vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2021-3-167-173vir-nw-1042Research ArticleИММУНИТЕТ КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ И ИХ ДИКИХ РОДИЧЕЙIMMUNITY OF CULTIVATED PLANTS AND THEIR WILD RELATIVESФитосанитарный мониторинг коллекции люпина узколистного ВИР на северо-западе Российской ФедерацииPhytosanitary monitoring of the narrow-leaved lupine collection of VIR in the northwest of Russiahttps://orcid.org/0000-0003-1021-7951АбдуллаевР. А.AbdullaevR. A.

190000 Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000, Russia

abdullaev.1988@list.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2808-7745ВишняковаM. А.VishnyakovaM. A.

190000 Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000, Russia

https://orcid.org/0000-0002-8645-3072ЕгороваГ. П.EgorovaG. P.

190000 Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000, Russia

https://orcid.org/0000-0002-3019-0306РадченкоЕ. Е.RadchenkoE. E.

190000 Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000, Russia

Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И.ВавиловаРоссияN.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian Federation2021081020211823167173Copyright © Абдуллаев Р.А., Вишнякова M.А., Егорова Г.П., Радченко Е.Е., 20212021Абдуллаев Р.А., Вишнякова M.А., Егорова Г.П., Радченко Е.Е.Abdullaev R.A., Vishnyakova M.A., Egorova G.P., Radchenko E.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://elpub.vir.nw.ru/jour/article/view/1042Актуальность

Актуальность. Люпин узколистный (Lupinus angustifolius L.) – важная высокобелковая кормовая и сидерационная культура, перспективная также для продовольственного использования. Это пластичный вид, производимый в различных эколого-географических условиях, и единственный из возделываемых видов люпина, адаптированный к высоким северным широтам – до 60° с. ш. Постепенное расширение производственных площадей привело к накоплению патогенов, поражению посевов люпина вредными организмами и значительным потерям урожая. Селекция и возделывание устойчивых сортов – наиболее выгодный и экологически целесообразный способ борьбы с болезнями и вредителями. Изучение видового состава патогенов и поиск исходного материала – необходимые этапы селекции растений на иммунитет.

Материал и методика

Материал и методика. На северо-западе РФ (Санкт-Петербург, Пушкин) в 2019 г. изучили 101 образец L. angustifolius из коллекции ВИР, в 2020 г. – 62 образца из этой же выборки. В лаборатории проводили микологическую экспертизу с использованием агаризованной картофельно-сахарозной среды. Степень поражения растений болезнями и заселения вредителями оценивали в период цветения, плодообразования и созревания с помощью балловых шкал.

Результаты и выводы

Результаты и выводы. Выявили широкий круг вредных организмов, оказывающих негативное воздействие на рост и развитие растений люпина узколистного. Доминирующий вредитель – люпиновая тля (Macrosiphum albifrons Essig), которая впервые обнаружена на территории Российской Федерации. Выявлен комплекс грибных патогенов, среди которых наиболее распространены и вредоносны возбудители фузариоза, бурой пятнистости листьев, мучнистой росы, серой и белой гнилей. Выделены образцы люпина узколистного, характеризующиеся слабой степенью поражения патогенами.

Background

Background. Narrow-leaved lupine (Lupinus angustifolius L.) is an important high-protein forage and green manure crop, also promising for food use. This is a plastic species produced under various ecogeographic conditions and the only cultivated species of lupine adapted to high northern latitudes – up to 60° NL. Gradual expansion of lupine production areas led to the accumulation of pathogens, damage to lupine crops by harmful organisms, and significant harvest losses. Breeding and cultivating resistant varieties is the most profitable and environmentally sound way to control diseases and pests. Studying the species composition of pathogens and searching for source material are the necessary stages of plant breeding for immunity.

Materials and methods

Materials and methods. A set of 101 accessions of L. angustifolius from the VIR collection were studied in the northwest of the Russian Federation (Pushkin, St. Petersburg) in 2019, and 62 accessions from the same set in 2020. Mycological examination of the affected leaves was carried out on potato sucrose agar medium under laboratory conditions. The degree of damage to plants by diseases and infestation by pests was assessed during the period of flowering, fruit formation and ripening using point scales.

Results and conclusions

Results and conclusions. A wide range of harmful organisms were identified for their negative impact on the growth and development of narrow-leaved lupine plants. The dominant pest was the lupine aphid (Macrosiphum albifrons Essig), discovered in Russia for the first time. A whole set of fungal pathogens was identified, among which the most common and harmful were the causative agents of Fusarium, brown leaf spot, powdery mildew, gray mold, and Sclerotinia stem rot. Narrow-leaved lupine accessions with weak degrees of pathogenic damage were selected.

Lupinus angustifolius L.болезнивредителиустойчивостьпоражениестепень заселенностиLupinus angustifolius L.diseasespestsresistancedamagedegree of colonizationРабота выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 20-016- 00072) и в рамках государственного задания согласно тематическому плану ВИР по проекту № 0662-2019-0002 «Научное обеспечение эффективного использования мирового генофонда зернобобовых культур и их диких родичей коллекции ВИР».The research was supported by the Russian Foundation for Basic Research (Project No. 20-016-00072) and within the framework of the State Task in accordance with the theme plan of VIR for Project No. 0662-2019-0002 “Scientific support for effective utilization of the global genetic diversity of grain legume crops and their wild relatives from the VIR collection”.ReferencesAmselem J., Cuomo C.A., van Kan J.A.L., Viaud M., Benito E.P., Couloux A. et al. Genomic analysis of the necrotrophic fungal pathogens Sclerotinia sclerotiorum and Botrytis cinerea. PLoS Genetics. 2011;7(8):e1002230. DOI: 10.1371/journal.pgen.1002230Amselem J., Cuomo C.A., van Kan J.A.L., Viaud M., Benito E.P., Couloux A. et al. Genomic analysis of the necrotrophic fungal pathogens Sclerotinia sclerotiorum and Botrytis cinerea. PLoS Genetics. 2011;7(8):e1002230. DOI: 10.1371/journal.pgen.1002230Артюхов А.И. Адаптация видов люпина в агроландшафты России. Зернобобовые и крупяные культуры. 2015;1(13):60-67.Аrtyukhov А.I. Lupin species adaptation to agrolandscape of Russia. Legumes and Groat Crops. 2015;1(13):60-67. [in Russian]Артюхов А.И., Подобедов А.В. Люпин – важная составляющая часть стратегии самообеспечения России комплементарным белком. Кормопроизводство. 2012;(5):3-4.Аrtyukhov А.I., Podobedov A.V. Lupine is the important part of strategy for Russia’s self-provision with complementary protein. Fodder Production. 2012;(5):3-4. [in Russian]Boland G.J., Hall R. Index of plant hosts of Sclerotinia sclerotiorum. Canadian Journal of Plant Pathology. 1994;16(2):93-108. DOI: 10.1080/07060669409500766Boland G.J., Hall R. Index of plant hosts of Sclerotinia sclerotiorum. Canadian Journal of Plant Pathology. 1994;16(2):93-108. DOI: 10.1080/07060669409500766Carter C.I., Fourt D.F., Bartlett P.W. The lupin aphid’s arrival and consequences. Antenna. 1984;(8):129-132.Carter C.I., Fourt D.F., Bartlett P.W. The lupin aphid’s arrival and consequences. Antenna. 1984;(8):129-132.Davidson J.A., Pande S., Bretag T.W., Lindbeck K.D., KrishnaKishore G. Biology and management of Botrytis spp. in legume crops. In: Y. Elad, B. Williamson, P. Tudzynski, N. Delen (eds). Botrytis: Biology, Pathology and Control. Dordrecht: Springer; 2007. p.295-318. DOI: 10.1007/9781-4020-2626-3_16Davidson J.A., Pande S., Bretag T.W., Lindbeck K.D., KrishnaKishore G. Biology and management of Botrytis spp. in legume crops. In: Y. Elad, B. Williamson, P. Tudzynski, N. Delen (eds). Botrytis: Biology, Pathology and Control. Dordrecht: Springer; 2007. p.295-318. DOI: 10.1007/9781-4020-2626-3_16Дебелый Г.А. Зернобобовые культуры в мире и Российской Федерации. Зернобобовые и крупяные культуры. 2012;2(2):31-35.Debelyj G.A. Leguminous crops in the world and in the Russian Federation. Legumes and Groat Crops. 2012;2(2):31-35. [in Russian]Elad Y., Pertot I., Cotes Prado A.M., Stewart A. Plant hosts of Botrytis spp. In: S. Fillinger, Y. Elad (eds). Botrytis – the Fungus, the Pathogen and its Management in Agricultural Systems. Cham: Springer; 2016. p.413-486. DOI: 10.1007/978-3-319-23371-0_20Elad Y., Pertot I., Cotes Prado A.M., Stewart A. Plant hosts of Botrytis spp. In: S. Fillinger, Y. Elad (eds). Botrytis – the Fungus, the Pathogen and its Management in Agricultural Systems. Cham: Springer; 2016. p.413-486. DOI: 10.1007/978-3-319-23371-0_20Favret C. Aphid Species File. Version 5.0/5.0. 2021. Available from: http://Aphid.SpeciesFile.org [accessed Feb. 27, 2021].Favret C. Aphid Species File. Version 5.0/5.0. 2021. Available from: http://Aphid.SpeciesFile.org [accessed Feb. 27, 2021].Ferguson A.W. Pests and plant injury on lupins in the south of England. Crop Protection. 1994;13(3):201-210. DOI: 10.1016/0261-2194(94)90079-5Ferguson A.W. Pests and plant injury on lupins in the south of England. Crop Protection. 1994;13(3):201-210. DOI: 10.1016/0261-2194(94)90079-5Gresta F., Wink M., Prins U., Abberton M., Capraro J., Scarafoni A. et al. Lupins in European cropping systems. In: D. Murphy-Bokern, F. Stoddard, C. Watson (eds). Legumes in Cropping Systems. Wallingford: CABI Publishing; 2017. p.88-108. DOI: 10.1079/9781780644981.0088Gresta F., Wink M., Prins U., Abberton M., Capraro J., Scarafoni A. et al. Lupins in European cropping systems. In: D. Murphy-Bokern, F. Stoddard, C. Watson (eds). Legumes in Cropping Systems. Wallingford: CABI Publishing; 2017. p.88-108. DOI: 10.1079/9781780644981.0088Hinz B. Versuche zur Schadensbewertung der Lupinenblattlaus (Macrosiphum albifrons Essig) an Kulturlupinen. Journal of Applied Entomology. 1992;113(1-5):214-216. [in German] DOI: 10.1111/j.1439-0418.1992.tb00656.xHinz B. Versuche zur Schadensbewertung der Lupinenblattlaus (Macrosiphum albifrons Essig) an Kulturlupinen. Journal of Applied Entomology. 1992;113(1-5):214-216. [in German] DOI: 10.1111/j.1439-0418.1992.tb00656.xHolman J. Host Plant Catalog of Aphids: Palearctic Region. Dordrecht: Springer; 2009. DOI: 10.1007/978-1-40208286-3Holman J. Host Plant Catalog of Aphids: Palearctic Region. Dordrecht: Springer; 2009. DOI: 10.1007/978-1-40208286-3Jones R.A.C., McLean G.D. Virus diseases of lupins. Annals of Applied Biology. 1989;114(3):609-637. DOI: 10.1111/j.17447348.1989.tb03376.xJones R.A.C., McLean G.D. Virus diseases of lupins. Annals of Applied Biology. 1989;114(3):609-637. DOI: 10.1111/j.17447348.1989.tb03376.xJones R.A.C., Pearce R.M., Prince R.T., Coutts B.A. Natural resistance to Alfalfa mosaic virus in different lupin species. Australasian Plant Pathology. 2008;37(2):112-116. DOI: 10.1071/AP07092Jones R.A.C., Pearce R.M., Prince R.T., Coutts B.A. Natural resistance to Alfalfa mosaic virus in different lupin species. Australasian Plant Pathology. 2008;37(2):112-116. DOI: 10.1071/AP07092Хохряков М.К., Доброзракова Т.Л., Степанов К.М., Летова М.Ф. Определитель болезней растений. 3-е изд. Санкт-Петербург: Лань; 2003.Khokhryakov M.K., Dobrozrakova T.L., Stepanov K.M., Letova M.F. Key to plant diseases (Opredelitel bolezney rasteniy). 3rd ed. St. Petersburg: Lan; 2003. [in Russian]Kordan B., Gabryś B., Dancewicz K., Lahuta L.B., PiotrowiczCieślak A., Rowińska E. European yellow lupine, Lupinus luteus, and narrow-leaf lupine, Lupinus angustifolius, as hosts for the pea aphid, Acyrthosiphon pisum. Entomologia Experimentalis et Applicata. 2008;128(1):139-146. DOI: 10.1111/j.1570-7458.2008.00702.xKordan B., Gabryś B., Dancewicz K., Lahuta L.B., PiotrowiczCieślak A., Rowińska E. European yellow lupine, Lupinus luteus, and narrow-leaf lupine, Lupinus angustifolius, as hosts for the pea aphid, Acyrthosiphon pisum. Entomologia Experimentalis et Applicata. 2008;128(1):139-146. DOI: 10.1111/j.1570-7458.2008.00702.xКурлович Б.С., Головченко В.И. Исходный материал для селекции сортов люпина интенсивного типа. Научно-технический бюллетень Всесоюзного НИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова. 1989;(193):25-28.Kurlovich B.S., Golovchenko V.I. Source material for breeding of intensive-type selection lupine cultivars. (Iskhodny material dlya selektsii sortov lyupina intensivnogo tipa). Scientific and Technical Bulletin of the N.I. Vavilov All-Union Research Institute of Plant Industry. 1989;(193):25-28. [in Russian]Курлович Б.С., Картузова Л.Т., Корнейчук Н.С., Киселев И.И., Назарова Н.С., Пилипенко С.И. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 537. Люпин (Оценка образцов на устойчивость к фузариозу на инфекционных фонах). Ленинград: ВИР; 1990.Kurlovich B.S., Kartuzova L.T., Korneychuk N.S., Kiselev I.I., Na za rova N.S., Pilipenko S.I. Catalogue of the VIR global collection. Issue 537. Lupine (Evaluation of accessions for resistance to Fusarium on infectious backgrounds). Leningrad: VIR; 1990. [in Russian]Luckett D.J., Cowley R.B., Richards M.F., Roberts D.M. Breeding Lupinus albus for resistance to the root pathogen Pleiochaeta setosa. European Journal of Plant Pathology. 2009;125(1):131-141. DOI: 10.1007/s10658-009-9465-8Luckett D.J., Cowley R.B., Richards M.F., Roberts D.M. Breeding Lupinus albus for resistance to the root pathogen Pleiochaeta setosa. European Journal of Plant Pathology. 2009;125(1):131-141. DOI: 10.1007/s10658-009-9465-8Пимохова Л.И., Яговенко Г.Л., Царапнева Ж.В., Хараборкина Н.И. Фунгицид нового поколения для защиты посева люпина узколистного. Зернобобовые и крупяные культуры. 2020a;3(35):134-139. DOI: 10.24411/2309-348X-202011196Pimokhova L.I., Yagovenko G.L., Tsarapneva Zh.V., Khara borkina N.I. A new fungicide for narrow-leafed lupin crops protection. Legumes and Groat Crops. 2020a;3(35):134-139. DOI: 10.24411/2309-348X-202011196Пимохова Л.И., Яговенко Г.Л., Царапнева Ж.В., Мисникова Н.В. Развитие белой гнили на люпине узколистном (Lupinus angustifolius L.) и белом (Lupinus albus L.) в одновидовом и смешанном посевах в условиях Брянской области. Сельскохозяйственная биология. 2020b;55(6):1257-1267. DOI: 10.15389/agrobiology.2020.6.1257rusPimokhova L.I., Yagovenko G.L., Tsarapneva Zh.V., Misni ko va N.V. Development of Sclerotinia in narrowleaf (Lupinus angustifolius L.) and white (Lupinus albus L.) lupin single and mixed crops under different weather conditions in Bryansk Region. Agricultural Biology. 2020b;55(6):1257-1267. [in Russian] DOI: 10.15389/agrobiology.2020.6.1257rusРадченко E.E., Абдуллаев Р.А., Алпатьева Н.В., Путина О.В., Гасич Е.Л. Альтернариозные пятнистости гуара. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2019;23(6):11-19. DOI: 10.18699/VJ19.536Radchenko Е.Е., Abdullaev R.A., Alpatieva N.V., Putina O.V., Gasich E.L. Alternaria leaf blight of clusterbean. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2019;23(6):11-19. [in Russian] DOI: 10.18699/VJ19.536Руцкая В.И. Возделываемые виды люпина и их основные вредители и болезни. Адаптивное кормопроизводство. 2018;(4):73-82.Rutskaya V.I. Cultivated lupine species and their main pests and diseases. Adaptive Fodder Production. 2018;(4):73-82. [in Russian]Шапкина Ю.С., Стройков Ю.М., Цыгуткин А.С., Медведева Н.В., Веселовская К.Н., Тютюнов С.И. и др. Фитосанитарное состояние посевов белого люпина на северо-востоке и юго-западе Центрального Черноземья. Достижения науки и техники АПК. 2011;(9):29-31.Shapkina Yu.S., Strojkov Yu.M., Tsygutkin A.S., Medvedeva N.V., Veselovskaya K.N., Tyutyunov S.I. et al. Phytosa nitary status of white lupine crops in the north east and south west of the Central Black Earth Belt. Achievements of Science and Technology of AIC. 2011;(9):29-31. [in Russian]Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. «Сорта растений» (официальное издание). Москва: Росинформагротех; 2020). URL: https://gossortrf.ru/wpcontent/uploads/2020/03/FIN_reestr_dop_12_03_2020.pdf [дата обращения: 11.03.2021].State Register for Selection Achievements Admitted for Usage (National List). Vol. 1 “Plant varieties” (official publication). Moscow; Rosinformagrotekh; 2020. [in Russian] URL: https://gossortrf.ru/wpcontent/uploads/2020/03/FIN_reestr_dop_12_03_2020.pdf [дата обращения: 11.03.2021].Sweetingham M. Coping with brown spot and root rots of lupins. Journal of the Department of Agriculture, Western Australia. Series 4. 1990;31(1):5-13.Sweetingham M. Coping with brown spot and root rots of lupins. Journal of the Department of Agriculture, Western Australia. Series 4. 1990;31(1):5-13.Tomczak A., Zielińska-Dawidziak M., Piasecka-Kwiatkowska D., Lart-Szczapa E. Blue lupine seeds protein content and amino acids composition. Plant, Soil and Environment. 2018;64(4):147-155. DOI: 10.17221/690/2017-PSETomczak A., Zielińska-Dawidziak M., Piasecka-Kwiatkowska D., Lart-Szczapa E. Blue lupine seeds protein content and amino acids composition. Plant, Soil and Environment. 2018;64(4):147-155. DOI: 10.17221/690/2017-PSEVishnyakova M.A., Kushnareva A.V., Shelenga T.V., Egorova G.P. Alkaloids of narrow-leafed lupine as a factor determining alternative ways of the crop’s utilization and breeding. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2020;24(6):625-635. DOI: 10.18699/VJ20.656Vishnyakova M.A., Kushnareva A.V., Shelenga T.V., Egorova G.P. Alkaloids of narrow-leafed lupine as a factor determining alternative ways of the crop’s utilization and breeding. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2020;24(6):625-635. DOI: 10.18699/VJ20.656Вишнякова М.А., Сеферова И.В., Буравцева Т.В., Бурляева М.О., Семенова Е.В., Филипенко Г.И., Александрова Т.Г., Егорова Г.П., Яньков И.И., Булынцев С.В., Герасимова Т.В., Другова Е.В. Коллекция мировых генетических ресурсов зерновых бобовых ВИР: пополнение, сохранение и изучение: (методические указания). 2-е изд. / под ред. М.А. Вишняковой.Санкт-Петербург: ВИР; 2018. DOI: 10.30901/978-5-905954-79-5Vishnyakova M.A., Seferova I.V., Buravtseva T.V., Burlyaeva M.O., Semenova E.V., Filipenko G.I., Aleksandrova T.G., Egorova G.P., Yankov I.I., Bu lyn tsev S.V.,Gerasimova T.V., Drugova E.V. VIR global collection of grain legume crop genetic resources: replenishment, conservation and studying: (methodological guidelines). 2nd ed. M.A. Vishnyakova (ed.). St. Petersburg: VIR; 2018. [in Russian] DOI: 10.30901/978-5-905954-79-5Якушева А.С., Соловьянова Н.Н. Оценка люпина на устойчивость к антракнозу. Методические рекомендации. Брянск: Всероссийский научно-исследовательский институт люпина; 2001.Yakusheva A.S., Solovyanova N.N.. Evaluation of lupine for resistance to anthracnose. Guidelines (Otsenka lyupina na ustoychivost k antraknozu. Metodicheskiye rekomendatsii). Bryansk: All-Russian Lupine Research Institute; 2001. [in Russian]Жоров Д.Г., Синчук О.В., Буга С.В. Люпиновая тля (Macrosiphum albifrons) – новый для Беларуси опасный вредитель и переносчик вирусных заболеваний. Земледелие и защита растений. 2017;2(111):26-28.Zhorov D.G., Sinchuk O.V., Buga S.V. Lupine aphid (Macrosiphum albifrons) is a dangerous pest new for Belarus and the carrier of viral diseases (Lyupinovaya tlya (Macrosiphum albifrons) – novy dlya Belarusi opasny vreditel i perenoschik virusnykh zabolevaniy). Agriculture and Plant Protection. 2017;2(111):26-28. [in Russian]

The authors declare that there are no conflicts of interest present.