СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИВЫХ К КОККОМИКОЗУ ФОРМ ВИШНИ И ЧЕРЕШНИ Российский патент 2009 года по МПК A01H1/04 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к плодоводству, и может быть использовано для определения иммунных и высокоустойчивых к коккомикозу форм черешни, вишни и подвоев для этих культур.

За последние два десятилетия в нашей стране значительно уменьшились площади выращивания вишни и черешни (род Вишня (Cerasus Mill.)). Одной из причин этого является сильное поражение сортов и подвоев коккомикозом (возбудитель - Coccomuces 'hiemalis Higg. sun. Blumeriella jaapii Rehm.v.Arx. - сумчатая стадия, Cylindosporium hiemalle Higg - конидиальная стадия), поэтому создание и внедрение устойчивых к данной инфекции форм является одним из главных направлений в плодоводстве.

Известен, например, способ отбора иммунных сортов на искусственном инфекционном фоне, рекомендующий использовать сборный инокулюм, состоящий из большого количества моноспоровых клонов или биотипов гриба с различных сортов и из разных географических зон. Учет поражения в камерах проводят через 8-11 дней. (Изучение устойчивости черешни и вишни к коккомикозу: Методические указания/ Сост.: М.С.Чеботарева. - Л.: Изд-во ВНИИР имени Н.И.Вавилова, 1985 - 29 с.). Выделение и культивирование на искусственных средах клонов патогена или даже простой сбор большого количества пораженных образцов (популяций) значительно осложняет процедуру искусственного заражения. В тех случаях, когда степень устойчивости в молодом возрасте не адекватна устойчивости растений в период плодоношения, отбор на искусственном фоне используют с большой осторожностью, иногда как предварительный; окончательная оценка дается позже, через 2-3 года в саду (Жданов В.В., Огольцова Т.П. Селекция на устойчивость к болезням и вредителям // Программа и методика селекции плодовых ягодных и орехоплодных культур. - Орел: Изд-во Всероссийского научно-исследовательского института селекции плодовых культур, 1995. - С.58-67).

Наиболее близким к заявляемому является способ определения иммунных и высокоустойчивых к коккомикозу форм черешни и вишни в полевых условиях при изучении одного и того же набора сортов в течение не менее 3 лет, причем хотя бы 1 год должен быть эпифитотийным. Сначала проводят листовую диагностику путем отбора у каждого сорта 3-4 одновозрастных деревьев нормального развития. Листья просматривают по 100 шт. на приростах текущего года с разных сторон деревьев на высоте - 1,5-2 м в течение вегетации растения, начиная с мая, подсчитывают число листьев, пораженных болезнью, а затем по шестибалльной шкале учета поражения дают оценку устойчивости (Жуков О.С., Харитонова Е.Н. Селекция вишни, - М.: Изд-во ВО «Агропромиздат», 1988 - С.142).

Недостатками вышеперечисленных способов являются: значительная продолжительность и трудоемкость процесса, а также неточность определения степени устойчивости форм из-за того, что развитие болезни и поражаемость изученных образцов во многом зависит от складывающихся погодных условий, субъективных факторов, например от степени подготовки специалиста фитопатолога, от сложного состава популяций возбудителей и сильной зависимости структуры этих популяций от условий среды, о чем свидетельствуют различия во внешнем проявлении болезней на разных видах вишни, морфолого-культуральные различия колоний грибов и варьирование степени поражения в различных эколого-географических зонах.

Техническим результатом при использовании предлагаемого способа является значительное сокращение продолжительности процесса определения устойчивых к инфекции форм, а также существенное увеличение его достоверности за счет учета объективных данных о физиологическом состоянии исследуемого образца.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в способе определения устойчивых к коккомикозу форм вишни и черешни, предусматривающем листовую диагностику изучаемого образца с последующим определением устойчивых форм к инфекции, листовую диагностику проводят в период активного роста листьев путем определения в них количественного содержания магния, кальция, кофейной и янтарной кислот, а об устойчивости форм к коккомикозу судят при наличии условий, при которых

0,1015 М к.к+5,2659 М я.к+0,0122 М _Mg+0,0277 М _Са - 12,1629>0,01997 М к.к - 7,46984 М я.к+0,0095 М _Mg+0,02763 М _Ca - 5,90917

где:

М к.к - содержание кофейной кислоты, мг/дм³

М я.к - содержание янтарной кислоты, мг/дм³

М _Mg - содержание магния, мг/дм³

М _Ca - содержание кальция, мг/дм

На основании научных исследований и анализа данных многолетних наблюдений, полученных на производственной базе СКЗНИИСиВ, при изучении пяти представителей рода Cerasus Mill.: вишня Любская (С.vulgaris); черешня (С.avium); сеянец (С.serrulata Hally Tolivetta); гибриды Иммунная №5 C.lannisiana №2 × Франц Иосиф) и иммунная №6 (C.lannisiana №2 × Франц Иосиф) определяли различные биохимические показатели: содержание фенольных соединений, органических кислот и катионов металлов в листьях у заранее известных устойчивых и неустойчивых к коккомикозу форм.

В течение трех лет (один из которых был эпифитотийным) в различные периоды вегетации и в разных почвенно-климатических условиях Краснодарского края, проводили измерение следующих биохимических показателей:

1. Содержание калия (мг/дм³);

2. Содержание натрия (мг/дм³);

3. Содержание магния (мг/дм³);

4. Содержание кальция (мг/дм³);

5. Содержание хлорогеновой кислоты (мг/дм³);

6. Содержание кофейной кислоты (мг/дм³);

7. Содержание яблочной кислоты (мг/дм³);

8. Содержание янтарной кислоты (мг/дм³);

9. Содержание лимонной кислоты (мг/дм³).

При этом было обнаружено, что наибольшая разница в содержании изученных веществ выявлена в период активного роста растений, т.е. в мае.

В результате статистической обработки полученных данных с помощью стандартных методов t-критерия Стьюдента (Лакин Г.Ф. Биометрия. - М., 1990. - 293 с.) и дискриминантного анализа (Клекка У.Р. Дискриминантный и кластерный анализ // Факторный, дискриминантный и кластерный анализ.- Москва, 1989, с.215) была установлена математическая зависимость, выраженная в виде неравенства, которая выявила влияние содержания 4 веществ из всех изученных (таблица) на устойчивость форм вишни и черешни. Все вычисления выполнены с использованием пакета программ Statistic for Windows 5.5.

Примеры конкретного выполнения.

Листовая диагностика начата с количественной оценки биохимических показателей в период активного роста листьев различных представителей рода Cerasus Mill. с помощью капиллярного электрофореза.

Затем с помощью t-критерия Стьюдента проводили сравнение средних величин биохимических показателей, которое доказало, что устойчивые и неустойчивые к коккомикозу формы статистически достоверно различаются по содержанию 4 веществ (таблица).

Сравнение средних величин биохимических показателей с помощью t-критерий у устойчивых и неустойчивых к коккомикозу форм рода Cerasus Mill.Содержание веществ, мг/дм³Устойчивые формыНеустойчивые формыt-критерий СтьюдентаСоотношениеКалий2544,2±109,72514,47±150,90,161:1,01Магний4б1,8±49,8220,3±23,74,04*2,09:1Натрий68,7±10,370,5±8,20,131:1,03Кальций440,4±23,1319,9±28,03,35*1,38:1Хлорогеновая кислота1529,14±246,21359,29±222,50,491,12:1Кофейная кислота26,09±3,1110,7±2,363,76*2,42:1Яблочная кислота4,46±0,523,15±0,341,991,42:1Янтарная кислота0,50±0,040,13±0,037,64*3,85:1Лимонная кислота2,05±0,222,03±0,650,04 в таблице знаком * обозначены признаки, показавшие статистичекски достоверные различия между средними значениями при уровне значимости меньше 0,05

С учетом именно этих 4 признаков, т.е. биохимических показателей, был в дальнейшем проведен дискриминантный анализ для окончательного подтверждения разделения различных форм на устойчивые и неустойчивые к коккомикозу.

В результате дискриминантного анализа были также получены функции классификации и неравенство, позволяющее выделить из неизвестных форм устойчивые образцы на самом раннем этапе развития растения. Подстановка в неравенство численных значений признаков, т.е. количественного содержания биохимических показателей в неизвестном образце в период активного роста, позволяет отнести его к устойчивым формам к коккомикозу только при соблюдении условий, при которых:

0,1015 М к.к+5,2659 М я.к+0,0122 М_Mg+0,0277 М_Ca - 12,1629 больше

0,01997 М к.к - 7,46984 М я.к+0,00950 М_Ca+0,02763 М_Ca - 5,90917

Пример 1. Листовую диагностику проводили путем исследования экстракта листьев форм с заранее известными устойчивыми к коккомикозу свойствами: гибрида Иммунная №5 (С.lannesiana × Франц Иосиф), иммунная №6 (C.lannisiana №2 × Франц Иосиф), сеянец (С.serrulata Hally Tolivetta) от 1 года до 10 лет, (род Вишня (Cerasus Mill.).

Образцы брались с разных участков Краснодарского края в мае. Листовую диагностику проводили путем отбора листьев на приростах текущего года с разных сторон деревьев на высоте - 1,5-2 м в мае. Измерения проводились с помощью метода капиллярного электрофореза (Н.В.Комарова, Я.С.Каменцев. Практическое руководство по использованию систем капиллярного электрофореза «Капель». - СПб.: ООО «Веда», Санкт - Петербург, 2006, с 79-93). Капиллярный электрофорез - это метод анализа сложных смесей, одним из предназначений которого является разделение и определение биохимических компонентов растительного сырья. Однако для этой цели возможно применять любой из известных методов определения количественного содержания химических элементов и веществ в растительном материале.

Определение кальция, магния, кофейной и янтарной кислот в экстракте выполнялось на приборе капиллярного электрофореза «Капель-103Р» с использованием соответствующих буферных растворов на основе борной кислоты. После подстановки полученных данных в неравенство получили следующий результат:

0,1015×48,42+5,2659×0,50+0,0122×100,13+0,0277×300,9-12,1629>0,01997×48,42

7,46984×0,50+0,0095×100,13+0,02763×300,9-5,90917 или: 4,93991>0,5879 - для гибрида Иммунная №5 (С.lannesiana × Франц Иосиф);

0,1015×23,878-5,2659×4,62+0,0122×2481,9-0,0277×1276,5-12,1629>0,01997×23,878-7,46984×4,62-0,0095×2481,9-0,02763×1276,5-5,90917 или 80,2279>18,905 - для гибрида иммунная №6 (C.lannisiana №2 × Франц Иосиф).

Для сеянца (С.serrulata Hally Tolivetta) после подстановки данных в неравенство получили: 14,23977>10,865559

Т.о., полученные данные подтверждают соответствие исследуемых образцов к устойчивым к коккомикозу формам рода Cerasus Mill.

Пример 2.

Исследовали экстракт листьев форм: вишни Любская, вишни Краснодарская сладкая, черешни Франц Иосиф (род Вишня (Cerasus Juss.)) c заранее известными неустойчивыми к инфекции свойствами. Измерения выполнены аналогично примеру 1.

Образцы брались в мае с разных участков Краснодарского края. При подстановке в предлагаемое неравенство численных значений содержащихся в экстракте биохимических показателей получили следующий результат:

20,9836<22,116835 - для вишни Краснодарская сладкая;

3,17974<5,799828 - для черешни Франц Иосиф (род Вишня (Cerasus Juss.));

3,368978<6,258378 - для вишни Любская, подтверждающие соответствие изучаемых образцов неустойчивым к коккомикозу формам.

Пример 3.

Исследовали три новых образца гибридов, полученных на производственной базе СКЗНИИСиВ: гибрид 1-71, гибрид Крупноплодная × Норд стар и сеянец иммунного подвоя ОВП-1, которые в настоящий момент находятся на стадии изучения их устойчивости к инфекции в полевых условиях (по способу-прототипу). Пример выполняли аналогично примеру 1. Исследования гибрида 1-71 полевым методом были завершены в 2006 г. после 6-летнего испытания (первые три года не дали однозначного ответа). Окончательный результат позволил отнести данный гибрид к неустойчивой к коккомикозу форме. Используя предлагаемый метод, такой же результат был получен за короткий промежуток времени, т.к. после подстановки в неравенство численных значений содержащихся в экстракте биохимических показателей получили следующий результат: 1,21835<4,633845.

Трехлетние исследования гибрида Крупноплодная × Норд стар полевым методом также не дал однозначного ответа, что предполагает дальнейшее продолжение полевых исследований гибрида Крупноплодная × Норд стар. Используя предлагаемый метод при подстановке в неравенство численных значений содержащихся в экстракте биохимических показателей получили следующий результат: 8,1025<9,86327, что позволило отнести данный гибрид к неустойчивой к коккомикозу форме.

Определение устойчивости предлагаемым способом сеянца иммунного подвоя ОВП-1, который проходит в данный момент полевые испытания (2-ой год), позволяет отнести его к устойчивой форме, т.к. после подстановки в неравенство численных значений содержащихся в экстракте биохимических показателей получили следующий результат: 18,9278>16,8633.

Таким образом, предлагаемый способ позволил достоверно и воспроизводимо в течение мая определить устойчивые к коккомикозу формы вишни и черешни вне зависимости от возраста растений, погодных условий, текущего года наблюдений и наличия года с эпифитотийным развитием коккомикоза.

Изобретение может быть использовано для определения иммунных и высокоустойчивых к коккомикозу форм черешни, вишни и подвоев для этих культур. Листовую диагностику изучаемого образца вишни или черешни проводят в период активного роста листьев путем определения в них количественного содержания магния, кальция, кофейной и янтарной кислот. Об устойчивости форм к коккомикозу судят по определенному соотношению упомянутых соединений. Способ позволяет значительно сократить продолжительность процесса определения устойчивых к инфекции форм, а также существенно увеличить его достоверность за счет учета объективных данных о физиологическом состоянии исследуемого образца. 1 табл.

Способ определения устойчивых к коккомикозу форм вишни и черешни, предусматривающий листовую диагностику изучаемого образца с последующим определением устойчивых к инфекции форм, отличающийся тем, что листовую диагностику проводят в период активного роста листьев путем определения в них количественного содержания магния, кальция, кофейной и янтарной кислот, а об устойчивости форм к коккомикозу судят при наличии условий, при которых

0,1015 М к.к.+5,2659 М я.к.+0,0122М _Mg+0,0277 М _Ca - 12,1629>0,01997 М к.к. - 7,46984 М я.к.+0,0095 М _Mg+0,02763 М _Ca - 5,90917,

где М к.к. - содержание кофейной кислоты, мг/дм³;

М я.к. - содержание янтарной кислоты, мг/дм³;

М _Mg - содержание магния, мг/дм³;

М _Ca - содержание кальция, мг/дм³.