Масс-спектральный анализ содержания некоторых химических элементов во флаговых листьях у изогенных линий пшеницы (Triticum aestivum L.) с различной устойчивостью к бурой ржавчине

Устойчивость пшеницы к болезням, в том числе к возбудителю бурой ржавчины, - важнейший фактор, способствующий сохранению урожая. Lr -гены широко используются в фитопатологической практике при оценке дифференциального взаимодействия признаков устойчивости и вирулентности в системе патоген-хозяин. Целью настоящей работы был количественный анализ элементного состава флаговых листьев у 29 изогенных линий Thatcher, характеризующихся различной устойчивостью к возбудителю бурой ржавчины пшеницы: Tc Lr28, Tc Lr29, Tc Lr24, Tc Lr47, Tc Lr18, Tc Lr19, Tc Lr36, Tc Lr3ka, Tc Lr3bg, Tc Lr16, Tc Lr17, Tc Lr44, Tc Lr1, Tc Lr2b, Tc Lr2c, Tc Lr3a, Tc Lr10, Tc Lr11, Tc Lr14a, Tc Lr20, Tc Lr33, Tc Lr26, Tc LrB (ювенильные); Tc Lr35, Tc Lr12, Tc Lr21, Tc Lr48 (возрастные); Tc Lr46, Tc Lr34 (гены частичной устойчивости, partial resistance genes). Методом масс-спектрального анализа определено содержание в листьях 21 химического элемента из числа тяжелых и легких металлов, металлоидов (Na, Mg, Al, К, Са, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Ni, Zn, Se, Mo, Ba, Pb, Sb, As, Cd, Be, Ag). При проведении количественного анализа элементного состава отбирали листья без визуальных симптомов развития бурой ржавчины пшеницы. В качестве показателей патогенеза при развитии бурой ржавчины учитывали развитие болезни (по шкале Р.Ф. Петерсона), число пустул на флаговых листьях, площадь пустулы (по формуле площади эллипса), тип реакции (по шкале E.B. Mains, H.C. Jackson). Использование этого комплекса показателей позволило расширить число методов статистического анализа данных и повысить точность обнаруженных различий. Не были выявлены признаки развития бурой ржавчины на высокоустойчивых линиях, защищенных Lr -генами ювенильной устойчивости Lr24, Lr28, Lr29, Lr47. К группе умеренно устойчивых линий были отнесены Tc Lr18, Tc Lr19, Tc Lr36, умеренно восприимчивых - Tc Lr3ka, Tc Lr3bg, Tc Lr16, Tc Lr17, Tc Lr44. Сильную восприимчивость к возбудителю бурой ржавчины проявили линии Tc Lr1, Tc Lr2b, Tc Lr2c, Tc Lr3a, Tc Lr10, Tc Lr11, Tc Lr14a, Tc Lr20, Tc Lr33, Tc Lr26, Tc LrB. В листьях у высокоустойчивых изогенных линий, обладающих ювенильной устойчивостью и характеризующихся отсутствием симптомов поражения возбудителем, по сравнению c линиями, проявившими сильную восприимчивость к болезни, отмечено достоверно меньшее содержание тяжелых металлов Ni, Ag, Cr, Fe, Co, Cd, а также К. Интенсивность развития бурой ржавчины снижалась с увеличением содержания селена во флаговых листьях. Линии с Lr -генами ювенильной устойчивости отличались меньшим числом достоверных корреляционных взаимосвязей между элементами вo флаговых листьях при большей степени поражения возбудителем бурой ржавчины по сравнению с линиями - носителями генов возрастной устойчивости. Выявлены достоверные положительные корреляционные связи между содержанием во флаговых листьях Al, Cr, Co, Sb, К (линии с Lr -генами ювенильной устойчивости); Al, Fe, Ni, Zn (линии с генами Lr1, Lr10, Lr21, Lr3a, Lr24 ) и интенсивностью развития бурой ржавчины, которая достоверно усиливалась с ростом значений коэффициента биологического накопления Al, К, Сr, Fe, Co, Ni, Sb, Cd во флаговых листьях пшеницы. Линия с геном Lr34, кодирующим у пшеницы белок, аналогичный АBC-транспортерам, выделялась более низкими значениями коэффициентов биологического накопления ряда токсичных элементов по сравнению с линиями, несущими гены NBS-LRR-белков. Полученные результаты могут быть использованы в селекционной работе с целью создания сортов яровой мягкой пшеницы, адаптированных к экологическим условиям Северо-Западного региона России.