Уже более 10 лет линейная ржавчина вызывает особое беспокойство ученых. Быстрое распространение нового штамма возбудителя заболевания может поставить под угрозу мировые запасы зерна. Помнить о стеблевой ржавчине следует и казахстанским фермерам.

Ug99

Не так давно стеблевая (линейная, черная) ржавчина была примером того, как наука селекция победила чрезвычайно опасное заболевание злаковых культур. Казалось бы, с возбудителем болезни, которая в первой половине ХХ века приводила к серьезным потерям урожая, к 1970-м годам покончено раз и навсегда путем распространения по всему земному шару новых устойчивых сортов.

Однако на самом деле за 30 лет тишины гриб мутировал в новую крайне агрессивную расу и в 1999 году поразил посевы североафриканского государства Уганда, так его и назвали – Ug99. Враждебно звучащее название штамма оправдывает себя: стеблевая ржавчина пшеницы (Puccinia graminis f. sp. tritici) обладает свойством превращать посевы, выглядящие вполне здоровыми за несколько недель до уборки урожая, в перепутавшиеся клубки черных стеблей со сморщенными зернами к моменту жатвы. При определенных условиях возможна потеря 70 и более процентов урожая. Не случайно, из-за способности практически полностью уничтожить посевы пшеницы, во время холодной войны стеблевая ржавчина рассматривалась в качестве биологического оружия.

Стеблевая ржавчина пшеницы быстро распространяется на большие расстояния при помощи ветра или за счет случайной передачи через человека (через зараженную одежду или растительный материал), путешествующего на автомобилях и самолетах. Новый вид уже распространился на страны северо-востока и юга Африки, в Восточную Азию. В Иране его обнаружили в 2008 году – кстати, намного раньше ожидаемого срока. По последним данным, Ug99 пока не двинулся дальше, однако это дело времени. В районах, которым непосредственно угрожает распространение Ug99, сосредоточено, по оценкам специалистов, 37% мирового производства пшеницы.

Чрезвычайная опасность новой расы гриба Puccinia graminis в том, что она способна уничтожить большинство сортов пшеницы, ранее устойчивых к стеблевой ржавчине. Первое исследование, проведенное в 2003 году показало, что более 70% сортов американской пшеницы подвержены Ug99. 70-75% сортов индийской, пакистанской, китайской, египетской пшеницы также «ржавеют». Твердые сорта пшеницы более устойчивы к Ug99, чем мягкие. Более того, за счет мутации патогены ржавчины быстро изменяются, и сейчас уже выделены 7 разновидностей в линейке Ug99.

Способы борьбы

Пшеница обладает исключительно важным геном сопротивляемости Sr31, который долгое время защищал культуру от стеблевой ржавчины, однако Ug99 этот ген обходит так же, как и другие гены сопротивляемости пшеницы и родственных ей культур.

Главным оружием против заболевания должно стать создание новых сортов пшеницы.

Некоторое время назад расшифровка генома пшеницы считалась невозможной. Однако в 2008 году Французский Институт агрономических исследований совершил прорыв в расшифровке генома пшеницы, построив карты наибольшей хромосомы пшеницы.

Это позволило ученым из Института биологии растений в Цюрихе обнаружить ген, который защищает современные сорта пшеницы от бурой и жёлтой ржавчины – Lr34. Так как данный ген был активен в течение последних 50 лет, есть надежда, что его защита будет долговечной. Правда, пока исследователям не удалось выяснить действие механизма защиты, но они надеются, что это открытие позволит в будущем вывести новые сорта пшеницы, которые будут совершенно невосприимчивы к ржавчине, в том числе и линейной.

Специалисты из Англии обнаружили еще один ген устойчивости к стеблевой ржавчине – Yr36. Этот ген присутствует в дикой пшенице. Он был потерян в процессе одомашнивания и искусственного отбора и отсутствует как у мягкой, так и у твердой пшеницы. Это открытие дает ученым еще один инструмент для борьбы со стеблевой ржавчиной.

В Кении — стране, где площадь возделывания пшеницы составляет 150 000 га, а посевы в течение нескольких лет находились под угрозой распространения Ug99, — в течение 2005-2006 годов проводились исследования действия различных фунгицидов на новый штамм. Анализ показал, что в зависимости от сезона и района выращивания применение некоторых марок фунгицидов могло обеспечить экономически значимое увеличение урожайности пшеницы. В настоящее время два препарата официально рекомендованы Кенийским сельскохозяйственным НИИ для борьбы с Ug99 в этой стране.

Ржавчина в Казахстане

Наша страна не так уж и далека от данной мировой проблемы.

Во-первых, есть вероятность заноса Ug99 к нам из Ирана через страны Центральной Азии, во-вторых, на севере и востоке Казахстана развитие стеблевой ржавчины происходит ежегодно, причем учеными отмечается, что казахстанская популяция стеблевой ржавчины 2006-2007 годов включала патотипы, сходные с патотипом из Африки Ug99.

В Республике Казахстан проблемой стеблевой ржавчины занимается Институт биологии и биотехнологии растений. В одном из ближайших номеров читайте статью д. б. н. А.М. Кохметовой об исследовании ситуации в Казахстане и новостях от мировых ученых с конференции по проблемам ржавчины в Индии.

Puccinia graminis как она есть

Болезнь убивает стебли, основания листа, иногда ости и стержень колоса.

Вначале на стеблях, листовых влагалищах, колосковых чешуйках и иногда на остях появляются ржаво-бурые продолговатые, линейные, часто слитые между собой пылящие подушечки — уредопустулы. Позже, в конце вегетации пшеницы, в местах образования уредопустул и рядом с ними формируются черные выпуклые, продолговатые, часто в виде сплошных линий подушечки — телиопустулы. Они разрывают эпидермис (наружный слой) и выступают из трещин стеблей, листьев и листовых влагалищ, сливаются и образуют полосы длиной до 22 мм.

Заболевание нарушает водный баланс растений и усиливает транспирацию (испарение воды), ослабляет фотосинтез, снижает интенсивность образования и оттока углеводов, уменьшает рост и задерживает развитие растений. Поражение стебля под колоском вызывает «истекание» зерна, вследствие чего оно образуется щуплым, с очень низкими хлебопекарными качествами.

Стеблевая ржавчина сильнее проявляется на ранних посевах озимой и поздних посевах яровой пшеницы. Внесение калийных удобрений, особенно в смеси с фосфорными, повышает устойчивость растений против заболевания, чрезмерное внесение азотных удобрений, наоборот, способствует его развитию.

Заражение злаковых культур простым языком можно объяснить следующим образом. Ржавчина – это гриб, и его размножение происходит двумя способами. Первый – половое размножение гриба: распространение спор первой стадии с промежуточного хозяина (барбарис или магония) на злаковые воздушными потоками. Второй: распространение спор второй стадии от одних растений на другие. Споры второй стадии могут сохраниться зимой на растительных остатках. А сам мицелий (тело гриба) может перезимовать на многолетних травах и озимых культурах.

Так что если ржавчина не успела навредить в одном сезоне, на следующий год при благоприятных для нее условиях она может нанести сильный ущерб.

Черную ржавчину иногда можно принять за бурую ржавчину. Отличительным признаком линейной ржавчины является типичное растрескивание эпидермиса вокруг пустул и линейное расположение пустул. Оба данных признака отсутствуют при поражении бурой ржавчиной.

Условия развития болезни: наличие капельно-жидкой влаги на растениях и температура от +5°С до +22°С.

Факторы, способствующие развитию стеблевой ржавчины:
1. Ранние посевы озимых и поздние яровых культур.
2. Избыточное внесение азотных удобрений.
3. Теплая осень; влажная, теплая затяжная весна.
4. Массовое развитие болезни в предыдущем году.
5. Засоренность посевов злаковыми сорняками.

Меры защиты:
1. Использование устойчивых сортов.
2. Соблюдение севооборота.
3. Лущение стерни и ранняя глубокая вспашка.
4. Внесение повышенных норм фосфорно-калийных удобрений и обработка семян микроэлементами (бор, магний, медь, марганец).
5. Уничтожение промежуточных хозяев – барбариса и магонии – на расстоянии не менее 500 метров от полей.
6. Борьба с сорняками.
7. Воздушно-тепловой и солнечный обогрев семян.
7. Обработка вегетирующих растений фунгицидами. Некоторые производители рекомендуют использовать препараты, предназначенные для борьбы с бурой ржавчиной.