На базе Российского государственного аграрного университета – МСХА имени К.А. Тимирязева в конце апреля текущего года состоялась Международная научная конференция «Аграрная наука – 2023». В числе докладчиков выступила м.н.с. НЦМУ «Агротехнологии будущего», ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева Эльвира Мурзина, которая подробно рассказала в интервью порталу AGRO XXI о современных подходах к защите рапса от опасного заболевания – килы, так как темой ее доклада было «Об изучении селекционных образцов рапса на устойчивость к киле».
– Добрый день, расскажите немного о себе и почему Вы взяли тему «Об изучении селекционных образцов рапса на устойчивость к киле (Plasmodiphora brassicae Wor.)»?
– Меня зовут Эльвира Мурзина. На данный момент обучаюсь в аспирантуре РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева и работаю младшим научным сотрудником в НЦМУ «Агротехнологии будущего» и селекционно-семеноводческом центре овощных культур.
Темой устойчивости капустных к киле я начала с бакалавриата, проводя скрининг линий коллекции ООО «Селекционная станция имени Н.Н. Тимофеева». В коллекции есть одно удивительное растение – отдаленный гибрид Brassicoraphanus или капустно-редечный гибрид, полученный гибридизацией капусты белокочанной и дайкона. В магистратуре я проводила исследования по возможности использования этого материала для селекции рапса на устойчивость к киле. Капустно-редечный гибрид обладает несколькими генами устойчивости, полученные от родительских компонентов, а также геном восстановителем фертильности стерильной цитоплазмы.
Моя работа направлена на получение линий исходного материала для селекции F1 гибридов ярового рапса, с устойчивостью к киле, 00 по содержанию эруковой кислоты и глюкозинолятов, а также с большим содержанием качественного масла.
– Как Вы оцениваете перспективы выращивания рапса в России и с чем это связано, где сосредоточены посевные площади и с какими вызовами сталкиваются российские рапсоводы. Какой рапс выращивают в России – озимый или яровой, с чем связано?
– Рапс – это очень маржинальная культура, хотя и довольно сложная в выращивании. Особенно рентабельны продукты переработки рапса: масло и жмых. Объемы производства рапсового жмыха и шрота в России в 2021 году, по данным USDA, выросли по отношению к 2020 году на 24,5%. В 2022 году, по итогам года, как ожидается, прирост составит 32,4%(статистика от АБ-центр). Главными экспортерами семян рапса и продуктов переработки из России – Китай и страны СНГ.
Для выращивания рапса необходимо строгое соблюдение технологии выращивания, хорошая оснащенность хозяйства машинами и орудиями для механизированной обработки. Современная технология выращивания рапса Clearfield ® требует выращивания устойчивых к гербицидам высокоурожайных гибридов и является очень привлекательной для производителей, но требует от селекционеров либо привлечения источников устойчивости, либо их создание мутагенезом.
Анализируя статистику можно заметить, что посевные площади как ярового, так и озимого рапса ежегодно растут, в 2022 году площади достигли исторического максимума: почти 2,5 млн га. Яровой рапс конечно составляет большую часть площадей, что связанно с тем, что основные регионы возделывания рапса — это Восточная Сибирь (Красноярский и Алтайский края, Кемеровская, Новосибирская и Омская области). Озимый больше выращивают на юге страны и южных районах средней полосы России (Брянская, Тульская и Орловская области, Краснодарский край). Каждый регион диктует свои требования – для Сибири нужны ультраскороспелые сорта и гибриды, для юга России – засухоустойчивые. Но основной проблемой для всех остается устойчивость к основным экономически вредоносным заболеваниям.
Регионы выращивания рапса совпадают с возделыванием капусты белокочанной, что приводит к еще более сильному засорению полей килой. Бороться с ней классическими химическими и механизированными способами невозможно, ведутся разработки по биологическим средствам защиты, но в производство они пока не введены. Единственный способ – это выращивание устойчивых сортов и гибридов.
– Откуда родом рапс и каков его потенциал адаптируемости. Главные факторы для успеха при выращивании рапса.
– Рапс с исследовательской точки зрения интересен тем, что в диком виде не встречается. Это амфидиплоидный гибрид сурепицы (Brassica rapa L. var. campesris) (Brassica oleracea L.), возникший спонтанно и отселектированный человек за 7500 лет. В России он стал известен только в 18 веке.
Берясь за выращивания рапса, производители отмечают, что культура крайне капризна и чувствительна к погодным условиям в фазу созревания. Но эти неудобства перекрываются высокой стоимостью сырья и продуктов переработки.
Рапс – холодостойкая культура, оптимальна для выращивания в средней полосе России. Оптимальные показатели для выращивания рапса: температура 10…25С, почвы суглинистые и глинистые с рН 5.0-8.0 хорошо дренируемые. Так как это мелкосемянная культура, необходима очень тщательная подготовка почвы перед посевами. Корни рапса проникают на большую глубину, следует не допускать появления плужной подушки и почвенных уплотнений, иначе рост и развитие культуры будет снижен.
– Какие экономические и экологические достоинства есть у рапса.
– Рапс – культура с мультифункциональным применением. Рапсовое масло применяют как в пищевой промышленности, например, для обогащения полезными жирами растительного молока, так и в топливной отрасли. Следует отметить, что для этого используют разные сорта рапса, в пищевых целях применяют только 00 по содержанию эруковой кислоты и глюкозинолятов, качество масла строго контролируется, так как эруковая кислота является канцерогенным веществом и может накапливаться в организме. Жмых, получаемый после получения масла, используется в качестве протеиновой подкормки в животноводстве молочных коров.
Сам рапс является отличным предшественником. Это отличная мелиоративная культура, которая способствует улучшению структуры почвы, корневая система рыхлит почву на большую глубину, усваивает нитраты, озимый рапс возвращает большую часть органики обратно в почву. И конечно, рапс – одна из самых лучших медоносных культур. Рапсовый мед обладает мягким ароматом и вкусом.
– Какими агротехническими характеристиками отличаются современные сорта рапса от старых сортов?
– Я бы хотела сделать больший упор на гибридах, ведь они по оценкам экспертов занимают больше половины посевных площадей рапса в России. Выращивание гибридов выигрышнее: однородные всходы и одновременное созревание, за счет чего идет уменьшение потерь посевов из-за растрескивания, выше урожайность, масличность и качество масла.
Хотя в России еще не зарегистрированы гибриды рапса, ВНИИМК передали первый гибрид озимого рапса Дебют в 2020 году. Вся селекция рапса в России сосредоточена на сортах, но они совершенно не конкурентоспособны зарубежным гибридам. Да, создание гибридов требуют значительных затрат. Необходимо передавать цитоплазматическую мужскую стерильность в селекционный материал, создание линий закрепителей стерильности и восстановителей фертильности.
В селекции идет постоянный процесс создания все лучших и лучших сортов и гибридов. Это характеризует фраза, которую я услышала на занятиях по полеводству: «В начале 20 века если агроном собрал 100 пудовый урожай пшеницы, его наградят медалью, а сейчас – выгонят взашей».
– Почему селекция рапса на устойчивость к киле приоритетна. Чем опасна болезнь и какие суперсвойства есть у этого патогена?
– В настоящее время кила зарегистрирована на всех континентах (кроме Антарктиды) и более чем в 75 странах. Проблема поистине общемировая.
Кила крестоцветных – почвенный патоген, стремясь за корневые выделения капусты он проникает в корни и вызывает чрезмерное разрастание тканей, называемых галлы. Коварство килы заключается в том, что симптомы заболевания становятся видны, когда растение практически погибло: разросшиеся галлы на корнях не пропускают воду и питательные вещества в надземную часть растения, из-за чего начинается увядание.
Главная его суперспособность – это невероятная живучесть, по данным некоторых авторов споры килы могут находится в почве больше 30 лет и сохранять жизнеспособность. За счет образования спор патоген не подвержен никаким химическим средствам защиты, есть рекомендации по известкованию почвы, но и это не дает 100% гарантии.
Генетическая устойчивость – единственная возможность получения урожая на закиленных почвах, однако и она может преодолена патогеном.
Каждый регион имеет свой набор рас патогена, поэтому иностранные сорта не всегда устойчивы в России или устойчивость быстро преодолевается. Очень важно изучать расоспецифичный состав патогенов и пирамидировать (накапливать) в одном генотипе несколько генов устойчивости.
– Как ведется селекция рапса на устойчивость к киле, используются ли родственники культуры, если да, то какие?
– В селекции проводится как внутривидовая гибридизация, так и межвидовая и даже межродовая. В семействе Brassicaceae имеется достаточно широкая вариабельность по устойчивости к P. brassicae. Внутри родов существует разная восприимчивость к поражению патогеном, но, ни один вид не характеризуется полной устойчивостью.
За счет своего происхождения рапс хорошо скрещивается с видами Brassica oleracea и Brassica rapa, что конечно используется в селекционном процессе. Привлекая другие виды семейства Крестоцветные, мы тем самым расширяем генетическое разнообразие рапса.
В нашей работе источником генов устойчивости к киле мы использовали отдаленный гибрид Brassicoraphanus – он был получен гибридизацией устойчивого гибрида капусты белокочанной Килатон (Syngenta) и линии дайкона c моногенной устойчивостью. Далее проводили ряд беккросов для насыщения растений генами рапса с источниками ценных признаков: масличность, качество масла, также планируем передавать устойчивость к гербицидам.
Как я говорила ранее, пирамидирование генов устойчивости в одном генотипе позволит продлить сопротивляемость гибридов, но патоген также постоянно мутирует и увеличивает вирулентность. Вечная борьба селекционеров и патогенов. В этом значительную роль играет использование молекулярных маркеров для отбора материала, не проводя долгих изучений на разных инфекционных фонах. Хотя конечно, полностью отказаться от испытаний на инфекционном фоне мы не можем, все-таки маркеры допускают некоторую долю ложноположительных результатов, но все-таки на это нужно делать на значительно меньшем количестве материале.
– При каких условиях кила рапса представляет наибольший риск. Цикл болезни, симптомы.
– Кила капусты интенсивно развивается при температуре почвы +18°C–+24°C, влажности почвы 75–90%, кислотности pH 5.6–6.5. Развитие заболевания прекращается при температуре почвы менее +15°C и при экстремальных значениях влажности – менее 50% или более 98%. Тип почвы слабо влияет на интенсивность заражения. Однако было показано, что песчаные почвы и почвы с низким содержанием гумуса подавляют болезни, и что вредоносность килы была ниже в песке, чем в суглинистых почвах или глине. Что совпадает с оптимальными условиями произрастания рапса.
– Какие меры борьбы применяются против килы рапса. Может, есть интересные инновации или разработки.
– В основном они носят профилактический характер, не рекомендуется возвращать рапс на то же поле раньше, чем через 3 года. Известкование кислых почв для повышения рН до 7-7.5.
Также необходимо удалять с полей сорные растения семейства крестоцветных. Для предотвращения переноса спор с зараженных полей, необходимо обрабатывать их в последнюю очередь. Также агрономам необходимо соблюдать полевую санитарию и обрабатывать машины, орудия и даже обувь после зараженных полей, что тоже накладывает дополнительные расходы на сельхозпроизводителя.
Из-за биологии патогена, имеющиеся химические средства борьбы либо неэффективны, либо запрещены к использованию из-за высокой токсичности. Допущены к использованию оомицетовые фунгициды Флуазинам и Циазофамид, использование их весьма дорогостояще, ведь препарат должен быть внесен в почву, на всю глубину корней.
Последние года стали появляться разработки биологических мер борьбы с килой: среди них использование эндофитного грибка Acremonium alternatum (Auer et al., 2015), Bacillus subtilis (Caukier et al., 2019), Штамм QST713 B. amyloliquefaciens зарегистрирован для коммерческого использования (Serenade®) (Mendes et al., 2018). Но большинство исследований проводятся в условиях теплиц или in vitro, в полевых условиях оказываются невоспроизводимы.
Механизмы защиты в основном представляют собой паразитизм, антагонизм вторичных метаболитов токсических/антибиотиков и/или конкуренцию. Эндофитный гриб Heteroconium chaetospira, выделенный из корней капусты, показал практически 100% результат при заражении пекинской капусты в теплице, но при концентрации спор 106(стандартная концентрация для создания инфекционного фона для испытаний) результат оказался отрицательным.
Многие исследования продемонстрировали потенциал биологической борьбы с почвенными грибами. Это относится к прямому антагонистическому или ингибирующему действию на патоген, а не к косвенному эффекту, такому как стимулирование роста растений или индукция устойчивости растений (Struck et al., 2022)
– Назовите сорта рапса с хорошей устойчивостью к киле, которые, по-Вашему мнению, заслуживают внимания.
– Самый первый в мире гибрид рапса «Мендель», устойчивый к киле, был зарегистрирован в 2001 году. В настоящее время известно еще несколько устойчивых гибридов: InVigor L354,343,340,344,345PC (BASF); Dekalb RR (Bayer); Pioneer (Corteva Agriscience); Nexera RR (Richardson International). Очень активно работает в этом направление компания BASF, которая разработала технологию Clearfield и гибриды с устойчивостью к гербицидам. Их серия InVigor включает в себя 11(!) гибридов с устойчивостью к киле.
Источник
