Оптимизированная методика оценки устойчивости картофеля к золотистой нематоде

Как ускорить оценку картофеля на устойчивость к нематоде

Глободероз остается одной из самых вредоносных болезней картофеля. При сильном заражении посадок золотистой (Globodera rostochiensis) или бледной (Globodera pallida) картофельными нематодами урожайность культуры снижается на 70–90 %. Оба возбудителя являются объектами карантинного контроля. Самым экологичным и надежным методом защиты по-прежнему остается возделывание устойчивых сортов, которых сейчас в государственном реестре насчитывается 35 отечественной селекции.

Чтобы упростить работу и повысить точность результатов, была разработана оптимизированная методика экспресс-оценки. В отличие от стандартного полевого теста, требующего высокой инвазионной нагрузки и 10 недель ожидания, новый способ позволяет провести анализ в лаборатории всего за 8 недель. Это существенно ускоряет отбор перспективных гибридов для дальнейшего размножения.

• Потери урожая картофеля — до 70–90 %
• Сортов отечественной селекции в реестре — 35
• Оптимальная температура для теста — 22 °C
• Световой день при испытании — 16 часов
• Срок оценки в лаборатории — 8 недель

Параметры стандартной и оптимизированной методик

Сравнительную оценку методик проводили в опытах с трехкратной повторностью. В 2022 году проанализировали 7 сортообразцов с известной степенью устойчивости, в 2023 году — 15 сортообразцов (из которых 4 с известной реакцией и 11 с изучаемой). В качестве восприимчивого эталона использовался сорт Вольтман. Новая методика показала высокую сходимость результатов со стандартом ЕОКЗР РМ 3/68 (1), но позволила снизить расход инфекционного материала и сократить сроки анализа.

Устойчивость оценивают визуально по числу золотисто-желтых цист на корневой системе. Все образцы делят на три группы:

• 1 группа (устойчивые) — 0 цист на корнях;
• 2 группа (слабопоражаемые) — от 1 до 5 цист;
• 3 группа (восприимчивые) — более 5 цист.

Для точного сопоставления результатов со стандартом ЕОКЗР РМ 3/68 (1) в конце вегетации определяют общую численность популяции паразита в почве флотационным методом. По количеству извлеченных цист вычисляют относительную восприимчивость тестируемого образца по сравнению с сортом Вольтман.

Выделение цист из почвы проводят по следующей схеме:

1. Засыпьте 100 см³ просеянной почвы из вегетационного сосуда в литровый стакан и залейте водой.
2. Тщательно перемешайте и дайте взвеси отстояться в течение 3–5 минут.
3. Аккуратно слейте верхний слой воды со всплывшими цистами через воронку диаметром 10–15 см с фильтром (размер ячеек — 200 мкм).
4. Поместите влажный фильтр под бинокуляр и подсчитайте общее количество цист.

Pf (эталонного) ОВ – это относительная восприимчивость, %; Pf (проверяемого) – конечная инвазионная нагрузка изучаемого сорта; Pf (эталонного) – конечная инвазионная нагрузка эталонного восприимчивого сорта.

По результатам дана бальная оценка устойчивости сорта в соответствии со стандартом ЕОКЗР РМ 3/68 (1). Таблица 1 – Параметры оценки глободероустойчивости по стандарту ЕОКЗР РМ 3/68 (1)

Группа Относительная Балл Степень устойчивости устойчивости восприимчивость, %

<1 9 очень высокая Устойчивые 1,1–3 8 высокая/очень высокая

5,1–10 6 средняя/высокая Слабопоражаемые 10,1–15 5 средняя

25,1–50 3 низкая Восприимчивые 50,1–100 2 низкая/очень низкая

>100 1 очень низкая

Результаты исследований. Согласно литературным данным, испытание на глободероустойчивость считается достоверным, если корневая система восприимчивого эталонного растения поразится ЗКН в сильной степени.

Оценка корневой системы растений в период формирования нематодой золотисто-желтых цист показала, что на сортах картофеля Ласунак, Бриз и Юлия (восприимчивые к ЗКН) образовались золотисто-желтые цисты (во всех сортообразцах более 5 шт./растение), а сорта Нара, Водар, Скарб, и Уладар (устойчивые к ЗКН) – были свободны от инфекции. Таблица 2 – Сравнительная оценка стандартного и оптимизированного методов (РУП «Институт защиты растений»)

Метод станоптимизиоптимизированстандартный

Сорт, дартный рованный ный

Год гибрид среднее количество цист на корневой сиглободероустойчивость стеме*, цист/растение Вольтман 2022 13,3 35,7 восприимчивый восприимчивый (эталон) 2023 8,8 29,5

2022 24,0 109,7 Ласунак восприимчивый восприимчивый

2023 36,1 54,8 Бриз 2022 20,0 72,7 восприимчивый восприимчивый Юлия 2022 6,0 8,3 восприимчивый восприимчивый 154023-96 2023 17,9 21,6 восприимчивый восприимчивый 10255-8 2023 15,7 20,2 восприимчивый восприимчивый 174149-32 2023 11,1 39,1 восприимчивый восприимчивый 3765-19 2023 6,2 48,1 восприимчивый восприимчивый 3668-1 2023 1,7 1,5 слабопоражаемый слабопоражаемый 10049-85 2023 1,6 3,2 слабопоражаемый слабопоражаемый 164080-3 2023 1,1 1,1 слабопоражаемый слабопоражаемый 174138-19 2023 0,0 1,3 устойчивый слабопоражаемый 189-18-1 2023 0,0 1,4 устойчивый слабопоражаемый Нара 2022 0,0 0,5 устойчивый устойчивый Водар 2022 0,0 0,0 устойчивый устойчивый

2022 0,0 0,7 Скарб устойчивый устойчивый

2023 0,0 0,0 Уладар 2023 0,0 0,0 устойчивый устойчивый 174109-8 2023 0,0 0,0 устойчивый устойчивый 10049-80 2023 0,0 0,0 устойчивый устойчивый Примечание – «*» – учет проведен в желтую (золотистую) фазу развития ЗКН

Осмотр корней картофеля показал, что на оцениваемых гибридах образовались золотисто-желтые цисты ЗКН, по количеству которых изучаемые сортообразцы характеризовали как восприимчивые, слабопоражаемые или устойчивые. Так, при оценке по оптимизированной методике на корневой системе восприимчивых гибридов образовалось от 20,2 до 109,7 цист/растение, а по стандартной – от 6,2 до 36,1, на слабопоражаемых – соответственно от 1,1 до 3,2 и от 1,1 до 1,7 шт./растение. В то же время корневая система устойчивых гибридов была свободна от цист ЗКН, при проведении оценки по стандартной методике. Однако, при проведении оценки на глободероустойчивость по оптимизированной методике на двух сортообразцах (189-18-1 и 174138-19), которые по стандартной методике были отнесены к устойчивым, образовались золотисто-желтые цисты в количестве 1,3 и 1,4 шт./растение.

С целью определения конечной инвазионной нагрузки, через 12 недель после посадки картофеля в изолированные сосуды, был проведен анализ почвы, по результатам которого установлено, что итоговая популяция на эталонном сорте Вольтман составила 131,5 цист/растение, что позволило провести оценку исследуемых селекционных гибридов картофеля на устойчивость к ЗКН по стандарту ЕОКЗР РМ 3/68 (1). Таблица 3 – Оценка глободероустойчивости гибридов картофеля по стандарту ЕОКЗР РМ 3/68 (1) (РУП «Институт защиты растений», 2023 г.)

Конечная инвазион- Относитель- Балл

Сорт, Глободероустойная нагрузка, цист/ ная восприимустойчигибрид чивость растение чивость, % вости Вольтман

Сравнение методик оценки устойчивости картофеля

Для правильного подбора сортов картофеля важно точно оценивать их реальную устойчивость к золотистой картофельной нематоде (ЗКН). В ходе испытаний были проанализированы показатели зараженности опытных образцов: количество цист и личинок на одно растение, а также итоговый балл восприимчивости к патотипу Ro 1.

Оценка известных сортов Ласунак, Уладар и Скарб полностью подтвердила их глободероустойчивость по международному стандарту ЕОКЗР РМ 3/68. Результаты также совпали по четырем восприимчивым гибридам (3765-19, 174149-32, 154023-96, 10255-8) — обе методики классифицировали их одинаково.

Однако при определении промежуточных групп устойчивости выявились расхождения:

• По международному стандарту ЕОКЗР РМ 3/68 выделили 2 слабопоражаемых гибрида и 5 устойчивых.
• По стандартной методике эти же образцы распределились как 3 слабопоражаемых и 4 устойчивых.

Сравнительный анализ показал высокую сходимость результатов при сопоставлении разных методов:

• Сходство стандартной и оптимизированной методик — 86,7%
• Сходство оптимизированной методики со стандартом ЕОКЗР — 80,0%

Результаты совпали по 13 из 15 образцов в первом случае и по 12 из 15 образцов во втором. Подробное сравнение оценок по трем шкалам приведено в таблице ниже.

Кроме того, шкала, используемая в оптимизированном методе, очень жесткая и сортообразцы картофеля из 2-ой группы (слабопоражаемые) включаются в реестр как восприимчивые, хотя многие гибриды в ходе проведения биотеста могут образовывать только единичные цисты. Например, у гибридов 174138-19 и 189-18-1, на корневой системе образовалось в среднем соответственно только 1,3 и 1,4 цисты/растение, то есть реакция сверхчувсвительности еще не до конца закрепилась на фенотипическом уровне и в последствии они могут вести себя как устойчивые.

Таким образом, полученные данные по иммунологической оценке сортообразцов картофеля дают возможность использовать усовершенствованную оптимизированную методику для проверки исходного селекционного материала на глободероустойчивость.

Заключение. В 2022–2023 гг. определено, что на корневой системе восприимчивых сортообразцов образовались золотисто-желтые цисты глободеры в следующем количестве:

Установлено, что при сравнительной оценке селекционных гибридов по стандартной и оптимизированной методикам отмечалось совпадение результатов по степени устойчивости к ЗКН в 86,7 % случаях, а по оптимизированной методике и стандарту ЕОКЗР РМ 3/68 (1) – в 80,0 % случаях.

Таким образом, на основании проведенных исследований усовершенствован метод оценки устойчивости селекционного материала к ЗКН, который включает в себя следующие этапы и условия:

• использование инвазионной нагрузки в количестве не менее 3 тыс. яиц и личинок на 100 см3 почвы;
• проведение предварительного испытания сортообразцов на глободероустойчивость второго года в зимний период в контролируемых климатических условиях.

Это позволяет снизить плотность инвазионной нагрузки в 2,5 раза, сократить сроки проведения испытаний на 1 год и перераспределить трудовые затраты в течении календарного года в сравнении со стандартной методикой.

Ананьева, И. Н. Видовая идентификация, патотипический состав Globodera rostochiensis (Woll.) Behrens и устойчивость картофеля к глободерозу: автореф. дис. … канд. биол. наук: 06.01.11 / И. Н. Ананьева; РНДУП «Ин-т защиты растений НАН Беларуси». – п. Прилуки, Минский р-н, 2005. – 20 с.

Жукова, М. И. Изменчивость глободероустойчивости сортов картофеля / М. И. Жукова, Н. В. Павлючук, О. Н. Зубкевич // Картофелеводство: сб. науч. тр. / РУП «Науч.-практ. центр НАН Беларуси по картофелеводству и плодоовощеводству»; редкол.: С. А. Турко (гл. ред.) [и др.]. – Минск, 2010. – Т. 18. – С. 68–77.

Жукова, М. И. Современные проблемы и перспективы их преодоления при оценке устойчивости сортообразцов картофеля к глободерозу / М. И. Жукова, О. Н. Зубкевич, Н. Ю. Проскуренко // Защита растений: сб. науч. тр. / Науч.-практ. центр НАН Беларуси по земледелию, Ин-т защиты растений; редкол.: Л. И. Трепашко (гл. ред.) [и др.]. – Несвиж, 2008. – Вып. 32. – С. 159–171.

Лиманцева, Л. А. Золотистая картофельная нематода Globodera rostochiensis в Северо-западном регионе РФ: состав популяции, источники и доноры устойчивости: автореф. дис. … канд. биол. наук: 06.01.07 / Л. А. Лиманцева; ГНУ ВИР. – СПб, 2010. – 21 с.

Тестирование сортов картофеля для оценки их устойчивости к Globodera rostochiensis и Globodera pallida [Электронный ресурс] // ГУ «Гл. гос. инспекция по семеноводству, карантину и защите растений». – Режим доступа: https://ggiskzr.by/doc/ mezhdunarodnoe-sotrudnichestvo/EPPO_PM_3-68(1)_ru.pdf – Дата доступа: 11.02.2024.

12. EPPO A1 List of pests recommended for regulation as quarantine pests [Electronic resource]. – Mode of access: https://www.eppo.int/ACTIVITIES/plant_quarantine/A1_list/ – Date of access: 11.02.2021.

M. V. Konopatskaya, I. G. Volchkevich RUE «Institute of Plant Protection», Priluki, Minsk region

COMPARISON OF VARIOUS METHODS FOR

EVALUATING POTATO BREEDING MATERIAL FOR

RESISTANCE TO GLOBODERA ROSTOCHIENSIS

Annotation. The article presents the results of a comparative assessment of the resistance of potato breeding material to Globodera rostochiensis Behrens using standard and optimized methods and EPPO standard PM 3/68 (1). It was shown that in a comparative assessment of breeding hybrids using standard and optimized methods, there was a coincidence of results on the degree of resistance to G. rostochiensis in 86.7 % of cases, and according to the optimized method and EPPO standard PM 3/68 (1) – in 80.0 % cases.