Рекомендации по борьбе с антракнозом на чечевице включают рациональный севооборот, снижение нормы высева и обработку фунгицидами. Однако возбудитель антракноза, Colletotrichum lentis, становится всё более устойчивым к фунгицидам группы 11.
Растущая устойчивость к фунгицидам является ключевым мотиватором, почему Правительство Канады и бобовая промышленность поддерживают работу исследователя Сабины Баннизы по созданию сорта чечевицы, устойчивого к антракнозу. Подробности рассказывает журналист Джанель Рудольф в статье, опубликованной канадским агропорталом The Western Producer.
…Сабина Банниза является председателем Программы стратегических исследований Министерства сельского хозяйства по патологии бобовых культур и профессором Центра развития сельскохозяйственных культур Университета Саскачевана. Она работала над проблемой антракноза почти всю свою карьеру, начав с изучения патогена и его взаимодействия с растением, а за последние 10 лет перейдя к выведению устойчивой чечевицы.
Исследования показало, что устойчивость может быть обнаружена только у дикой чечевицы, главным образом из-за её большего разнообразия. Для сравнения, культурные виды выводились на протяжении тысяч лет с определёнными целями, такими как однородность, размер семян и особенности роста растений, что привело к очень узкой генетической базе.
Культурная чечевица восприимчива к обеим расам возбудителя антракноза — расе 1 и расе 0, но устойчива только к расе 1.
«Десять-пятнадцать лет назад здесь, в рамках программы разведения, начали проверять диких сородичей чечевицы, чтобы выяснить, есть ли у диких сородичей высокий уровень устойчивости к этой опасной расе 0. И ученые действительно его нашли, но, к сожалению, только у довольно отдаленно родственного вида, - рассказывает Банниза. - Еще в начале 2000-х годов эти две расы сосуществовали. Вероятно, они встречались почти с одинаковой частотой. Но поскольку мы вывели сорта с хорошей устойчивостью к Расе 1, они уже не могли эффективно заражать растения чечевицы, в то время как изоляты Расы 0 могли. Этот прогресс привел к изменению показателей заболеваемости и к тому, что сегодня чечевица выращивается с учетом необходимости севооборота и фунгицидов, поскольку у этой культуры нет устойчивости к расе 0».
Однако решение, основанное на диком родстве, влечет за собой проблему: расстояние между двумя видами приводит к генетической несовместимости при скрещивании. Вероятность успешного скрещивания составляет один к ста. «Надо быстро собрать незрелое семя, пока растение его не сбросило, а затем попытаться регенерировать его в растение с помощью культуры тканей», поясняет исследователь.
Иногда бывают успехи, как, например, около 10 лет назад, когда удалось скрестить более старый сорт чечевицы, Эстон. Полученное потомство было использовано в селекционной программе, но оно привнесло с собой некоторые нежелательные черты дикой чечевицы: легко растрескивающиеся стручки, более короткие и плоские растения, что затрудняет сбор урожая, мелкие семена, их разную окраску и особенности роста.
«Теперь, поскольку мы гораздо лучше понимаем геном и гены, мы можем использовать молекулярные инструменты, чтобы гораздо более стратегически подходить к выбору нужного потомства для продолжения процесса разведения. Молекулярные инструменты и технологии, доступные для проекта по созданию сортов, меняют правила игры. Они позволили лучше понять генетические маркеры и позволят выявлять желаемые признаки у отобранных растений и их потомства. На разработку технологии для их использования ушло более 10 лет, и большую часть ее разработала генетик по чечевице из нашей команды, Кристин Бетт. Это как будто у меня внезапно появился совершенно новый набор инструментов», - говорит Банниза.
Ученый провела множество исследований дикой чечевицы, чтобы выявить молекулярные маркеры признаков, которые хотят включить в гибрид, например, устойчивость к антракнозу.
В настоящее время исследователи находятся на этапе разработки своего первого успешного гибрида, и как только он будет создан, они смогут выращивать до шести поколений в год и быстро прогрессировать. Однако сейчас камнем преткновения является создание самого гибрида. Селекционеры в ходе этого процесса в значительной степени полагаются на метод проб и ошибок, поскольку не так много других исследователей пытаются проводить подобную работу, а в научной литературе не так много информации для справки.
«Не так уж много людей работало над межвидовыми гибридами чечевицы, и в частности над гибридизацией культурных и диких видов. И поэтому вы просто пробуете разные вещи и пытаетесь найти метод, который подходит вам лучше всего», - говорит Банниза.
Процесс, который они использовали, известен как «возвратное скрещивание» и требует деликатной, тщательной работы, поскольку цветки чечевицы довольно мелкие и их легко повредить.
Для ученые используют дикое растение в качестве мужского, а культурное – в качестве женского. Чтобы избежать самоопыления, пыльцу с культурного растения срезают очень осторожно, чтобы не повредить его. Затем пыльцу с дикого растения берут для опыления культурного растения.
Если опыление прошло успешно, разовьется небольшой стручок. «Примерно через неделю после того, как он начал развиваться, мы помещаем эту крошечную семяпочку в стручке в тканевую культуру, а затем пытаемся заставить этот маленький зеленый комочек развиться в большой комочек, а затем в побег и корни», - поясняет Банниза.
Первое скрещивание представляет собой гибрид F1, который затем используется для повторного опыления культивируемой женской особи с целью «обогатить следующее поколение» желаемыми генами культурного вида.
Именно здесь в дело вступают молекулярные технологии, позволяющие команде определить, содержит ли гибрид устойчивость к болезням. Используя молекулярные маркеры признаков, они могут определить, какие семена развиваются с «дикой» устойчивостью, а также выявить «хорошие гены» у культивируемой женской особи.
«Этот процесс повторяется два или три раза, а затем мы надеемся получить нечто, что выглядит и ведет себя как культурная чечевица, но обладает необычайной устойчивостью к антракнозу. Затем линиям позволяют самоопыляться в течение пары поколений, чтобы признаки стали более «фиксированными» или, выражаясь техническим языком, более гомозиготными», - говорит ученый.
Банниза подсчитала, что сорт чечевицы, устойчивый к антракнозу, появится на рынке примерно через 10 лет плюс-минус год. Ускорение возможно благодаря появлению новых методов и технологий.
«Этот график основан на нескольких соображениях, но главное заключается в том, что это полностью традиционные методы разведения, поэтому может занять некоторое время. Кроме того, он основан не только на создании гибрида, но и на успешности потомства, полевых исследованиях и процессе регистрации. Чтобы дойти до стадии кооперативных и полевых испытаний в рамках программ селекции растений, требуется сорт, выведенный в течение пяти-шести поколений, а это значит, что сначала должно пройти несколько раундов процесса. Кроме того, в этом случае все разведение осуществляется в контролируемых условиях. В контролируемых условиях вы не можете выбирать по урожайности, вы не можете выбирать по многим более экономически важным признакам, которые вы должны включать в свои сорта. Так что да, мы можем делать это (тестирование на болезни) в теплице, но нам также нужно провести много полевых исследований, и именно поэтому на это уходит много времени», - говорит Банниза, которая потратила на научную работу с антракнозом чечевицы двадцать лет.
Источник: The Western Producer. Автор: Джанель Рудольф.
На фото – чечевица, зараженная антракнозом. Автор фото: Сабина Банниза.
