Upeņu rezistences mehānismi un šķirņu izturība pret pumpurērcēm 0
Valda Laugale, Gunārs Lācis, Dārzkopības institūta vadošie pētnieki, “Agro Tops”, AS “Latvijas Mediji”
Upeņu stādījumu apjoms, īpaši bioloģisko, pēdējos gados Latvijā ir būtiski palielinājies. Tas dod iespēju nodrošināt ar šīm vitamīniem bagātajām ogām ne vien vietējos patērētājus, bet arī attīstīt eksportu. Diemžēl, pieaugot viendabīgu stādījumu platībām, ir lielāks slimību un kaitēkļu izplatības risks, kas, neveicot pietiekamus profilaktiskos un ierobežošanas pasākumus, var radīt lielus zaudējumus audzētājiem.
Sevišķi svarīgi profilaktiskie pasākumi ir bioloģiskajiem audzētājiem, kuri nedrīkst lietot ķīmiskos augu aizsardzības līdzekļus (AAL), taču arī konvencionālajiem audzētājiem lietošanai atļauto AAL saraksts samazinās, un nākotnē paredzami aizvien lielāki ierobežojumi. Turklāt ir kaitēkļi, kuru ierobežošana ar AAL ir komplicēta un bieži vien neefektīva. Pie tādiem pieder, piemēram, pumpurērces (Cecidophyopsis sp.), kas stipras invāzijas gadījumā var novājināt augu augšanu, kā arī radīt lielus ražas zudumus, jo invadētie pumpuri aiziet bojā. Papildus tam tās var pārnēsāt vīrusslimības, tostarp upeņu virālo pilnziedainību, kas var izraisīt pat 100% augu neauglību.
Lai gan zinātne attīstās un daudz kas mūsdienās ir jau izpētīts, tomēr joprojām ir daudz neskaidru jautājumu saistībā ar pumpurērcēm – gan par pumpurērču sugu izplatību un to lomu vīrusslimību pārnešanā, gan par augu rezistences mehānismiem un avotiem, ko var izmantot jaunu, izturīgu šķirņu veidošanā. Pētījumi šajā jomā tiek veikti arī Dārzkopības institūtā, kur sadarbībā ar Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centru pašlaik tiek izstrādāts projekts “Ribes ģints augu, Cecidophyopsis pumpurērču un upeņu reversijas vīrusa izpēte ilgtspējīgai Ribes ģints ogulāju rezistences selekcijai un audzēšanai” (projekta nr. 1.1.1.1/18/A/026). Projektu finansiāli atbalsta Eiropas Reģionālais attīstības fonds. Rakstā nedaudz par aktuālāko, kas līdz šim šajā jomā pasaulē un Latvijā izpētīts.
Pumpurērču sugas
Saskaņā ar līdzšinējiem pētījumu datiem Cecidophyopsis ģintī ir izdalītas 20 ar augiem saistītas ērču sugas, no kurām uz kultivētajām upenēm, jāņogām, ērkšķogām un savvaļas Ribes sugām sastopamas septiņas. Vizuāli šo ērču sugas ir ļoti grūti savstarpēji atšķirt, jo ērces ir ļoti sīkas. Tāpēc agrāk iegūtie un aprakstītie novērojumi par pumpurērču sugu sastopamību uz dažādiem augiem ir diezgan nepilnvērtīgi un pat pretrunīgi. Mūsdienās arvien plašāk sugu noteikšanā izmanto molekulārās metodes, kas ļauj iegūt precīzākus datus, taču joprojām sugu izplatībā un kaitīguma nozīmībā ir daudz neskaidrību. Arī upenēm, kas ir visvairāk komerciāli audzētie un pētītie Ribes ģints augi, vēl ir daudz neskaidrību saistībā ar tās invadējošām ērču sugām.
Līdz šim pasaulē kā izplatītākā pumpurērču suga, kas bojā upenes, literatūrā ir minēta C. ribis. Tomēr Latvijā pēdējos gados veiktajos pētījumos uz upenēm šī suga nemaz nav konstatēta, bet ir atrastas C. alpina (uz 4,2% pētīto augu), C. aurea (4,5%), C. selachodon (19%) un C. spicata (75%). Pašlaik Dārzkopības institūtā tiek veikta padziļināta šo sugu izpēte. Noskaidrot sugu daudzveidību un katras sugas kaitīguma pakāpi ir svarīgi, lai varētu mērķtiecīgi un sekmīgi veikt augu selekciju uz izturību un pilnveidot augu aizsardzības sistēmu šo kaitēkļu ierobežošanā.
Rezistences avoti un to izmantošana selekcijā
Selekcionāru interese par šķirnēm, kas būtu izturīgas pret pumpurērču invāziju, radusies jau salīdzinoši sen, jo tā ir ilgtspējīgākā un videi draudzīgākā kaitēkļu ierobežošanas metode. Šobrīd pasaulē darbojas aptuveni 15 Ribes selekcijas programmas. Visaktīvākā upeņu audzēšana ir Skotijā, Zviedrijā, Polijā, Baltijas valstīs, Norvēģijā, Somijā, Krievijā, Ukrainā un Jaunzēlandē. Līdz 20. gadsimta trīsdesmitajiem gadiem kultivēto upeņu izcelsme galvenokārt bija no R. nigrum var. europaeum, kas uzskatāma par daļēji izturīgu vai ieņēmīgu pret pumpurērču invāziju. Taču jau 20. gadsimta sākumā tika novērotas atšķirības izturībai pret pumpurērcēm starp dažādām Ribes sugām, kā arī sugu iekšienē. Tas savukārt raisīja interesi par šo pazīmju iedzimtību, iesaistīto gēnu identificēšanu un definēšanu. Šobrīd upeņu selekcijas programmās tiek izmantoti divi gēni, kas nosaka izturību pret pumpurērču invāziju – Ce un P.
Kā pirmo izturīgo upeņu selekcijā sāka izmantot Ce gēnu, kas tika identificēts, balstoties uz novērojumiem par ērkšķogu izturību pret pumpurērcēm (novērojumi publicēti jau 1914. un 1918. gadā). Tajā pašā laikā tika uzsākti pirmie starpsugu krustojumi, lai ērkšķogu izturību pret pumpurērcēm ieviestu upenēs. Iegūtie hibrīdi uzrādīja izturības skaldīšanos, kas atbilst dominējošajam monogēnas iedzimtības modelim, tādējādi 1974. gadā tika definēts dominējošais rezistences gēns Ce. Šis atklājums atbilda iepriekšējiem lauka novērojumiem, lai gan vēl joprojām nav pierādīta Ce gēna saistība ar noteiktu morfoloģisko īpašību regulēšanu. Turklāt visi hibridizācijas rezultāti pilnībā neatbilda monogēnās dominējošās iedzimtības proporcijām, kas skaidrojams ar krustojumos izmantoto upeņu šķirņu specifisko ietekmi. Iegūtie starpsugu genotipi tika plaši izmantoti selekcijas programmās. Visievērojamākie sasniegumi bija Lielbritānijā, un vēlāk šis materiāls tika iesaistīts gandrīz visās Eiropas upeņu selekcijas programmās, tostarp Latvijā.
Bez ērkšķogām izturība pret pumpurērcēm novērota arī citām Ribes sugām un šķirnēm. Piemēram, sugai R. ussuriense izturība tika novērota pētījumos Zviedrijā 1971. gadā, savukārt bijušajā Padomju Savienībā šāda izturība jau 1964. gadā tika novērota R. nigrum var. sibiricum. Veicot krustošanas eksperimentus ar šiem taksoniem, abos gadījumos tika izvirzīts apgalvojums par dominējošo monogēno rezistenci pret pumpurērcēm. Šie novērojumi ļāva definēt dominējošā rezistences P gēna esamību, ko varētu izmantot pret pumpurērcēm izturīgu upeņu selekcijā. Vēlākos pētījumos P gēna klātbūtne tika konstatēta arī tādās Ribes formās kā R. nigrum var. pauciflorum, R. dikuscha, R. hudsonianum var. petiolare, R. americanum, R. multiflorum un R. aureum. Šo sugu pārstāvji plaši izmantoti vairākās upeņu selekcijas programmās Latvijā, Lietuvā, Krievijā, iegūstot virkni sarežģītu starpsugu hibrīdu.
Minētajiem gēniem ir atšķirīgs darbības mehānisms – Ce gēna izturības gadījumā tiek ierobežota ērču invāzija pumpuros, savukārt P gēna gadījumā ērču invāzija notiek, bet tās nevar ilgstoši izdzīvot pumpuros. Diemžēl šis periods ir pietiekams, lai no ērces uz augu tiktu pārnests BRV (upeņu reversijas vīruss). Arī lauka izmēģinājumi apstiprinājuši, ka P gēna izturība ir mazāk piemērota un stabila nekā Ce gēna izturība. Ce gēna piešķirtā rezistence saglabājas laika gaitā, atsevišķām šķirnēm pat vairākus gadus dažādās audzēšanas vietās.
Lai atvieglotu selekcijas procesu un paātrinātu izturīgo upeņu genotipu atlasi, abiem rezistences gēniem ir izstrādāti molekulārie marķieri (DNS secības, kas raksturīgas konkrētai pazīmei). Ar to palīdzību iespējama izturīgā selekcijas materiāla atlase agrīnās tā attīstības stadijās. Diemžēl esošie marķieri nav pilnīgi droši, un pētījumi par upeņu izturības pret pumpurērcēm iedzimtību turpinās. Jau minētā ERAF līdzfinansētā projekta ietvaros Dārzkopības institūtā veikta jaunu rezistences avotu meklēšana, kā arī jaunu molekulāro marķieru izstrāde, izmantojot gēnu ekspresijas pētījumus.
Upeņu izturība pret pumpurērcēm Latvijas apstākļos
Upeņu izturība pret pumpurērcēm galvenokārt balstās uz Ce un P gēnu izmantošanu – to donori tiek plaši izmantoti audzēšanā un pētniecībā visā pasaulē. Šos gēnus saturošas šķirnes arvien vairāk tiek izmantotas lauka izmēģinājumos, tādējādi tiek iegūts arvien vairāk datu no dažādiem reģioniem, un tie bieži ir nekonsekventi vai pat pretrunīgi. Turklāt vienas un tās pašas šķirnes (ar un bez zināmiem izturības gēniem) uzrāda atšķirīgu lauka izturību pret pumpurērcēm, pat veicot novērojumus vienā audzēšanas reģionā. Visi šie fakti norāda uz sarežģītāku izturības iedzimtību, nekā līdz šim ticis uzskatīts.
Dārzkopības institūtā esam apkopojuši vairāku gadu novērojumu rezultātus par pumpurērču bojājumu intensitāti dažādām šķirnēm un hibrīdiem kolekciju stādījumos Dobelē un Pūrē. Ne visas no vērtētajām šķirnēm tika audzētas abās vietās – gan Dobelē, gan Pūrē –, tāpēc visus datus nevar savstarpēji salīdzināt. No tām šķirnēm, kas audzētas abās vietās, augstu izturību pret pumpurērcēm abās audzēšanas vietās ir uzrādījušas ‘Golubička’ (izveidota Krievijā), ‘Saņuta’ un ‘Svita Kijevskaja’ (no Ukrainas), igauņu ‘Elo’ un ‘Karri’, poļu ‘Ceres’ un lietuviešu šķirne ‘Vakariai’, kurām pumpurērču bojātie pumpuri abās vietās vairāku gadu novērojumos nav konstatēti. Savukārt ļoti augstu ieņēmību pret pumpurērcēm abās audzēšanas vietās uzrādījusi Krievijā izveidotā šķirne ‘Iskušeņije’ un Latvijā izveidotā ‘Māra’, kurām krūmi diezgan ātri un spēcīgi invadējās.
Salīdzinājumā ar citu valstu datiem daļa no šķirnēm, kas aprakstītas kā izturīgas pret pumpurērcēm, mūsu kolekcijās lielākā vai mazākā intensitātē tomēr invadējās ar pumpurērcēm. Tādas bija, piemēram, šķirnes ‘Almo’, ‘Berdčanka’, ‘Eļevesta’, ‘Lebeduška’, ‘Monisto’, ‘Muravuška’, ‘Nadina’, ‘Orlovskaja serenada’, ‘Sevčanka’, ‘Sokrovišče’ un ‘Verņisaž’. Augstu izturību uzrādīja šķirnes ar Ce gēnu: ‘Ben Hope’, ‘Farleigh’, ‘Foxendawn’, ‘Gracija’, ‘Kipiana’ un ‘Polares’, kuras gan tika vērtētas tikai Pūrē.
Starp vērtētajām šķirnēm diezgan daudz bija tādu, kas uzrādīja augstu izturību vienā no audzēšanas vietām, bet otrā tām tomēr ir novēroti bojājumi. Viskrasākās atšķirības starp audzēšanas vietām bija šķirnei ‘Čornaja vuaļ’, kas Dobelē uzrādīja ļoti augstu izturību pret pumpurērcēm, bet Pūrē bija ļoti ieņēmīga. Citām šķirnēm, ja vienā audzēšanas vietā bojājumu nebija, tad otrā to arī bija salīdzinoši maz. Iespējams, šķirņu dažādajā inficētībā lielu lomu ir spēlējis stādu veselīgums – vai tajos jau sākotnēji nav bijusi neliela pumpurērču invāzija, jo stādi kolekcijās bieži vien ir nākuši no dažādām audzēšanas vietām un bojājumi stādos, kamēr vēl pumpurērču ir maz, vizuāli grūti pamanāmi. Izteikti palielināti pumpuri veidojas tikai tad, kad ērces jau ir savairojušās lielā daudzumā.
Atšķirības vērtējumā vienai un tai pašai šķirnei dažādās audzēšanas vietās var parādīties arī atšķirīgo audzēšanas apstākļu ietekmē, piemēram, to var ietekmēt audzēšanas attālumi, ļoti ieņēmīgu šķirņu tuvums, fitosanitāro pasākumu ievērošana u. c.
Izturīgu šķirņu audzēšana un veseli stādi ir galvenais ieteikums audzētājiem, lai varētu uzlabot upeņu stādījumu veselīgumu, ražību, ilgmūžību un samazināt augu aizsardzības līdzekļu lietošanu.
