Устойчивость к пиренофорозу (Pyrenophora tritici-repentis) у сортов озимой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.), возделываемых на территории Тамбовской области

Устойчивость к пиренофорозу (Pyrenophora tritici-repentis) у сортов озимой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.), возделываемых на территории Тамбовской области

Автор: Коваленко Н.М., Зеленева Ю.В., Судникова В.П.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Продуктивность, качество и технологии

Статья в выпуске: 5 т.58, 2023 года.

Бесплатный доступ

Тамбовская область входит в состав Центрально-Черноземного региона с высокоразвитым зерновым производством. В структуре посевных площадей зерновые составляют 50-55 % пашни. Урожайность, валовые сборы и качество зерна в регионе существенно варьируют и определяются многими факторами, в том числе поражением растений грибными фитопатогенами. Гриб Pyrenophora tritici-repentis - возбудитель пиренофороза, или желтой пятнистости, опасной болезни пшеницы, которая быстро прогрессирует в зернопроизводящих странах. Внедрение в сельскохозяйственное производство устойчивых к болезням сортов - экономически выгодный и экологически безопасный метод защиты растений, повышающий эффективность химических и агротехнических мероприятий. В настоящей работе при изучении расового состава популяции P. tritici-repentis на территории Тамбовской области впервые идентифицированы пять рас патогена. При этом преобладали расы, продуцирующие PtrToxС, реже встречались расы с экзотоксином, кодируемым геном ToxA . Кроме того, впервые отобраны восемь сортов пшеницы, которые обладали высокой устойчивостью к фитопатогену в полевых и лабораторных условиях, также подтвердилась их невосприимчивость к PtrToxА при молекулярном скрининге. Цель работы - проанализировать коллекцию изолятов Pyrenophora tritici-repentis из тамбовской популяции 2022 года по расовому составу, оценить устойчивость сортов озимой мягкой пшеницы к возбудителю желтой пятнистости, а также идентифицировать в генотипе сортов доминантный/рецессивный аллель гена Tsn1 . Материалом для исследований служили 28 сортов озимой мягкой пшеницы ( Triticum aestivum L.). Из них 20 были допущены к использованию в 2022 году: Антонивка, Безенчукская 380, Бирюза, Доминанта, Дон 93, Донэра, Донской Сюрприз, Звонница, Изюминка, Инна, Липецкая звезда, Льговская 4, Мироновская 100, Мироновская 808, Московская 39, Московская 40, Московская 56, Одесская 200, Синтетик, Скипетр. Остальные 8 сортов - Косовица, Круиз, Лагуна, Латыневка, Льговская 167, Престиж, Проза, Спартак - не районированные . Устойчивость сортов пшеницы к P. tritici-repentis оценивали в лабораторных условиях в 2022 году по общепринятой методике. Инфекционный материал принадлежал популяции гриба, собранной в Тамбовской области. Выделение моноконидиальных изолятов P. tritici-repentis из 19 пораженных образцов озимой мягкой пшеницы в чистую культуру на питательную среду V4 позволило получить 68 изолятов. Реакцию проростков пшеницы на инокуляцию суспензией P. tritici-repentis оценивали на 5-6-е сут. Расовый состав популяции P. tritici-repentis изучали по международной методике с использованием набора дифференциаторов, состоящего из сорта Glenlea и линий 6В365, 6В662 - идентификаторов токсинов PtrToxA, PtrToxC и PtrToxB, по реакции листьев (некроз/хлороз) на внедрение фитопатогена. Полевая оценка была дана сортам пшеницы на стационарном участке Среднерусского филиала ФНЦ им. И.В. Мичурина (Тамбовская обл., Тамбовский р-н) в 2020-2022 годах. Сорта оценивали на естественном инфекционном фоне. Геномную ДНК из листьев 5-суточных проростков пшеницы выделяли стандартным методом СТАВ/хлороформ. После количественной оценки концентрацию ДНК нормализовали до 30 нг/мкл для проведения ПЦР. Скрининг изолятов на присутствие доминантного или рецессивного аллеля Tsn1 / tsn1 проводили с использованием праймеров Xfcp623F/Xfcp623R. Среди изолятов P. tritici-repentis , выделенных из образцов озимой мягкой пшеницы на территории Тамбовской области, были распространены три расы, из которых раса 4 не продуцировала токсины PtrToxA, PtrToxB и PtrToxС, раса 3 продуцировала токсин PtrToxС, раса 1 - PtrToxA и PtrToxС. К редким были отнесены расы 8 (PtrToxA, PtrToxB и PtrToxС) и 2 (PtrToxA). Расы 5 (PtrToxB), 6 (PtrToxB и PtrToxС) и 7 (PtrToxA и PtrToxB) в популяции отсутствовали. Раса 3, продуцирующая экзотоксин, кодируемый геном ToxС , имела наибольшую представленность в популяции P. tritici-repentis на территории Тамбовской области, реже отмечали расы, продуцирующие PtrToxА . С практической

Еще

Pyrenophoratritici-repentis, toxa, toxb, toxс, tsn1, желтая пятнистость, пиренофороз, пцр, пшеница

Короткий адрес: https://sciup.org/142239860

IDR: 142239860   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2023.5.915rus

Список литературы Устойчивость к пиренофорозу (Pyrenophora tritici-repentis) у сортов озимой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.), возделываемых на территории Тамбовской области

  • Обзор фитосанитарного состояния посевов сельскохозяйственных культур в Тамбовской области в 2021 году и прогноз развития вредных объектов в 2022 году. Тамбов, 2022: 134.
  • Обзор фитосанитарного состояния посевов сельскохозяйственных культур в Тамбовской области в 2022 году и прогноз развития вредных объектов в 2023 году. Тамбов, 2023: 155.
  • Ciuffetti L.M., Manning V.A., Pandelova I., Faris J.D., Friesen T.L., Strelkov S.E., Weber G.L., Goodwin S.B., Wolpert T.J., Figueroa M. Pyrenophora tritici-repentis: a plant pathogenic fungus with global impact. In: Genomics of plant-associated fungi: monocot pathogens /R.A. Dean, A. Lichens-Park, C. Kole (eds.). Springer, Berlin, 2014: 1-39 (doi: 10.1007/978-3-662-44053-7_1).
  • 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).
  • Ким Ю.С., Волкова Г.В. Желтая пятнистость листьев пшеницы: распространение, вредоносность, расовый состав (обзор). Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии, 2020, 2(50): 105-116 (doi: 10.18286/1816-4501-2020-2-105-116).
  • Wegulo S.N. Tan spot of cereals. The Plant Health Instructor, 2011. Режим доступа: https://www.apsnet.org/edcenter/disandpath/fungalasco/pdlessons/Pages/TanSpot.aspx. Дата обращения: 18.04.2023.
  • Román Ramos A.E., Kutcher R., Dallagnol J. Pyrenophora tritici-repentis: A worldwide threat to wheat. In: Wheat [Working title]. IntechOpen, 2023 (doi: 10.5772/intechopen.110306).
  • 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): 1-21 (doi: 10.1186/s12915-022-01433-w).
  • 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: 1-16 (doi: 10.1007/s00122-019-03517-8).
  • 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).
  • 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).
  • Lamari L., Strelkov S.E. The wheat/Pyrenophora tritici-repentis interaction: progress towards an understanding of tan spot disease. Canadian Journal of Plant Pathology, 2010, 32(1): 4-10 (doi: 10.1080/07060661003594117).
  • Lamari L., Sayoud R., Boulif M., Bernier C.С. Identification of a new race in Pyrenophora tritici-repentis: implications for the current pathotype classification system. Canadian Journal of Plant Pathology, 1995, 17(4): 312-318 (doi: 10.1080/07060669509500668).
  • Strelkov S.E., Lamari L., Sayoud R., Smith R.B. Comparative virulence of chlorosis-inducing races of Pyrenophora tritici-repentis. Canadian Journal of Plant Pathology, 2002, 24(1): 29-35 (doi: 10.1080/07060660109506967).
  • Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. Сорта растений (официальное издание). М., 2022: 646.
  • Михайлова Л.А., Мироненко Н.В., Коваленко Н.М. Желтая пятнистость пшеницы. Методические указания по изучению возбудителя желтой пятнистости Pyrenophora tritici-repentis и устойчивости сортов. СПб, 2012: 64.
  • Strelkov S.E., Lamari L. Host-parasite interaction in tan spot [Pyrenophora tritici-repentis] of wheat. Canadian Journal of Plant Pathology, 2003, 25(4): 339-349 (doi: 10.1080/07060660309507089).
  • Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Выпуск первый. М., 2019: 329.
  • Коломиец Т.М., Пахолкова Е.В., Дубовая Л.П. Отбор исходного материала для создания сортов пшеницы с длительной устойчивостью к септориозу. М., 2017: 56.
  • Doyle J.J., Doyle J.L. Isolation of plant DNA from fresh tissue. Focus, 1990, 12: 13-15.
  • Röder M.S., Korzun V., Wendehake K., Plaschke J., Tixier M.-H., Leroy Ph., Ganal M.W. A microsatellite 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).
  • Мироненко Н.В., Коваленко Н.М., Баранова О.А. Характеристика географически отдаленных популяций Pyrenophora tritici-repentis по вирулентности и генам токсинообразова-ния ToxA и ToxB. Вестник защиты растений, 2019, 1(99): 24-29 (doi: 10.31993/2308-6459-2019-1(99)-24-29).
  • Зеленева Ю.В., Аблова И.Б., Судникова В.П., Мохова Л.М., Конькова Э.А. Видовой состав возбудителей септориозов пшеницы в европейской части России и идентификация генов-эффекторов SnToxA, SnTox1 и SnTox3. Микология и фитопатология, 2022, 56(6): 442-448 (doi: 10.31857/S0026364822060113).
  • Коваленко Н.М., Зеленева Ю.В., Судникова В.П. Характеристика популяций Pyrenophora tritici-repentis, Parastagonospora nodorum и Parastagonospora pseudonodorum на территории Тамбовской области по наличию генов-эффекторов. Российская сельскохозяйственная наука, 2023, 2: 20-25.
  • Гультяева Е.И., Коваленко Н.М., Шаманин В.П., Тюнин В.А., Шрейдер Е.Р., Шай-даюк Е.Л., Моргунов А.И. Структура популяций листовых патогенов яровой пшеницы в западноазиатских регионах России и Северном Казахстане в 2017 г. Вавиловский журнал генетики и селекции, 2018, 22(3): 363-369 (doi: 10.18699/VJ18.372).
  • Kokhmetova A., Kremneva O., Volkova G., Atishova M., Sapakhova Z. Evaluation of wheat cultivars growing in Kazakhstan and Russia for resistance to tan spot. Journal of Plant Pathology, 2017, 99: 161-167.
  • Moreno M.V., Stenglein S., Perello A.E. Distribution of races and Tox genes in Pyrenophora tritici-repentis isolates from wheat in Argentina. Tropical Plant Pathology, 2015, 40(2): 141-146 (doi: 10.1007/s40858-015-0011-2).
  • See P.T., Marathamuthu K.A., Iagallo E.M., Oliver R.P., Moffat C.S. Evaluating the importance of the tan spot ToxA-Tsn1 interaction in Australian wheat varieties. Plant Pathology, 2018, 67(5): 1066-1075 (doi: 10.1111/ppa.12835).
  • 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).
  • Kariyawasam G.K., Carter A.H., Rasmussen J.B., Faris J.D., Xu S.S., Mergoum M., Liu Z. Genetic relationships between race-nonspecific and race specific interactions in the wheat-Pyre-nophora tritici-repentis pathosystem. Theor. Appl. Genet., 2016, 129: 897-908 (doi: 10.1007/s00122-016-2670-x).
  • Virdi S.K., Liu Z., Overlander M.E., Zhang Z., Xu S.S., Friesen T.L., Faris J.D. New insights into the roles of host gene-necrotrophic effector interactions in governing susceptibility of durum wheat to tan spot and Septoria nodorum Blotch. G3 Genes|Genomes|Genetics, 2016, 6(12): 4139-4150 (doi: 10.1534/G3.116.036525).
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp