Разнообразие культурного овса по хозяйственно ценным признакам и их связь с устойчивостью к фузариозу

Комплексное полевое и лабораторное изучение эколого-географического и внутривидового разнообразия овса способствует определению параметров, на основании которых возможно отбирать генотипы, являющиеся генетическими источниками для селекции. Целью исследований являлся анализ взаимосвязи хозяйственно ценных признаков генотипов овса из коллекции ВИР с устойчивостью к фузариозу зерна. В 2007–2009 гг. и 2014 г. проведено полевое и лабораторное изучение по агрономическим признакам и устойчивости к заболеваниям 340 генотипов пленчатого и голозерного овса культурных видов Avena sativa L., A. byzantina C. Koch, A. abyssinica Hoch. и A. strigosa Schreb. различного географического происхождения из коллекции ВИР. На искусственном инфекционном фоне гриба Fusarium sporotrichioides Sherb. генотипы овса оценили по зараженности зерна и накоплению микотоксинов. Комплексное изучение показало, что увеличение продолжительности второй половины вегетации, наличие устойчивости к полеганию и заражению патогенами, уменьшение высоты растений и увеличение длины метелки способствовали увеличению зараженности зерна грибами Fusarium. Было установлено, что овес песчаный (A. strigosa) и посевной (A.sativa) в меньшей степени подвержены заболеванию фузариозом, чем византийский (A. byzantina) и абиссинский (A. abyssinica). Голозерные формы овса в большей степени устойчивы к фузариозу зерна по сравнению с пленчатыми. Сопоставление результатов оценки местных и селекционных генотипов показало, что местные образцы с одногривой метелкой и темноокрашенными цветковыми чешуями более устойчивы к фузариозу. При рассмотрении географического происхождения установлено, что селекционные сорта из России, Белоруссии и США и местные сорта из Китая обладали более высокой устойчивостью к фузариозу по сравнению с генотипами из других стран. По совокупности изученных характеристик выделены генотипы овса с высокой продуктивностью и устойчивостью к фузариозу.

Avena spp., генотип, хозяйственно ценные признаки, устойчивость, фузариоз, микотоксины, факторный анализ

1. Bjørnstad Å, Skinnes H. Resistance to Fusarium infection in oats (Avena sativa L.). Cereal Res. Comm. 2008;36:57-62.

2. Boutigni A.-L., Richard-Forget F., Barreau C. Natural mechanisms for cereal resistance to the accumulation of Fusarium trichothecenes. Eur. J. Plant Pathology. 2008;121:411-423.

3. Burkin A.A., Zorjan V.G., Soboleva N.A., Kononenko G.P. T-2 toxin and roridin A in blood, tissues and excreta of rats after oral administration. Baltic J. Lab. Anim. Sci. 2000;10:26-32.

4. Gagkaeva T.Yu., Gavrilova O.P. Features of oat damage by Fusarium. Selskokhozyaystvennaya Biologiya = Agricultural Biology. 2011;6: 3-10.

5. Gagkaeva T.Yu., Gavrilova O.P., Levitin M.M., Novozhilov K.V. Fusarium head blight. Zashchita i Karantin Rasteniy = Plant Protection and Quarantine. 2011;5:69-120.

6. Gagkaeva T.Yu., Gavrilova O.P., Loskutov I.G., Blinova E.V., Anikina L.V. Kharakteristika obraztsov ovsa po ustoychivosti k fuzariozu [Characterization of the resistance of oat accessions to Fusarium]. Katalog mirovoy kollektsii VIR [Catalogue of the Vavilov Institute global plant collection]. Saint-Petersburg, VIR, 2012;808.

7. Gagkaeva T.Yu., Gavrilova O.P., Loskutov I.G., Yli-Mattila T. Sources of resistance to Fusarium head blight in VIR oat collection. Euphytica. 2013;191:355-364.

8. Gagkaeva T., Gavrilova O., Yli-Mattila T., Loskutov I. Evaluation of oat germplasm for resistance to Fusarium head blight. Plant Breeding and Seed Sci. 2011;64:15-22.

9. Gavrilova O., Gagkaeva T., Burkin A., Kononenko G., Loskutov I. Susceptibility of oat germplasm to Fusarium infection and mycotoxin accumulation in grains. Abstracts of 8th International oat conference. Minneapolis, USA. Session V – Effective Pest, 28 june–2 july, 2008.

10. Gavrilova O.P., Gagkaeva T.Yu., Loskutov I.G. Screening of parent material for breeding oat varieties resistant to Fusarium disease and accumulation of mycotoxins in grain. Doklady Rossiyskoy Akademii Selskokhozyaystvennykh Nauk = Proceedings of the Russian Academy of Agricultural Sciences. 2012;1:21-23.

11. Halstensen A.S., Nordby K.C., Eduard W., Klemsdal S.S. Real-time PCR detection of toxigenic Fusarium in airborne and settled grain dust and associations with trichothecene mycotoxins. J. Environ. Monitoring. 2006;8:1235-1241.

12. He Х., Skinnes H., Oliver R., Jackson E., Bjørnstad Å. Linkage mapping and identification of QTL affecting deoxynivalenol (DON) content (Fusarium resistance) in oats (Avena sativa L.). Theor. Appl. Genet. 2013;126:2655-2670.

13. Imathiu S.M., Ray R.V., Back M.I., Hare M.C., Edwards S.G. A survey investigating the infection of Fusarium langsethiae and production of HT-2 and T-2 mycotoxins in UK oat fields. J. Phytopathol. 2013; 161:553-561.

14. Kiecana I., Mielniczuk E., Kaczmarek Z., Kostecki M., Golinski P. Scab response and moniliformin accumulation in kernels of oat genotypes inoculated with Fusarium avenaceum in Poland. Europ. J. Plant Pathol. 2002;108:245-251.

15. Konarev A.V., Shelenga T.B., Perchuk I.N., Blinova E.V., Loskutov I.G. Characterization of the diversity of oats (genus Avena L.) from the Vavilov Institute global plant collection, starting material for breeding Fusarium-resistant oats. Agrarnaya Rossiya = Agricultural Russia. 2015;5:2-10.

16. Kononenko G.P., Burkin A.A. The experience of development and application of immunosorbent reagents for assaying 12,13-epoxytrichothec-9-ene-8-ones. Immunopatologiya, Allergologiya, Infektologiya = Immunopathology, Allergology, Infectology. 2009;2:16.

17. Loskutov I.G. Oves (Avena L.). Rasprostranenie, sistematika, evolyutsiya i selektsionnaya tsennost [Oat (Avena L.). Distribution, taxonomy, evolution, and breeding value]. Saint-Petersburg, Vavilov Institute of Plant Industry, 2007

18. Loskutov I.G., Kovaleva O.N., Blinova E.V. Metodicheskie ukazaniya po izucheniyu i sokhraneniyu mirovoy kollektsii yachmenya i ovsa [Guidelines for studying and maintaining the global collections of barley and oat accessions at the Vavilov Institute of Plant Industry]. Saint-Petersburg, Vavilov Institute of Plant Industry, 2012.

19. Loskutov I.G., Rines H.W. Avena L. Wild Crop Relatives: Genomic and Breeding Resources. Cereals. Ed. C. Kole. Springer, Heidelberg, Berlin, New York. 2011;1:109-184.

20. Martinelli J.A., Chaves M.S., Graichen F.A.S., Federizzi L.C., Dresch L.F. Impact of Fusarium head blight in reducing the weight of oat grains. J. Agric. Sci. 2014;6:188-198.

21. Mielniczuk E., Kiecana I., Perkowski J. Susceptibility of oat genotypes to Fusarium crookwellense Burgess, Nelson and Toussoun infection and mycotoxin accumulation in kernels. Biologia, Bratislava. 2004;59(6):809-816.

22. Plǎcintǎ D.D., Murariu D., Herrmann M. Incidence of Fusarium mycotoxins on different oat cultivars under natural and artificial infection conditions. Romanian Agric. Res. 2015;32:63-68.

23. Rodionova N.A., Soldatov V.N., Merezhko V.E., Yarosh N.P., Kobylyansky V.D. Oves. Kulturnaya flora [Cultivated flora: Oat]. Moscow, Kolos, 1994;2(3).

24. Scudamore K., Baillie H., Patel S., Edwards S.G. The occurrence and fate of Fusarium mycotoxins during the industrial processing of oats in the UK. Food Add. Cont. 2007;24:1374-1385.

25. Šliková S., Šrobárová A., Šudyová V., Polišenská I., Gregová E., Mihálik D. Response of oat cultivars to Fusarium infection with a view to their suitability for food use. Biologia, Bratislava. 2010;65(4): 609-614.

26. Tekauz A.B., Fetch M.J., Rossnagel B.G., Savard M.E. Progress in assessing the impact of Fusarium head blight on oat in western Canada and screening of Avena germplasm for resistance. Cereal Res. Comm. 2008;36:49-56.

27. Tekauz A.B., McCallum B., Ames N., Fetch J.M. Fusarium head blight of oat – current status in western Canada. Can. J. Plant Pathol. 2004; 26:473-479.

28. Yan W., Fregeau-Reid J., Rioux S., Pageau D., Xue A., Martin R., Fedak G., de Haan B., Lajeunesse J., Savard M. Response of oat genotypes to Fusarium head blight in Eastern Canada. Crop Sci. 2010; 50:134-142.

29. Yli-Mattila T., Paavanen-Huhtala S., Jestoi M., Parikka P., Hietaniemi V., Gagkaeva T., Sarlin T., Haikara A., Laaksonen S., Rizzo A. Real-time PCR detection and quantification of Fusarium poae, F. graminearum, F. sporotrichioides and F. langsethiae in cereal grains in Finland and Russia. Arch. Phytopathol. Plant Prot. 2008; 41:243-260.