vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2022-3-188-193vir-nw-1357Research ArticleИММУНИТЕТ КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ И ИХ ДИКИХ РОДИЧЕЙIMMUNITY OF CULTIVATED PLANTS AND THEIR WILD RELATIVESЮвенильная устойчивость ячменей из Восточноазиатского центра происхождения и доместикации культурных растений к мучнистой росеJuvenile resistance of barleys from the East Asian center of crop origin and domestication to powdery mildewhttps://orcid.org/0000-0003-1021-7951АбдуллаевР. А.AbdullaevR. A.

Абдуллаев Ренат Абдуллаевич - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник.

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

Renat A. Abdullaev - Cand. Sci. (Biology), Senior Researcher, N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources.

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

abdullaev.1988@list.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0474-8860АнисимоваИ. Н.AnisimovaI. N.

Анисимова Ирина Николаевна - доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник.

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

Irina N. Anisimova - Dr.  Sci.  (Biology),  Leading  Researcher,  N.I. Vavilov  All-Russian  Institute  of  Plant  Genetic  Resources.

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

irina_anisimova@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3990-6526КовалеваО. Н.KovalevaO. N.

Ковалева Ольга Николаевна - кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник.

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

Olga N. Kovaleva - Cand.  Sci.  (Biology),  Leading  Researcher,  N.I. Vavilov  All-Russian  Institute  of  Plant  Genetic  Resources.

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

o.kovaleva@vir.nw.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3019-0306РадченкоЕ. Е.RadchenkoE. E.

Радченко Евгений Евгеньевич - доктор биологических наук, главный научный сотрудник.

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

Evgeny E. Radchenko - Dr.  Sci.  (Biology),  Chief  Researcher,  N.I. Vavilov  All-Russian  Institute  of  Plant  Genetic  Resources.

42, 44 Bolshaya  Morskaya  Street,  St. Petersburg.

eugene_radchenko@rambler.ruФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. ВавиловаРоссияN.I. Vavilov All­Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian Federation2022041020221833188193Copyright © Абдуллаев Р.А., Анисимова И.Н., Ковалева О.Н., Радченко Е.Е., 20222022Абдуллаев Р.А., Анисимова И.Н., Ковалева О.Н., Радченко Е.Е.Abdullaev R.A., Anisimova I.N., Kovaleva O.N., 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/1357Актуальность

Актуальность. Существенное снижение урожая ячменя может быть обусловлено мучнистой росой (возбудитель – Blumeria graminis (DC.) Golovin ex Speer f. sp. hordei Marchal). Подавляющее большинство сортов, допущенных к использованию на территории России, восприимчиво к патогену. Вовлечение в селекцию образцов, защищенных не использовавшимися ранее генами устойчивости, необходимо для обеспечения продовольственной безопасности страны. Довольно богатым источником пополнения банка эффективных генов устойчивости к патогену могут быть местные формы ячменя.

Материал и методика

Материал и методика. Изучали 950 образцов ячменя из Восточноазиатского центра происхождения и доместикации культурных растений: 449 образцов из Японии, 313 – Китая, 173 – Монголии, 15 – Непала. Эксперименты проводили в климатической камере при искусственном заражении ювенильных растений. Инокулюмом служила северо-западная (Санкт-Петербург, Пушкин) популяция B. graminis. Устойчивость оценивали с помощью балловой шкалы. Выделившиеся формы тестировали дважды.

Результаты и выводы

Результаты и выводы. Выявлена значительная изменчивость образцов коллекции ячменя из стран Восточной Азии по устойчивости к мучнистой росе. Симптомы болезни не обнаружены на растениях 16 изученных форм; слабое или умеренное развитие мицелия B. graminis отмечено на растениях 21 образца. Гетерогенны по изученному признаку 27 образцов ячменя. Различный уровень устойчивости выявлен у 64 изученных образцов (6,73%), среди которых 44 – сорта и селекционные линии, 20 – местные ячмени. Восприимчивы к северо-западной популяции патогена 93,27% образцов коллекции.

Background

Background. A significant reduction in the yield of barley may be provoked by powdery mildew (causative agent: Blumeria graminis (DC.) Golovin ex Speer f. sp. hordei Marchal). A vast majority of cultivars approved for use in Russia are susceptible to the pathogen. Including genotypes protected by previously unused resistance genes into breeding practice is necessary to ensure the national food security. Barley landraces could become a fairly rich source of replenishment for the bank of effective pathogen resistance genes.

Materials and methods

Materials and methods. The study covered 950 barley accessions from the East Asian center of crop origin and domestication: 449 accessions from Japan, 313 from China, 173 from Mongolia, and 15 from Nepal. The experiments were carried out on young plants in a climatic chamber under artificial infection conditions. The northwestern (Pushkin, St. Petersburg) population of B. graminis served as an inoculum. Plant resistance was assessed using a scoring scale. The resistance of the selected forms was assessed twice.

Results and conclusions

Results and conclusions. Significant variability of barley accessions from the countries of East Asia in their resistance to powdery mildew was observed. Symptoms of the disease were not found on plants of 16 studied forms. Weak or moderate development of the B. graminis mycelium was recorded for 21 accessions. Twenty-seven accessions were heterogeneous in the studied trait. Various levels of resistance were identified in 64 studied accessions (6.73%), among which 44 represented cultivars and breeding lines, and 20 were landraces. The percentage of accessions susceptible to the studied population of the pathogen was 93.27%.

Hordeum vulgareВосточная АзияBlumeria graminis f. sp. hordeiстепень пораженияHordeum vulgareEast AsiaBlumeria graminis f. sp. hordeidamage scoreИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (Проект № 21-76-00018, https://rscf.ru/project/21-76-00018/). Авторы благодарят рецензентов за их вклад в экспертную оценку этой работы.The study was financially supported by the Russian Science Foundation (Project No. 21-76-00018, https://rscf.ru/project/21-76-00018/). The authors thank the reviewers for their contribution to the peer review of this work.ReferencesАбдуллаев Р.А., Баташева Б.А., Алпатьева Н.В., Чумаков М.А., Радченко Е.Е., Ковалева О.Н. и др. Устойчивость допущенных к использованию в России сортов ячменя к вредным организмам и токсичным ионам алюминия. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020;181(3):120-127. DOI: 10.30901/2227-8834-2020-3-120-127Abdullaev R.A., Batasheva B.A., Alpatieva N.V., Chumakov M.A., Radchenko E.E., Kovaleva O.N. et al. Resistance of barley cultivars approved for use in Russia to harmful organisms and toxic aluminum ions. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2020;181(3):120-127. [in Russian] DOI: 10.30901/2227-8834-2020-3-120-127Abdullaev R.A., Lebedeva T.V., Alpatieva N.V., Batasheva B.A., Anisimova I.N., Radchenko E.E. Powdery mildew resistance of barley accessions from Dagestan. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2021;25(5):528-533. DOI: 10.18699/VJ21.059Abdullaev R.A., Lebedeva T.V., Alpatieva N.V., Batasheva B.A., Anisimova I.N., Radchenko E.E. Powdery mildew resistance of barley accessions from Dagestan. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2021;25(5):528-533. DOI: 10.18699/VJ21.059Донцова А.А., Филиппов Е.Г., Донцов Д.П., Терновая Е.А. Производство ячменя в мире и России. Зерновое хозяйство России. 2016;(6):7-13.Dontsova A.A., Filippov E.G., Dontsov D.P., Ternovaya E.A. Barley production in Russia and in the world. Grain Economy of Russia. 2016;(6):7-13. [in Russian]Gong X., Li C., Zhang G., Yan G., Lance R., Sun D. Novel genes from wild barley Hordeum spontaneum for barley improvement. In: G. Zhang, C. Li, X. Liu (eds). Advance in Barley Sciences. Dordrecht: Springer; 2013. p.69-89. DOI: 10.1007/978-94-007-4682-4_6Gong X., Li C., Zhang G., Yan G., Lance R., Sun D. Novel genes from wild barley Hordeum spontaneum for barley improvement. In: G. Zhang, C. Li, X. Liu (eds). Advance in Barley Sciences. Dordrecht: Springer; 2013. p.69-89. DOI: 10.1007/978-94-007-4682-4_6Jørgensen J.H., Wolfe M. Genetics of powdery mildew resistance in barley. Critical Reviews in Plant Sciences. 1994;13(1):97-119. DOI: 10.1080/07352689409701910Jørgensen J.H., Wolfe M. Genetics of powdery mildew resistance in barley. Critical Reviews in Plant Sciences. 1994;13(1):97-119. DOI: 10.1080/07352689409701910Kusch S., Panstruga R. mlo-based resistance: an apparently universal “weapon” to defeat powdery mildew disease. Molecular Plant­Microbe Interactions. 2017;30(3):179-189. DOI: 10.1094/MPMI-12-16-0255-CRKusch S., Panstruga R. mlo-based resistance: an apparently universal “weapon” to defeat powdery mildew disease. Molecular Plant­Microbe Interactions. 2017;30(3):179-189. DOI: 10.1094/MPMI-12-16-0255-CRЛоскутов И.Г., Полонский В.И. Селекция на содержание β-глюканов в зерне овса как перспективное направление для получения продуктов здорового питания, сырья и фуража (обзор). Сельскохозяйственная биология. 2017;52(4):646-657. DOI: 10.15389/agrobiology.2017.4.646rusLoskutov I.G., Polonskiy V.I. Content of β-glucans in oat grain as a perspective direction of breeding for health products and fodder (review). Agricultural Вiology. 2017;52(4):646-657. [in Russian] DOI: 10.15389/agrobiology.2017.4.646rusMains E.B., Dietz S.M. Physiologic forms of barley mildew Erysiphe graminis hordei. Phytopathology. 1930;20(3):229-239.Mains E.B., Dietz S.M. Physiologic forms of barley mildew Ery­ siphe graminis hordei. Phytopathology. 1930;20(3):229-239.Радченко Е.Е., Звейнек И.А., Тырышкин Л.Г., Коновалова Г.С., Семенова А.Г. Хохлова А.П. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 751. Ячмень. Устойчивость образцов из Юго-Восточной Азии к вредителям и болезням. Санкт-Петербург: ВИР; 2004.Radchenko E.E., Zveinek I.A., Tyryshkin L.G., Konovalova G.S., Semenova A.G., Khokhlova A.P. Catalogue of the VIR global collection. Issue 751. Barley. Pest and disease resistance of accessions from South-East Asia (Katalog mirovoy kollektsii VIR. Vypusk 751. Yachmen. Ustoychivost obraztsov iz Yugo-Vostochnoy Azii k vreditelyam i boleznyam). St. Petersburg: VIR; 2004. [in Russian]Reinstädler A., Müller J., Jerzy H., Czembor J.H., Piffanelli P., Panstruga R. Novel induced mlo mutant alleles in combination with site-directed mutagenesis reveal functionally important domains in the heptahelical barley Mlo protein. BMC Plant Biology. 2010;10(1):31. DOI: 10.1186/1471-2229-10-31Reinstädler A., Müller J., Jerzy H., Czembor J.H., Piffanelli P., Panstruga R. Novel induced mlo mutant alleles in combination with site-directed mutagenesis reveal functionally important domains in the heptahelical barley Mlo protein. BMC Plant Biology. 2010;10(1):31. DOI: 10.1186/1471-2229-10-31Sagnelli D., Chessa S., Mandalari G., Di Martino M., Sorndech W., Mamone G. et al. Low glycaemic index foods from wild barley and amylose-only barley lines. Journal of Functional Foods. 2018;40:408-416. DOI: 10.1016/j.jff.2017.11.028Sagnelli D., Chessa S., Mandalari G., Di Martino M., Sorndech W., Mamone G. et al. Low glycaemic index foods from wild barley and amylose-only barley lines. Journal of Functional Foods. 2018;40:408-416. DOI: 10.1016/j.jff.2017.11.028Seeholzer S. Isolation and characterisation of new R-protein variants encoded at the barley Mla locus that specify resistance against the fungus powdery mildew [dissertation]. Zürich: University of Zurich; 2009. DOI: 10.5167/uzh-31283Seeholzer S. Isolation and characterisation of new R-protein variants encoded at the barley Mla locus that specify resistance against the fungus powdery mildew [dissertation]. Zürich: University of Zurich; 2009. DOI: 10.5167/uzh-31283Tratwal A., Bocianowski J. Blumeria graminis f. sp. hordei virulence frequency and the powdery mildew incidence on spring barley in the Wielkopolska province. Journal of Plant Protection Research. 2014;54(1):28-35. DOI: 10.2478/jppr-2014-0005Tratwal A., Bocianowski J. Blumeria graminis f. sp. hordei virulence frequency and the powdery mildew incidence on spring barley in the Wielkopolska province. Journal of Plant Protection Research. 2014;54(1):28-35. DOI: 10.2478/jppr-2014-0005Вавилов Н.И. Происхождение и география культурных растений / под ред. В.Ф. Дорофеева. Ленинград: Наука; 1987.Vavilov N.I. Origin and geography of cultivated plants. V.F. Dorofeev (ed.). Leningrad: Nauka; 1987. [in Russian]

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