Красноярские ученые разработали комплекс методов лабораторной диагностики, позволяющий быстро оценить устойчивость селекционных линии зерновых культур к опасным грибам рода Fusarium. Благодаря всесторонней оценке удалось выявить линию ярового овса (Б-70), которая сохраняет высокую продуктивность даже в присутствии токсинов патогена. Это позволит сократить потери зерна и снизить применение фунгицидов. Результаты исследования опубликованы в журнале Сибирский вестник сельскохозяйственной науки.
Овес — одна из основных зерновых культур для России. Его используют для производства диетических круп, детского питания, кормов для животных. Главная проблема при выращивании овса — корневые гнили, вызываемые грибами рода Fusarium. Гриб поражает корневую систему и основание стебля, в результате растения слабеют и гибнут, а общая урожайность снижается. Традиционные методы защиты от фузариоза требуют обработок пестицидами, что увеличивает себестоимость и нагрузку на экосистему. Поэтому необходимо создать сорта, обладающие не только высоким качеством зерна, но и генетической устойчивостью к фузариозу.
Ученые Красноярского научного центра СО РАН провели комплексную оценку перспективных линий ярового овса и выявили линию, которая устойчива к возбудителю корневых гнилей грибу Fusarium poae. При этом выделенная линия обладает высокой урожайностью. Разработка позволит сократить потери зерна и снизить применение фунгицидов.
В исследованиях использовали методы работы с клетками растений, которые растут в лабораторных условиях на питательных средах. Такие биотехнологические исследования помогают гораздо быстрее изучать и отбирать перспективные линии, не дожидаясь их созревания в поле. Ученые вырастили в чашках Петри с питательной средой клетки овса, а затем добавляли к ним токсины гриба Fusarium poae. Через месяц оценивали реакцию: какие из линий выживали и продолжали расти, а какие погибали.
Параллельно специалисты насколько эффективно проростки селекционных линий могут справляться с фотосинтезом в токсичных условиях. Овес высевали в почву, а через три дня после появления ростков в землю добавили суспензию из спор гриба Fusarium poae в большом количестве, чтобы имитировать сильное заражение в природе.
Наиболее устойчивой к воздействию корневой гнили оказалась линия Б-70. Она продемонстрировала минимальную гибель клеток в чашках Петри и имела максимальную скорость фотосинтеза в присутствии токсинов гриба. Более того, у этой линии ученые зафиксировали самую высокую способность формировать зачатки стеблей в толще растущих на питательной среде массы клеток. Это значит, что даже в стрессовых условиях растение сохраняет способность к восстановлению и нормальному развитию. К тому же в полевых испытаниях по урожайности и массе зерна линия Б-70 была как минимум не хуже стандарта, а по количеству стеблей, которые дали полноценные колосья с зерном — даже лучше.
«Линия Б-70 показала высокую клеточную устойчивость к корневым гнилям в клеточной культуре. Даже при сильном заражении грибом, клетки этой линии продолжали расти в отличие от стандартного сорта овса, у которого этот процесс ослаб. Кроме того, эта линия имеет высокую продуктивность и не уступает по урожайности лучшим существующим сортам. Использование таких устойчивых линий позволит создавать сорта овса с генетической защитой от фузариоза, что снизит потребность в частых химических обработках пестицидами и в дальнейшем снизит себестоимость возделывания», — заключила Светлана Луговцова, старший научный сотрудник лаборатории физиологии и биотехнологии Красноярского научно-исследовательского института сельского хозяйства.
Изображение: каллусы овса в чашках Петри / автор Анастасия Тамаровская
Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской Академии наук»
