Устойчивость линий мягкой пшеницы с генетическим материалом видов рода Triticum к грибным болезням

Автор: Орловская О.А., Вакула С.И., Хотылева Л.В.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Иммунитет и защита растений

Статья в выпуске: 1 т.56, 2021 года.

Бесплатный доступ

Потери урожая Triticum aestivum L. в результате поражения фитопатогенами в годы эпифитотий могут достигать 40-80 %. Дикие и культурные сородичи мягкой пшеницы служат перспективными источниками расширения генетического разнообразия современных сортов по локусам устойчивости. В настоящей работе на основании многолетнего мониторинга в условиях естественного инфекционного фона Беларуси впервые были показаны различия в степени поражения грибными патогенами линий пшеницы, созданных с использованием видов Triticum dicoccoides , T. dicoccum , T. durum , T. kiharae . Нашей целью было изучение устойчивости к мучнистой росе (возбудитель Blumeria graminis ), септориозу (возбудитель Zymoseptoria tritici ) и бурой ржавчине (возбудитель Puccinia triticina ) у линий мягкой пшеницы с интрогрессией генетического материала видов рода Triticum на естественном инфекционном фоне. В исследование были включены 30 интрогрессивных линий, полученных в Институте генетики и цитологии НАН Беларуси от скрещивания сортов мягкой пшеницы Рассвет, Саратовская 29, Фестивальная, Chinese Spring, Белорусская 80, Pitic S62 с образцами тетраплоидных видов T. dicoccoides , T. dicoccum , T. durum (ААВВ , 2 n = 28) и гексаплоидного искусственно синтезированного вида T. kiharae (AtAtGGDD, 2 n = 42). Образцы чужеродных доноров получали из коллекции ВИР (г. Санкт-Петербург, Россия). Из 30 изученных линий 12 были созданы с участием образца T. durum , 7 - с T. dicoccoides , 6 - с T. kiharae , 5 - с T. dicoccum . Устойчивость гибридных линий пшеницы и их родительских форм к мучнистой росе, септориозу и бурой ржавчине оценивали в условиях естественного инфекционного фона на экспериментальных полях Института генетики и цитологии НАН Беларуси в 2012, 2014-2016, 2018, 2019 годах по шкале Гешеле. Степень поражения флаг-листа в фазу молочно-восковой спелости служила показателем устойчивости: 0-5 % - высокоустойчивые растения, 5-10 % - устойчивые, 10-15 % - среднеустойчивые, 15-25 % - средневосприимчивые, 25-40 % - восприимчивые, более 40 % - высоковосприимчивые. Для статистической обработки данных использовали программный пакет Statistica 10.0 (критерий Краскела-Уоллиса, диаграммы размаха, двухфакторный дисперсионный анализ). В период наблюдений степень поражения восприимчивого сорта яровой мягкой пшеницы Thatcher возбудителем B. graminis составляла 40-60 %, Z. tritici - 15-25 % . В условиях естественного инфекционного фона Беларуси P. triticina , вызывающий листовую ржавчину пшеницы, был выявлен только в 2012 и 2014 годах (степень поражения восприимчивого контроля составила 50 %). Дисперсионный анализ подтвердил различия средней степени поражения растений пшеницы грибными патогенами в погодных условиях шести сезонов (p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }

Еще

Виды рода triticum, интрогрессивные линии, мучнистая роса, септориоз, бурая ржавчина

Короткий адрес: https://sciup.org/142229461

IDR: 142229461   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2021.1.171rus

Список литературы Устойчивость линий мягкой пшеницы с генетическим материалом видов рода Triticum к грибным болезням

  • Figueroa M., Hammond-Kosack K.E., Solomon P.S. A review of wheat diseases — a field perspective. Molecular Plant Pathology, 2018, 19(6): 1523-1536 (doi: 10.1111/mpp.12618).
  • Luck J., Spackman M., Freeman A., Trebicki P., Griffiths W., Finlay K., Chakraborty S. Climate change and diseases of food crops. Plant Pathology, 2011, 60(1): 113-121 (doi: 10.1111/j.1365-3059.2010.02414.x).
  • Roll G., Batchelor W.D., Castro A.C., Simón M.R., Graeff-Honninger S. Development and evaluation of a leaf disease damage extension in Cropsim-CERES wheat. Agronomy, 2019, 9(3): 120 (doi: 10.3390/agronomy9030120).
  • Duveiller E., Singh R.P., Nicol J.M. The challenges of maintaining wheat productivity: pests, diseases, and potential epidemics. Euphytica, 2007, 157(3): 417-430 (doi: 10.1007/s10681-007-9380-z).
  • Mcintosh R.A., Dubcovsky J., Rogers J., Morris C., Xia X.C. Catalogue of gene symbols for wheat: 2017 supplement. Режим доступа: http://www.shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/sym-bolClassList.jsp. Дата обращения: 20.05.2020.
  • Пахолкова Е.В., Сальникова Н.Н., Куркова Н.А. Генетическая структура региональных популяций Mycosphaerella graminicola (Septoria tritici) — возбудителя септориоза пшеницы (Triticum aestivum L.). Сельскохозяйственная биология, 2016, 51(5): 722-730 (doi: 10.15389/agrobiology.2016.5.722rus).
  • Stadlmeier M., Jergensen L.N., Corsi B., Cockram J., Hartl L., Mohler V. Genetic dissection of resistance to the three fungal plant pathogens Blumeria graminis, Zymoseptoria tritici, and Pyr-enophora tritici-repentis using a multiparental winter wheat population. G3 (Bethesda), 2019, 9(5): 1745-1757 (doi: 10.1534/g3.119.400068).
  • Disease resistance in wheat /I. Sharma (ed.). CABI, Wallingford, 2012.
  • Давоян Э.Р., Давоян Р.О., Бебякина И.В., Давоян О.Р., Зубанова Ю.С., Зинченко А.Н., Кравченко А.М. Идентификация генов устойчивости к листовой ржавчине в видах Aegilops L., синтетических формах и интрогрессивных линиях мягкой пшеницы. Вавиловский журнал генетики и селекции, 2012, 16(1): 116-122.
  • Pietrusinska A., Zurek M., Piechota U., Slowacki P., Smolinska K. Searching for diseases resistance sources in old cultivars, landraces and wild relatives of cereals. A review. Annales UMCS sectio E Agricultura, 2019, LXXIII(4): 45-60 (doi: 10.24326/asx.2018.4.5).
  • Леонова И.Н., Бадаева Е.Д., Орловская О.А., Родер М.С., Хотылева Л.В., Салина Е.А., Шумный В.К. Сравнительная характеристика гибридных линий Triticum aestivum/Triticum durum и Triticum aestivum/Triticum dicoccum по геномному составу и устойчивости к грибным болезням в различных экологических условиях. Генетика, 2013, 49(11): 1276-1283 (doi: 10.7868/S0016675813110131).
  • Орловская О.А., Соловей Л.А., Дубовец Н.И., Хотылева Л.В. Оценка цитологической стабильности линий мягкой пшеницы с интрогрессией генетического материала T. dicoc-coides, T. dicoccum, T. kiharae. Молекулярная и прикладная генетика, 2019, 27: 52-61.
  • Гешеле Э.Э. Основы фитопатологической оценки в селекции растений. М., 1978.
  • Arraiano L., Brown J. Sources of resistance and susceptibility to Septoria tritici blotch of wheat: resistance and susceptibility to Septoria of wheat. Molecular Plant Pathology, 2016, 18(2): 276292 (doi: 10.1111/mpp.12482).
  • Feqaoui S., M'Barek S.B., Bahri B., Slimane R.B., Hamza S. Identification of resistance sources to Septoria tritici blotch in old Tunisian durum wheat germplasm applied for the analysis of the Zymoseptoria tritici-durum wheat interaction. Journal of Plant Pathology, 2015, 97(3): 471481 (doi: 10.4454/JPP.V97I3.028).
  • Herrera-Foessel S.A., Singh R.P, Huerta-Espino J., William H.M, Garcia V., Djurle A., Yuen J. Identification and molecular characterization of leaf rust resistance gene Lr14a in durum wheat. Plant Disease, 2008, 92(3): 469-473 (doi: 10.1094/PDIS-92-3-0469).
  • Gill B.S., Huang L., Kuraparthy V., Raupp W.J., Wilson D.L., Friebe B. Alien genetic resources for wheat leaf rust resistance, cytogenetic transfer, and molecular analysis. Australian Journal of Agricultural Research, 2008, 59(3): 197-208 (doi: 10.1071/AR07315).
  • Narang D., Kaur S., Steuernagel B. Ghosh S., Bansal U., Li J., Zhang P., Bhardwaj S., Uauy C., Wulff B.B.H., Chhuneja P. Discovery and characterisation of a new leaf rust resistance gene introgressed in wheat from wild wheat Aegilops peregrina. Sci. Rep., 2020, 10(1): 7573 (doi: 10.1038/s41598-020-64166-2).
  • Aktar-Uz-Zaman M., Tuhina-Khatun М., Hanafi M.M., Sahebi M. Genetic analysis of rust resistance genes in global wheat cultivars: an overview. Biotechnology & Biotechnological Equipment, 2017, 31(3): 431-445 (doi: 10.1080/13102818.2017.1304180).
  • Гультяева Е.И., Сибикеев С.Н., Дружин А.Е., Шайдаюк Е.Л. Расширение генетического разнообразия сортов яровой мягкой пшеницы по устойчивости к бурой ржавчине (Puccinia triticina Eriks.) в Нижнем Поволжье. Сельскохозяйственная биология, 2020, 55(1): 27-44 (doi: 10.15389/agrobiology.2020.1.27rus).
  • Peng J.H., Sun D.F., Peng Y.L., Nevo E. Gene discovery in Triticum dicoccoides, the direct progenitor of cultivated wheats. Cereal Research Communications, 2013, 41(1): 1-22 (doi: 10.1556/CRC.2012.0030).
  • Hua W., Liu Z., Zhu J., Xie C., Yang T., Zhou Y., Duan X., Sun Q., Liu Z. Identification and genetic mapping of pm42, a new recessive wheat powdery mildew resistance gene derived from wild emmer (Triticum turgidum var. dicoccoides). Theor. Appl. Genet., 2009, 119: 223-230 (doi: 10.1007/s00122-009-1031-4).
  • Ахмедов М.А. Устойчивость Triticum dicoccum (Schranc.) Schuebl. к популяции мучнистой росы и особенности ее наследования. Генетика, 1998, 34(10): 1376-1382.
  • Kang Y., Zhou M., Merry A.M., Barry K.M. Mechanisms of powdery mildew resistance of wheat — a review of molecular breeding. Plant Pathology, 2020, 69(4): 611-617 (doi: 10.1111/ppa.13166).
  • Маркелова Т.С., Иванова О.В., Баукенова Э.А., Нарышкина Е.А., Салмова М.Ф. Оэздание доноров групповой устойчивости яровой мягкой пшеницы к грибным болезням с использованием трансгрессии генов устойчивости от диких видов и сородичей пшеницы. Аграрный вестник Юго-Востока, 2014, 1-2: 25-27.
  • Белан И.А. Использование интрогрессивной гибридизации в селекции яровой мягкой пшеницы. Российская сельскохозяйственная наука, 2016, 1: 5-8.
  • Ben-David R., Xie W., Peleg Z., Saranga Y., Dinoor A., Fahima T. Identification and mapping of PmG16, a powdery mildew resistance gene derived from wild emmer wheat. Theor. Appl. Genet., 2010, 121(3): 499-510 (doi: 10.1007/s00122-010-1326-5).
  • Liu X., Zhang M., Liu X., Li H., Hao M., Ning Sh., Yuan Zh., Liu D., Wu B., Chen X., Chen W., Zhang L. Molecular cytogenetic identification of newly synthetic Triticum kiharae with high resistance to stripe rust. Genetic Resources and Crop Evolution, 2018, 65: 1725-1732 (doi: 10.1007/s10722-018-0649-y).
  • Смекалова Т.Н., Кобылянский В.Д. Новый подвид пшеницы Triticum dicoccon (Shrank) Schuebl. subsb. nidicoccon Kobyl. et Smekal. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции, 2019, 180(4): 148-151.
  • Маркелова Т.С., Веденеева М.Л., Кириллова Т.В. Результаты селекции пшеницы на комплексную устойчивость к болезням. Вестник защиты растений, 2003, 3: 25-30.
  • Bashir T., Mishra R.C., Hasan M.M., Mohanta T.K., Bae H. Effect of hybridization on somatic mutations and genomic rearrangements in plants. International Journal of Molecular Science, 2018, 19(12): 3758 (doi: 10.3390/ijms19123758).
  • Whitford R., Fleury D., Reif J.C., Garcia M., Okada T., Korzun V., Langridge P. Hybrid breeding in wheat: technologies to improve hybrid wheat seed production. Journal of Experimental Botany, 2013, 64(18): 5411-5428 (doi: 10.1093/jxb/ert333).
  • Badaeva E.D., Budashkina E.B., Bilinskaya E.N., Pukhalskiy V.A. Intergenomic chromosome substitutions in wheat interspecific hybrids and their use in the development of a genetic nomenclature of Triticum timopheevii chromosomes. Russian Journal of Genetics, 2010, 46(7): 769-785.
  • Petrash N., Leonova I., Adonina I., Salina E. Effect of translocations from Aegilops speltoides Tausch on resistance to fungal diseases and productivity in common wheat. Russian Journal of Genetics, 2016, 52(12): 1253-1262 (doi: 10.1134/S1022795416120097).
  • Orlovskaya O.A., Dubovets N.I., Solovey L.A., Bondarevich E.B., Leonova I.N. Molecular cytogenetic analysis of alien introgressions in common wheat lines with T. kiharae genetic material. Proc. of the Fifth International scientific conference «Current challenges in plant genetics, genomics, bioinformatics, and biotechnology» /A. Kochetov, E. Salina (eds.). Novosibirsk, 2019: 235-237.
Еще
Статья научная