Характеристика перспективных сортов пшеницы (Triticum aestivum L.), допущенных к возделыванию в Нижневолжском регионе, по устойчивости к возбудителям пиренофорозной и темно-бурой пятнистости
Автор: Конькова Э.А., Лящева С.В., Зеленева Ю.В., Коваленко Н.М.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Обзоры, проблемы
Статья в выпуске: 5 т.58, 2023 года.
Бесплатный доступ
Ежегодный мониторинг фитосанитарного состояния посевов пшеницы в Саратовской области показывает активное развитие листовых пятнистостей и накопление их инфекционного потенциала. Pyrenophora tritici-repentis - возбудитель пиренофороза, или желтой пятнистости листьев, одной из опасных болезней пшеницы. Bipolaris sorokiniana - возбудитель темно-бурой пятнистости, потенциально опасного заболевания пшеницы. В настоящей работе в результате комплексной полевой и лабораторной оценки 20 сортов мягкой пшеницы ( Triticum aestivum L.), возделываемых на территории Нижневолжского региона, впервые выявлены образцы, устойчивые к возбудителю пиренофороза, а также среднеустойчивые к возбудителю темно-бурой пятнистости. Результаты идентификации аллелей Tsn1 и tsn1 с использованием молекулярного маркера Xfcp623 показали, что среди изучаемых образцов пшеницы ген Tsn1 преимущественно встречался у озимых сортов. Мы впервые выявили статистически значимые различия между средними значениями показателей, полученных при полевой фитопатологической оценке сортов из разных групп устойчивости (RR, R, MS и S) к P. tritici-repentis . Цель работы - определение устойчивости сортов озимой и яровой мягкой пшеницы ( Triticum aestivum L.), возделываемых на территории Нижневолжского региона, к возбудителям желтой и темно-бурой пятнистостей и идентификация у растений доминантного ( Tsn1 ) и рецессивного ( tsn1 ) аллелей. В работе исследовали 13 сортов озимой мягкой пшеницы (Гостианум 237, Лютесценс 230, Саратовская 8, Губерния, Мироновская 808, Донская безостая, Саратовская 90, Жемчужина Поволжья, Саратовская 17, Калач 60, Подруга, Анастасия, Соседка) и 7 - яровой мягкой пшеницы (Фаворит, Прохоровка, Юго-Восточная 2, Саратовская 70, Саратовская 73, Белянка, Лебедушка). Из них 16 были допущены к использованию в 2022 году. Соседка - перспективный сортообразец озимой мягкой пшеницы; Гостианум 237, Лютесценс 230, Саратовская 8 - селекционные сорта озимой мягкой пшеницы саратовской селекции, полученные в первой половине XX века. Полевые испытания проводили в 2020-2022 годах в селекционном питомнике ФГБНУ Федеральный аграрный научный центр Юго-Востока (г. Саратов). Для оценки сортов пшеницы к местной популяции возбудителя пиренофороза на естественном инфекционном фоне использовали модифицированную и дополненную шкалу Саари-Прескотта (Saari and Prescott). В лабораторных условиях листья растений заражали P. tritici-repentis и B. soro-kiniana . Инокулюм включал смесь нескольких изолятов гриба из коллекции Всероссийского НИИ защиты растений, полученных в 2022 году из растительного инфекционного материала из Саратовской ( P. tritici-repentis , ToxA ), Ленинградской ( B. sorokiniana ) областей и Республики Казахстан ( P. tritici-repentis , ToxB ). Для фитопатологической оценки P. tritici-repentis использовали балльную шкалу, характеризующую степень развития некрозов и хлорозов. При оценке устойчивости пшеницы к темно-бурой пятнистости, вызываемой B. sorokiniana , использовали шкалу, разработанную в ВИЗР. Геномную ДНК из листьев 5-суточных проростков пшеницы выделяли стандартным методом СТАВ/хлороформ. После количественной оценки концентрацию ДНК нормализовали до 30 нг/мкл для последующей ПЦР. Скрининг изолятов на присутствие доминантного или рецессивного аллеля гена ( Tsn1 / tsn1 ) в генотипе сорта проводили методом ПЦР с парами праймеров Xfcp623F/Xfcp623R (ЗАО «Евроген», Россия). Доля сортов, устойчивых к изолятам P. tritici-repentis , способным продуцировать токсины, кодируемые генами TохА и Tох B , составила 40 %, к изоляту с геном TохА - 55 %, с Tох B - 60 %. Доля сортов, показавших среднюю устойчивость к Bipolaris sorokiniana , составила всего 15 %. Наибольший интерес представляют генотипы трех сортов озимой мягкой пшеницы (Гостианум 237, Мироновская 808, Подруга) и пять генотипов яровой мягкой пшеницы (Фаворит, Прохоровка, Саратовская 70, Саратовская 73, Белянка), которые оказались устойчивы к пиренофорозу в лабораторных и трехлетних полевых испытаниях. При молекулярном скр
Пшеница, pyrenophora tritici-repentis, bipolaris sorokiniana, toxa, tsn1, пцр, желтая пятнистость, пиренофороз, темно-бурая пятнистость
Короткий адрес: https://sciup.org/142239855
IDR: 142239855 | DOI: 10.15389/agrobiology.2023.5.852rus
Список литературы Характеристика перспективных сортов пшеницы (Triticum aestivum L.), допущенных к возделыванию в Нижневолжском регионе, по устойчивости к возбудителям пиренофорозной и темно-бурой пятнистости
- Коваленко Н.М., Шайдаюк Е.Л., Гультяева Е.И. Характеристика устойчивости районированных сортов мягкой пшеницы к возбудителю желтой пятнистости. Биотехнология и селекция растений, 2022, 5(2): 15-24 (doi: 10.30901/2658-6266-2022-2-o3).
- Bankina B., Bimšteine G., Arhipova I., Kaneps J., Darguža M. Impact of crop rotation and soil tillage on the severity of winter wheat leaf blotches. Rural Sustainability Research, 2021, 45(340): 21-27 (doi: 10.2478/plua-2021-0004).
- Effertz R.J., Meinhardt S.W., Anderson J., Jordahl J.G., Francl L.J. Identification of a chlorosis-inducing toxin from Pyrenophora tritici-repentis and the chromosomal location of an insensitivity locus in wheat. Phytopathology, 2002, 92(5): 527-533 (doi: 10.1094/PHYTO.2002.92.5.527).
- Ramos E.R., Kutcher R., Dallagnol J. Pyrenophora tritici-repentis: a worldwide threat to wheat. In: Wheat [Working Title]. IntechOpen, 2023 (doi: 10.5772/intechopen.110306).
- Corsi B., Percival-Alwyn L., Downie R.C., Venturini L., Iagallo E.M., Mantello C.C., McCor-mick-Barnes Ch., Theen See P., Oliver R.P., Moffat C.S., Cockram J. Genetic analysis of wheat sensitivity to the ToxB fungal effector from Pyrenophora tritici-repentis, the causal agent of tan spot. Theoretical and Applied Genetics, 2020, 133: 935-950 (doi: 10.1007/s00122-019-03517-8).
- Strelkov S., Lamari L. Host parasite interactions in tan spot [Pyrenophora tritici-repentis] of wheat. Canadian Journal of Plant Pathology, 2003, 25(4): 339-349 (doi: 10.1080/07060660309507089).
- Faris J.D., Overlander M.E., Kariyawasam G.K., Carter A., Xu S.S., Liu Z. Identification of a major dominant gene for race-nonspecific tan spot resistance in wild emmer wheat. Theoretical and Applied Genetics, 2020, 133(3): 829-841 (doi: 10.1007/s00122-019-03509-8).
- Gourlie R., McDonald M., Hafez M., Ortega-Polo R., Low K.E., Abbott D.W., Strelkov S. E., Daayf F., Aboukhaddou R. The pangenome of the wheat pathogen Pyrenophora tritici-repentis reveals novel transposons associated with necrotrophic effectors ToxA and ToxB. BMC Biology, 2022, 20(1): 239 (doi: 10.1186/s12915-022-01433-w).
- Friesen T.L., Holmes D.J., Bowden R.L., Faris J.D. ToxA is present in the u.s. Bipolaris sorokin-iana population and is a significant virulence factor on wheat harboring Tsn1. Plant Disease. 2018, 102(12): 2446-2452 (doi: 10.1094/PDIS-03-18-0521-RE).
- Bertagnolli V.V., Ferreira J.R., Liu Z., Rosa A.C., Deuner C.C. Phenotypical and genotypical characterization of Pyrenophora tritici-repentis races in Brazil. European Journal of Plant Pathology, 2019, 154(4): 995-1007 (doi: 10.1007/s10658-019-01720-3).
- Асхадуллин Дан.Ф., Асхадуллин Дам.Ф., Василова Н.З., Жарехина Т.В., Гайфуллина Г.Р., Хусаинова И.И., Багавиева Э.З., Тазутдинова М.Р. Темно-бурая листовая пятнистость на яровой мягкой пшенице в Татарстане. Защита и карантин растений, 2018, 9: 17-19.
- Novakazi F., Afanasenko O., Lashina N., Platz G. J., Snowdon R., Loskutov I., Ordon F. Ge-nome-wide association studies in a barley (Hordeum vulgare) diversity set reveal a limited number of loci for resistance to spot blotch (Bipolaris sorokiniana). Plant Breeding, 2020, 139(3): 521-535 (doi: 10.1111/pbr.12792).
- Gupta P.K., Chand R., Vasistha N.K., Pandey S.P., Kumar U., Mishra V.K., Joshi A.K. Spot blotch disease of wheat: the current status of research on genetics and breeding. Plant Pathology, 2018, 67(3): 508-531 (doi: 10.1111/ppa.12781).
- Сидоров А.В., Захаров В.Г., Тырышкин Л.Г. Полевая устойчивость образцов овса и ячменя к грибным листовым болезням. Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета, 2018, 53: 76-79 (doi: 10.24411/2078-1318-2018-14076).
- Кремнева О.Ю., Костенко И.А., Пачкин А.А., Данилов Р.Ю., Пономарев А.В., Ким Ю.С. Картирование распространения и развития фитопатогенов на пшенице и ячмене с использованием NextGIS. Зерновое хозяйство России, 2020, 3(69): 61-66 (doi: 10.31367/2079-8725-2020-69-3-61-66).
- Макарова М.А., Карачева Г.С., Ломакина И.В. Источники устойчивости яровых пшеницы и ячменя к грибным болезням в Приамурье. Защита и карантин растений, 2018, 8: 41-43.
- Акулов А.Ю. Биологические особенности Bipolaris sorokiniana (Sacc. in Sorokin) Shoem и дифференцированная диагностика возбудителей корневой гнили и черного зародыша ячменя. Канд. дис. Харьков, 2006: 232.
- Lillemo M., Joshi A.K., Prasad R., Chand R., Singh R. QTL for spot blotch resistance in bread wheat line Saar co'locate to the biotrophic disease resistance loci Lr34 and Lr46. Theoretical and Applied Genetics, 2013, 126(3): 711-719 (doi: 10.1007/s00122-012-2012-6).
- Joshil A.K., Chand R. Variation and inheritance of leaf angle, and its association with spot blotch (Bipolaris sorokiniana) severity in wheat (Triticum aestivum). Euphytica, 2002, 124: 283-291 (doi: 10.1023/A:1015773404694).
- Мироненко Н.В., Коваленко Н.М. Особенности взаимодействия генов Tsn1 и ToxA в па-тосистеме Triticum aestivum — Pyrenophora tritici-repentis. Вестник защиты растений, 2018, 2(96): 12-16.
- Конькова Э.А., Лящева С.В. Желтая пятнистость листьев озимой мягкой пшеницы в Саратовской области. Зерновое хозяйство России, 2020, 3(69): 67-71 (doi: 10.31367/2079-8725-2020-69-3-67-71).
- Kumarbayeva M., Kokhmetova A., Kovalenko N.M., Atishova M., Keishilov Z., Aitymbetova K. Characterization of Pyrenophora tritici-repentis (tan spot of wheat) races in Kazakhstan. Phyto-pathologia Mediterranea, 2022, 61(2): 243-257 (doi: 10.36253/phyto-13178).
- Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т.1. «Сорта растений» (официальное издание). М., 2022: 646.
- Коломиец Т.М., Пахолкова Е.В., Дубовая Л.П. Отбор исходного материала для создания сортов пшеницы с длительной устойчивостью к септориозу. М., 2017: 56.
- Михайлова Л.А., Мироненко Н.В., Коваленко Н.М. Желтая пятнистость пшеницы. Методические указания по изучению возбудителя желтой пятнистости Pyrenophora tritici-re-pentis и устойчивости сортов. СПб, 2012: 64.
- Смурова С.Г. Новые источники и доноры устойчивости пшеницы к Cochliobolus sativus Drechs. ex Dastur. Канд. дис. СПб, 2008: 236.
- Doyle J.J., Doyle J.L. Isolation of plant DNA from fresh tissue. Focus, 1990, 12(1): 13-15.
- Röder M.S., Korzun V., Wendehake K., Plaschke J., Tixier M.H., Leroy Ph., Ganal M.W. A mi-crosatellite map of wheat. Genetics, 1998, 149(4): 2007-2023 (doi: 10.1093/genetics/149.4.2007).
- Zhang Z., Friesen T.L., Simons K.J., Xu S.S., Faris J.D. Development, identification, and vali-dation of markers for marker-assisted selection against the Stagonospora nodorum toxin sensitivity genes Tsn1 and Snn2 in wheat. Molecular Breeding, 2009, 23: 35-49 (doi: 10.1007/s11032-008-9211-5).
- Faris J.D., Zhang Z., Lu H.J., Lu S.W., Reddy L., Cloutier S., Fellers J.P., Meinhardt S.W., Rasmussen J.B., Xu S.S., Oliver R.P., Simons K.J., Friesen T.L. A unique wheat disease re-sistance-like gene governs effector-triggered susceptibility to necrotrophic pathogens. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 2010, 107(30): 13544-13549 (doi: 10.1073/pnas.1004090107).
- Трухачева Н.В. Медицинская статистика: уч. пос. Ростов-на-Дону, 2017.
- Кохметова А.М., Али С., Сапахова З., Атишова М.Н. Идентификация генотипов-носите-лей устойчивости к токсинам пиренофороза PtrToxA и PtrToxB Pyrenophora tritici-repentis в коллекции мягкой пшеницы. Вавиловский журнал генетики и селекции, 2018, 22(8): 978-986 (doi: 10.18699/VJ18.440).
- Мироненко Н.В., Баранова О.А., Коваленко Н.М., Афанасенко О.С., Михайлова Л.А. Селективное влияние сортов пшеницы с геном Тsn1 на формирование популяции возбуди-теля желтой пятнистости Pyrenophora tritici-repentis. Вестник защиты растений, 2017, 3 (93): 23-27.
- Мироненко Н.В., Баранова О.А., Коваленко Н.М. Роль полового процесса в сохранении чужеродной транслокации гена TохА в геноме Pyrenophora tritici-repentis. Микология и фитопатология, 2019, 53(2): 115-123 (doi: 10.1134/S0026364819020077).