Генетическая устойчивость ячменя к основным грибным болезням в Казахстане: достижения, проблемы и перспективы селекции

Аннотация

Предпосылки и цель. Ячмень (Hordeum vulgare L.) является одной из ключевых зерновых культур в Казахстане, занимая второе место после пшеницы и играя важную роль в животноводстве и обеспечении продовольственной безопасности страны. Однако его продуктивность существенно ограничивается из-за поражения грибными заболеваниями, в том числе сетчатой пятнистостью, ринхоспориозом, мучнистой росой и стеблевой ржавчиной, которые могут спровоцировать потери урожая от 10 до 40%, а в условиях эпифитотий – до 100%. Целью данного обзора является обобщение современных знаний о генетической основе устойчивости к этим заболеваниям с акцентом на гены и локусы количественных признаков (ЛКП) устойчивости и их применение в селекционных программах в условиях Казахстана.

Материалы и методы. Обзор основан на анализе опубликованных научных данных и современных молекулярно-генетических исследований, включая полногеномный анализ ассоциаций (GWAS) и анализ SSR-маркеров, проведённых с использованием генетически разнообразной коллекции ячменя. Особое внимание уделено исследованиям, выполненным в агроэкологических условиях Казахстана, направленным на оценку устойчивости к основным фитопатогенам и выявление соответствующих генетических локусов.

Результаты. Современные исследования выявили многочисленные локусы устойчивости, ассоциированные с основными заболеваниями ячменя. В Казахстане с использованием GWAS было идентифицировано 59 ЛКП для сетчатой пятнистости (из них 25 – потенциально новые), 7 ЛКП для мучнистой росы (5 новых) и 19 ЛКП для стеблевой ржавчины (13 новых), а также подтверждена роль ряда известных генов устойчивости. Полученные данные свидетельствуют о наличии как широко известных, так и регионально специфичных источников устойчивости. Результаты также подчеркивают важность комбинирования генов устойчивости с количественными локусами, включая устойчивость на стадии взрослого растения (APR), для повышения её долговечности.

Заключение. Интеграция молекулярных подходов, таких как GWAS, маркер-ассоциированная селекция (MAS) и геномная селекция (GS), открывает широкие возможности для ускорения селекции ячменя на устойчивость к грибным болезням. Однако сохраняются такие проблемы, как высокая изменчивость патогенов, взаимодействие генотип × среда и ограниченное внедрение геномных технологий в практическую селекцию. В дальнейшем особое внимание следует уделить пирамидированию генов, использованию генетически разнообразного исходного материала, а также внедрению передовых технологий, включая пангеномику и геномное редактирование, для создания устойчивых к комплексу болезней сортов ячменя, адаптированных к континентальному климату Казахстана.