Расширение посевов льна масличного в России сопровождается усилением распространённости патогенных микроорганизмов. Наиболее вредоносным заболеванием культуры в мире считается фузариозное увядание, вызываемое узкоспециализированным грибом Fusarium oxysporum f. sp. lini. Потери от него могут достигать полной гибели посевов, при этом патоген десятилетиями сохраняется в почве в виде хламидоспор.
Специалисты ФГБНУ «Федеральный научный центр лубяных культур» поставили задачу выявить новые источники вертикальной устойчивости масличного льна. Именно на эту культуру ранее подобные исследования практически не распространялись, в отличие от льна-долгунца, для которого уже создана линейка сортов с разными генами устойчивости.
Содержание:
- Методика испытаний
- Первичный отбор: 35 устойчивых генотипов
- Влияние температуры на экспрессию генов
- Дифференциация по 13 моноизолятам
- Ценность для селекции пищевых сортов
- Выводы исследования
Методика испытаний
Работа велась в 2022–2024 годах. Образцы взяли из коллекции льна ФНЦ лубяных культур. Устойчивость оценивали на инфекционных фонах в вегетационном опыте и в климатической камере по методическим указаниям для льна-долгунца.
В вегетационном опыте чистую культуру возбудителя вносили в почву из расчёта 400 г инокулюма на ящик размером 50 x 85 x 20 см. Почву просеивали рано весной, в первых числах мая набивали ящики на две трети, вносили культуру гриба, засыпали почвой и обильно поливали, после чего накрывали полиэтиленовой плёнкой для развития инфекции.
Посев выполняли в третьей декаде мая. Площадь питания одного растения — 2,5 x 2,5 см, глубина заделки семян — 1 см. По периметру ящика размещали два защитных ряда восприимчивого сорта. Исследуемые генотипы высевали по 16 семян в делянку, повторность трёхкратная.
В качестве стандартов выступали два сорта: Vitagold — сильновосприимчивый, Raciol — высокоустойчивый, обладающий высокоэффективным R-геном.
В климатической камере использовали экспресс-метод: тестировали 30-дневные растения при оптимальной для патогена температуре воздуха 26 ºС, освещённости 15 000 люкс, влажности почвы свыше 60% от полной полевой влагоёмкости и 16-часовом световом периоде. Чистую культуру изолята вносили из расчёта 40 г на ящик 20 x 45 x 10 см.
Степень поражения оценивали по 4-балльной шкале: 0 — здоровое растение, 1 — частичное побурение стебля, 2 — полное побурение с коробочками, 3 — гибель до образования коробочек. По итогам анализа растения ранжировали: до 20% поражения — устойчивые, 21–30% — относительно устойчивые, 31–50% — средневосприимчивые, свыше 50% — сильновосприимчивые.
Справка. В условиях России идентифицированы 16 физиологических рас Fusarium oxysporum f. sp. lini — возбудителя фузариозного увядания льна. Всего у льна выявлено 12 R-генов устойчивости к этому патогену, из которых 9 идентифицированы с участием авторов исследования.
Первичный отбор: 35 устойчивых генотипов
На первом этапе оценили 60 перспективных сортов, селекционных линий и ландрасов масличного льна различного эколого-географического происхождения. Испытания вели на двух фонах: с искусственно созданной популяцией патогена и с сильновирулентным моноизолятом 39.
Стандарт Vitagold поразился на обоих фонах на 100%. Устойчивый Raciol показал степень поражения 7,2% на популяционном фоне и 0% на моноизоляте 39. У большинства образцов значения «степень поражения» и «процент поражённых растений» совпадали — растения гибли на ранней стадии из-за жёсткости инфекционного фона.
Высокий уровень устойчивости (81,2–100%) к обоим фонам проявили 35 генотипов. Из отечественных это линии № 3801, № 3896, № 3871, сорта Легур и Уральский. Среди зарубежных образцов устойчивыми оказались: из Франции — Eolle, Symphonia, Baikal, Oleane, Bilton; из Нидерландов — Atalante, Bilton; из Чешской Республики — AGT 422, AGT 427, AGT 1538, AGT 987; из Румынии — к-1672; из Грузии — к-2784; из Китая — Selectiong 3; из Индии — BS 12; из Афганистана — Rnavial 6-2; из США — Bison, Minnisota, Arny, Redving sel; из Канады — Fr 931, FP 704, Fr 681, Linda, McDuff, Dufferin, Norlin; из Аргентины — L. Florblanca, Entre-Rios; из Египта — Gisasel, к-1743.
У этих образцов степень поражения на обоих фонах составила от 0 до 18,8%, процент поражённых растений — от 0 до 25%. Такие показатели указывают на наличие высокоэффективных генов вертикальной устойчивости.
Важно! Три генотипа — к-1147 (Эфиопия), к-4056 (Италия) и McBeth (Канада) — показали высокую устойчивость к моноизоляту 39 (92,8–100%), но на популяционном фоне их поражение выросло до 28,6–40,0%. Это говорит о недостаточной эффективности имеющихся у них генов устойчивости.
Влияние температуры на экспрессию генов
Вирулентность расового состава возбудителей болезней культур меняется под действием температуры. Чтобы проверить этот фактор, устойчивые образцы дополнительно протестировали в климатической камере на фоне изолята 39 при оптимальной для патогена температуре 26 ºС.
Большая часть генотипов сохранила высокий или относительно высокий уровень устойчивости — свыше 70%. Их доля составила 62,9% от общего числа тестируемых образцов.
Вместе с тем у 13 образцов зафиксировали снижение устойчивости: Symphonia, Baikal, к-7260, Oleane (Франция), Bilton (Нидерланды), к-2784 (Грузия), Redving Sel. к-1709 (США), Fr 681, Dufferin, Norlin, FP 704 (Канада), Entre-Rios, к-7254 (Аргентина). Количество поражённых растений у них варьировалось от 39% у Baikal до 83,4% у FP 704.
По мнению авторов, усиление вирулентности изолята 39 при повышенной температуре на ранних этапах развития растений привело к снижению экспрессии генов устойчивости у этих образцов.
Дифференциация по 13 моноизолятам
Второй этап посвятили установлению генетической близости перспективных образцов. Реакцию генотипов проверяли на 13 моноизолятах гриба, выделенных из штаммов коллекции микроорганизмов — возбудителей болезней льна ФНЦ ЛК. Среди них сильновирулентными были 504, 441, 464, 518, 501, 517, 403, 458, 502; средневирулентным — 345; слабовирулентными — 115 и 175.
Большинство штаммов выделены из вегетирующих растений льна в Тверской области. Исключение — культура биообразца 175 из Бельгии и 458, выделенный с посевов фирмы Terra de Lin во Франции.
Самую высокую агрессивность показали изоляты 39, 502 и 175 — они поразили в средней и сильной степени (35,9–100%) большую часть образцов. Изоляты 441, 464, 115, 518, 458 и 346 поразили 41,7–50% генотипов. Изолят 501 оказался практически авирулентным: в средней степени поразился только сорт Lola.
Авторы предполагают, что все использованные изоляты генетически различаются между собой и обладают дифференцирующей способностью.
Ценность для селекции пищевых сортов
Особую значимость исследование имеет для создания специализированных сортов пищевого и медицинского назначения. В выборку включили генотипы с изменённым жирнокислотным составом масла: 8 образцов с низким содержанием линоленовой кислоты (менее 10%) — ЛМ 98, AGT 981, AGT 1538, AGT 1535, AGT 427, Lola, Eyre, Walaga, и 3 со средним (18,5–35%) — AGT 987, AGT 422, Raciol.
Высокоэффективные гены устойчивости к фузариозному увяданию выявлены у линий и сортов чешской селекции Raciol, AGT 1538, AGT 422, AGT 427 и AGT 987. При этом у AGT 987 и AGT 427 отмечено снижение экспрессии генов на фоне изолята 39 под действием температуры.
Сильновосприимчивыми (степень поражения 55,6–100%) на обоих фонах — и при заражении популяцией, и изолятом 39 — оказались ЛМ 98 (Россия), Lola (Великобритания), Eyre, Walaga (Австралия) и линия AGT 1535 (Чехия).
Реакция на заражение 13 моноизолятами позволила дифференцировать образцы по степени агрессивности патогена. Линия AGT 427 проявила высокую устойчивость практически ко всем изолятам (степень поражения 19%), кроме изолята 518, где показатель составил 28,6%. Сорт Raciol остался относительно устойчивым к изолятам 403, 464 и 115 (25,0–27,8%), а ко всем другим — высокоустойчив (0–16,7%).
Линия AGT 1538 в средней степени поразилась изолятом 403 (41,7%), а AGT 422 — изолятами 502 и 175 (41,7% и 50% соответственно). Линия AGT 987 в сильной степени поразилась изолятами 502 и 504 (75% и 62,5% соответственно), в средней — изолятом 441 (33,3%).
Различия в реакции указывают на генетическую неидентичность R-генов у тестируемых генотипов. Это согласуется с данными гибридологического анализа: у сорта Raciol идентифицирован ген Fu 9, у линии AGT 987 — Fu 11, у AGT 1538 — Fu 12.
Выводы исследования
Из 60 коллекционных образцов масличного льна 35 проявили высокий уровень устойчивости к фузариозному увяданию — от 81,2 до 100%. Усиление патогенности моноизолята 39 при температуре 26 ºС в начале вегетации снизило экспрессию генов устойчивости у ряда образцов: поражённость достигала 39,0–83,4%.
При этом 22 генотипа сохранили высокую устойчивость на уровне 80–100% независимо от температурного фактора. В их числе Уральский, Легур, Altess, AGT 1538, AGT 422/10, Raciol, BS 12, Arny, Bison и другие.
Важно! Образцы с изменённым жирнокислотным составом — Raciol, AGT 987, AGT 422 (среднелиноленовые), AGT 427 и AGT 1538 (низколиноленовые) — показали различную реакцию на заражение, что предполагает неидентичность их R-генов. Эти генотипы — ценный исходный материал для создания устойчивых к фузариозному увяданию сортов льна масличного пищевого и фармацевтического назначения.
