостебельных инфекций: различных видов ржавчины, мучнистой росы, септориоза зерновых. Так, значение смешанных посевов зерновых культур в снижении развития воздушно-капельных инфекций отмечено в Алтайском крае. По данным Чумакова и Никитиной (1985), урожайность озимой пшеницы в сортосмесях была выше, чем лучшего сорта в чис­том виде, на 0,3...0,5 т/га. Отрицательной чертой смешанных посевов является их неоднородность по технологическим свойствам и качеству продукции. Поэтому их применяют прежде всего для защиты посевов, предназначенных для фуражных целей.

Сортосмена. Эволюция патогенов значительно опережает из­менчивость растений-хозяев. В результате устойчивость сортов рано или поздно преодолевается за счет появления в популяции генотипа, вирулентного к введенному в сорт гену устойчивости. При регулярной смене сортов и введении новых генов устойчиво­сти нарушается ритм приспособления паразита, что заставляет по­пуляцию возвращаться к исходной точке развития.

После массового размножения клонов и преодоления гена устойчивости содержание генов вирулентности в популяции может оставаться высоким многие десятилетия. Поэтому сортосмену нужно проводить регулярно, до массового накопления вирулентных клонов в популяции. Необходимость и регулярность сортосмены зависят от скорости эволюции патогенов и эффективности генов устойчивости.

Популяции слабоспециализированных патогенов могут быть относительно стабильны в течение длитель­ного времени. Соответственно гены устойчивости к подобным за­болеваниям могут сохранять эффективность в течение нескольких десятилетий. В случаях же интенсивных расообразовательных про­цессов и быстрого преодоления действия генов устойчивости сортосмена необходима гораздо чаще (например, для гибридов кукурузы в экваториальной зоне Северной Америки — через 2...3 года).

Замену сортов нужно осуществлять под иммунологическим контролем популяции патогена.

Мозаика сортов. Политику размещения сортов с различными генами устойчивости называют мозаикой сортов. В настоящее время это один из наиболее перспективных путей управления популяциями патогенов.

Чем теснее связь между популяциями паразита в различных зонах и чем больше роль заноса инокулюма в развитии эпифитотий, тем эффективнее использование мозаики сортов, защищен­ных различными генами устойчивости.

Чередование сортов с разной генетической основой дает возможность влиять на скорость размножения патогенных организмов и предотвращать развитие эпифитотий. В мозаики желательно включать как сорта с различными генами расоспецифической устойчивости, так и с полигенной неспецифической устойчивостью. При этом на полигенных сортах накопление инфекции задерживается до уровня, недостаточного для развития эпифитотий. При случайном возникновении вирулентной для сорта с моногенной устойчивостью расы запасы инфекции будут малы для вспышки заболевания.

При создании мозаик нужно иметь в виду, что толерантные сорта, не снижая собственной урожайности, могут быть накопите­лями инфекции для других типов сортов. Поэтому их следует раз­мещать в такой зоне, откуда невозможно массовое перемещение инокулюма на восприимчивые сорта.

Примером успешной реализации сортовой мозаики для за­щиты пшеницы от фузариоза колоса могут служить достиже­ния Краснодарского НИИСХ. В этом учреждении был создан набор сортов с различной генетической основой и механизмами иммунитета к возбудителю фузариоза. Общими направле­ниями селекции стали отбор растений на повышенную адап­тивность и сокращенный вегетационный период, что подняло неспецифическую устойчивость к фузариозу и способствовало уходу сортов от болезни. Новые сорта защищены различными способами:

сорт Юна отличается высокой и стабильной выживаемостью проростков в осенне-зимний период, поэтому слабо поражается фузариозной корневой гнилью;

сорт Купава уходит от заражения колоса во время цветения за счет одновременного колошения, короткого периода цветения и интенсивного налива зерна;

сорт Эхо имеет низкую капле удерживающую способность за счет узких, вертикально расположенных верхних листьев, хорошо проветриваемого стеблестоя, поникающей формы колоса, что повышает неспецифическую устойчивость к внедрению гриба.

Для организации мозаики в каждой зоне Краснодарского края рекомендуют возделывать от 9 до 14 сортов пшеницы, в каждом хозяйстве — по 5...7 сортов с разными биологическими особен­ностями. Мозаики сортов с различными механизмами устойчи­вости дают возможность влиять на эволюцию патогена. Благодаря созданию и одновременному возделыванию на территории Кубани большого количества сортов с различной природой ус­тойчивости, а также частой сортосмене удалось избежать возник­новения эпифитотий и нанесения заметного ущерба урожаю с 80-х годов XX в.

Для защиты от патогенов, способных распространяться с воз­душными потоками на дальние расстояния, необхо­димо районированное распределение генов устойчивости. Напри­мер, в Северной Америке для управления развитием популяции корончатой ржавчины овса реализована крупномасштабная про­странственная мозаика из десяти сортов с разными генами устойчивости. Эти сорта размещают в южном, центральном и северном регионах с учетом особенностей миграции спор и скорости накоп­ления инокулюма патогена. Это связано с тем, что споры гриба ежегодно переносятся по «ржавчинному коридору» в первой половине вегетации из южных районов в северные, а затем в проти­воположном направлении.

В нашей стране из трех видов ржавчины пшеницы наиболее вредоносна бурая ржавчина, так как она переносится с преоблада­ющими воздушными потоками по всему ареалу возделывания пшеницы. На основании анализа характера распространения ин­фекции и формирования популяций патогена на территории СНГ, изучения эффективности генов устойчивости ученые центральных научно-исследовательских институтов (ВИРа, ВИЗРа) дают рекомендации по использованию генов устойчивости в се­лекционных программах.

С учетом заноса инфекции из южных районов России в северном и восточном направлениях селекцию в этих зонах следует вести с использованием различных генов. Поволжский район занимает промежуточное положение на пути распространения ржавчины, поэтому генетическая основа сортов в этом районе должна отличаться от сортов европейской части и азиатских частей России и Северного Казахстана.

Кроме больших пространственных мозаик возможно создание мозаик генов во времени на территории одного района. При этом озимым и ранним яровым сортам придают один тип устойчивости (например, полигенный), а поздним яровым — другой тип (например, моногенную устойчивость). При такой мозаике накопле­ние инфекции на озимых задерживается, в результате ранние яро­вые уходят от сильного поражения. После уборки яровых вирулен­тная раса попадает на озимые сорта с неспецифической устойчи­востью и вытесняется из популяции простыми клонами, более приспособленными к генотипу озимых сортов. Такая временная мозаика была создана для регулирования популяционных процес­сов стеблевой ржавчины пшеницы в Северной Америке, благода­ря чему удалось сохранять эффективность большого гена устойчи­вости Sr6 более 30 лет.

Для эффективной селекции на иммунитет с учетом популяци­онных процессов патогенов, а также для определения политики размещения сортов необходима информация о фитосанитарном состоянии регионов и содержании селекционных программ. В на­стоящее время в России исследования по фитосанитарному мо­ниторингу проводят в 35 научных учреждениях, они касаются оценки состояния большинства сельскохозяйственных культур. Координационную деятельность осуществляют центральные ин­ституты: Всероссийский институт защиты растений (ВИЗР), отдел иммунитета Всероссийского института растениеводства (ВИР) и Всероссийский институт фитопатологии (ВНИИФ). Обмен ин­формацией осуществляется во время различных совещаний и сим­позиумов, а также через научные издания.

В селекции растений на иммунитет исключительно важную роль играет международная кооперация селекционеров. Так, Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO) предоставляет информацию об устойчивости сортов различных культур. Одно из основных на­правлений их работы — это изучение устойчивости растений к наиболее распространенным патогенам. Большое значение при этом имеет создание эколого-географической сети питомников-ловушек (особенно в эпицентрах соответствующих эпифитотий), дающих возможность отслеживать эволюционные процессы в по­пуляциях патогенов на различных материках. Эта информация не­обходима при построении сортовых мозаик для защиты растений от аэрогенных патогенов.

Таким образом, селекция на иммунитет постоянно актуальна в связи с быстрой эволюцией патогенов. Для управления устойчи­востью сортов необходимо строить селекционные программы с учетом фитосанитарной обстановки региона, особенностей сельс­кохозяйственного производства, максимально использовать гене­тическое разнообразие культур.

« Способы селекционной защиты от болезней и вредителей 
| Иные способы получения неинфекционного приобретенного иммунитета у растений »
К оглавлению