Потенциал современных российских сортов озимой и яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) для генетической защиты от бурой и желтой ржавчины

Бурая и желтая ржавчина - высоковредоносные болезни мягкой пшеницы. Возделывание резистентных сортов - экологически безопасный метод борьбы с этими патогенами. Для успешной генетической защиты необходима информация об устойчивости возделываемых сортов пшеницы и их генетическому разнообразию. Иммуногенетическое изучение устойчивости к бурой ржавчине у новых российских сортов проводятся во Всероссийском НИИ защиты растений (ВИЗР) с 2000 года. В настоящем исследовании впервые описаны новые российские районированные сорта мягкой пшеницы по ювенильной устойчивости к бурой и желтой ржавчинам и проведено их генотипирование с использованием молекулярных маркеров Lr и Yr -генов. Цель работы - охарактеризовать отечественные сорта озимой и яровой мягкой пшеницы, впервые включенные в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в 2024 году, по устойчивости к возбудителям бурой и желтой ржавчины и по составу Lr и Yr генов, идентифицированных с использованием молекулярных маркеров. Материалом для исследований служили 28 озимых и 16 яровых сортов мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.). Опыты проводили в ФГБНУ ВИЗР в 2024 году. Для инокуляции растений использовали 4 монопустульных изолята Puccinia triticina (тест-клоны) с разными характеристиками вирулентности и географическим происхождением: изолят Pt1 был выделен из челябинской популяции P. triticina в 2022 году и отнесен к расе TLTTR, изолят Pt2 получен из саратовской популяции в 2022 году и представлен расой TGTTT, изолят Pt3 выделен из краснодарской популяции в 2023 году и отнесен к расе THTTR, изолят Pt4 получен из дагестанской популяции в 2023 году и соответствует расе МНТКН. Между собой тест-клоны различались вирулентностью/авирулентностью к линиям с генами Lr2a , Lr2b , Lr2c , Lr9 , Lr15 , Lr19 и Lr26. Устойчивость к желтой ржавчине изучали при инокуляции пятью изолятами P. striiformis . Изолят Pst1 выделен из дагестанской популяции патогена в 2023 году, изолят Pst2 - из краснодарской в 2021 году, изолят Pst3 - из ленинградской в 2021 году, изолят Pst4 - из саратовской в 2023 году, изолят Pst5 - из новосибирской в 2021 году. Изоляты различались вирулентностью/авирулентностью в отношении изогенных линий Av Yr 1, 7, 17, 27 и сортам-дифференциаторам Chinese 166, Strubes Dickkopf, Hybrid 46, Reichersberg 42, Nord Desprez, Carstens V, Heines VII. В экспериментах с P. triticina для заражения использовали 8-10-суточные проростки (фаза 1-го листа), с P. striiformis - 11-14-суточные проростки (фаза появления 2-го листа) . Учет типа реакции на заражение P. triticina проводили через 9-10 сут, P. striiformis - через 16-18 сут. Для определения типа реакции к бурой ржавчине использовали шкалу E.B. Mains и H.S. Jackson; желтой ржавчины - шкалу G. Gassner и W. Straib. Растения с баллами 0, 1, 2 относили к устойчивым (R), с баллами 3, 4 (S) - к восприимчивым. Молекулярные маркеры применили для идентификации 20 Lr -генов - Lr1 , Lr3 , Lr9 , Lr10 , Lr19 , Lr20 , Lr21 , Lr24 , Lr25 , Lr26 , Lr28 , Lr29 , Lr34 , Lr35 , Lr37 , Lr41(39) , Lr47 , Lr51 , Lr66 , Lr6Agi2 , восьми Yr -генов - Yr5 , Yr9 , Yr10 , Yr15 , Yr17 , Yr18 , Yr24 , Yr60 и пшенично-ржаной транслокации 1AL.1RS с неизвестными Lr и Yr -генами. Устойчивость ко всем изолятам P. triticina показали семь (25 %) озимых (Верочка, КВС Эмиль, Ольшанка, Ставропольская 7, Эмма, Эн Альтаис, Эн Исида) и пять (37 %) яровых (Агрономическая 5, Загора новосибирская, КВС Карузум, Кинельская звезда, Мельница) сортов. Число сортов, устойчивых к возбудителю желтой ржавчины, было значительно ниже. Только один озимый сорт КВС Эмиль показал резистентность к используемым изолятам P. striiformis . Высокой эффективностью против бурой ржавчины в России характеризуются гены Lr24 , Lr25 , Lr28 , Lr29 , Lr41(39) , Lr47 , Lr51 , LrSp , Lr6Agi2 , против желтой ржавчины - гены Yr5 , Yr10 , Yr15 , Yr24 . При молекулярном анализе из этих генов у сортов был идентифицирован только Lr24 (КВС Эмиль, КВС Карузум, Мельница) (+ Lr20 , Lr34 ). Гены Lr9 и Lr19 относятся к группе частично эффективных. Ген Lr9 определен у озимого сорта Владимирская 9 (+ Lr1 ) и ярового Агрономическая 5 (+ Lr26 ), ген Lr19 - у яровых сортов Зауральский простор (+ Lr3 ) и Кинельская звезда (+ Lr10 ). Умеренно эффективные возрастные гены устойчивости к бурой и желтой ржавчинам Lr37 и Yr17 выявлены у озимых сортов Арена (+ Lr1 , Lr10 , Lr26 , Yr9 ) и Междуреченка. Кластер генов частичной эффективности (partial resistance genes) Lr34 , Yr18 и Sr38 обнаружен у семи озимых (Аламат, Аида, Антиповка, Верочка, Донская Т20, Ольшанка, Ставропольская 7) и двух яровых (Агрос, Ница) сортов. Этот тип устойчивости характеризуется более длительным латентным периодом, уменьшением числа пустул на единицу поверхности листа, их размера и числа спор в пустуле. В изученном материале выявлена высокая представленность малоэффективных генов: Lr1 обнаружен у 11 сортов, Lr3 - у 8 сортов, ген Lr10 - у 6 сортов, ген Lr20 - у 3 сортов, гены Lr26 и Yr9 - у 15 сортов.