vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2025-4-226-233vir-nw-2378Research ArticleИММУНИТЕТ КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ И ИХ ДИКИХ РОДИЧЕЙIMMUNITY OF CULTIVATED PLANTS AND THEIR WILD RELATIVESОбразцы ячменя из коллекции генетических ресурсов растений ВИР, устойчивые к комплексу листовых болезнейBarley accessions resistant to a complex of leaf diseases from the VIR collection of plant genetic resourceshttps://orcid.org/0000-0002-3696-2610ВолковаГ. В.VolkovaG. V.

Галина Владимировна Волкова, доктор биологических наук, член-корреспондент РАН, главный научный сотрудник, руководитель лаборатории

350039 Россия, Краснодар, ул. им. Калинина, 62

Galina V. Volkova, Dr. Sci. (Biology), Corresponding Member of the RAS, Chief Researcher, Head of a Laboratory

62 Kalinina St., Krasnodar 350039, Russia

galvol.bpp@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6009-9757ДаниловаА. В.DanilovaA. V.

Анастасия Валерьевна Данилова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

350039 Россия, Краснодар, ул. им. Калинина, 62

Anastasia V. Danilova, Cand. Sci. (Biology), Senior Researcher

62 Kalinina St., Krasnodar 350039, Russia

starlight001@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3410-7928ЯхникЯ. В.YakhnikYa. V.

Яна Викторовна Яхник, научный сотрудник

350039 Россия, Краснодар, ул. им. Калинина, 62

Yana V. Yakhnik, Researcher

62 Kalinina St., Krasnodar 350039, Russia

yahnik1@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9250-7225ЛоскутовИ. Г.LoskutovI. G.

Игорь Градиславович Лоскутов, доктор биологических наук, доцент, главный научный сотрудник, заведующий отделом,  ВИР

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

Igor G. Loskutov, Dr. Sci. (Biology), Associate Professor, Chief Researcher, Head of a Department

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

i.loskutov@vir.nw.ruФедеральный научный центр биологической защиты растенийРоссияFederal Research Center of Biological Plant ProtectionRussian FederationФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. ВавиловаРоссияN.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian Federation2025271220251864226233Copyright © Волкова Г.В., Данилова А.В., Яхник Я.В., Лоскутов И.Г., 20252025Волкова Г.В., Данилова А.В., Яхник Я.В., Лоскутов И.Г.Volkova G.V., Danilova A.V., Yakhnik Y.V., Loskutov I.G.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/2378Актуальность

Актуальность. Ячмень (Hordeum vulgare L.) является универсальной зерновой культурой, устойчивой к неблагоприятным условиям и обладающей широкой адаптивностью. Сорта ячменя, выращиваемые в Краснодарском крае, характеризуются высокой урожайностью и хорошим качеством зерна. Основной причиной снижения данных показателей является комплекс доминантов листовых болезней региона: карликовая ржавчина (Puccinia hordei G.H. Otth), сетчатая пятнистость (Pyrenophora teres Drechsler) и темно-бурая пятнистость (Bipolaris sorokiniana Shoemaker). Цель исследования – поиск источников устойчивости к возбудителям наиболее актуальных листовых заболеваний на юге России среди образцов дикого ячменя (H. vulgare subsp. spontaneum и H. bulbosum L.) из коллекции Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР).

Материалы и методы

Материалы и методы. Объектом исследования послужили 73 образца дикого ячменя из коллекции генетических ресурсов растений ВИР. Изучение проведено в 2020–2023 гг. в условиях полевого стационара на искусственном инфекционном фоне Федерального научного центра биологической защиты растений в соответствии с методическими указаниями ВИР.

Результаты и выводы

Результаты и выводы. В результате многолетних исследований выявлено 11 образцов, проявивших устойчивость к карликовой ржавчине, 58 – к сетчатой пятнистости листьев, 20 – к темно-бурой пятнистости листьев. Выделено 15 образцов, устойчивых к двум патогенам, и 7 образцов, устойчивых к трем патогенам. Выявленные источники устойчивости представляют практический интерес при создании устойчивых сортов ячменя, в том числе с групповой устойчивостью к нескольким патогенам.

Background

Background. Barley (Hordeum vulgare L.) is a universal cereal crop with resistance to adverse conditions and broad adaptability. Its cultivars grown in Krasnodar Territory demonstrate high yields and good grain quality. The main factor causing a decrease in these indicators is the complex of leaf diseases dominating in the region: brown rust (Puccinia hordei G.H. Otth), net blotch (Pyrenophora teres Drechsler), and spot blotch (Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoemaker). The objective of the study was to search for sources of resistance to the pathogens of the most relevant leaf diseases in the south of Russia among wild barley (H. vulgare subsp. spontaneum, and H. bulbosum L.) accessions from the collection of the N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources (VIR).

Materials and methods

Materials and methods. The materials for the study were 73 wild barley accessions from the VIR collection. The study was conducted in 2020–2023 under artificial infection conditions in the field nursery of the Federal Research Center of Biological Plant Protection in accordance with VIR’s guidelines.

Results and conclusions

Results and conclusions. Several years of studying resulted in identification of 11 accessions with resistance to dwarf rust, 58 to net blotch, and 20 to spot blotch. Fifteen accessions manifested resistance to two pathogens, and seven to all three pathogens. The identified sources of resistance are of practical interest for breeders involved in the development of resistant barley cultivars, including those with group resistance to several pathogens.

Hordeum vulgareHordeum spontaneumHordeum bulbosumPuccinia hordeiPyrenophora teresBipolaris sorokinianaисточники устойчивостиHordeum vulgareHordeum spontaneumHordeum bulbosumPuccinia hordeiPyrenophora teresBipolaris sorokinianaresistance sourcesИсследование проведено в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ Федеральному научному центру биологической защиты растений по теме № FGRN-2025-0002 «Разработка приемов оптимизации фитосанитарного состояния посевов зерновых культур на основе мониторинга внутрипопуляционной структуры опасных патогенов, сортовой устойчивости и научно-обоснованного применения индукторов болезнеустойчивости» и ВИР по теме № FGEM-2022-0009 «Структурирование и раскрытие потенциала наследственной изменчивости мировой коллекции зерновых и крупяных культур ВИР для развития оптимизированного генбанка и рационального использования в селекции и растениеводстве». Авторы благодарят рецензентов за их вклад в экспертную оценку этой работы.The research was conducted in the framework with the state task assigned by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation to the Federal Research Center of Biological Plant Protection, Project No FGRN-2025-0002 “Development of methods for optimizing the phytosanitary status of cereal crops, based on monitoring the intrapopulation structure of dangerous pathogens, varietal resistance, and scientifically justified use of disease resistance inducers”, and to VIR, Project No. FGEM-2022-0009 “Structuring and disclosing the potential of hereditary variation in the global collection of cereal and groat crops at VIR for the development of an optimized genebank and its sustainable utilization in plant breeding and crop production”. The authors thank the reviewers for their contribution to the peer review of this work.ReferencesAbbott D.C., Brown A.H.D., Burdon J. Genes for scald resistance from wild barley (Hordeum vulgare ssp. spontaneum) and their linkage to isozyme markers. Euphytica. 1991;61(3):225-231. DOI: 10.1007/BF00039662Abbott D.C., Brown A.H.D., Burdon J. Genes for scald resistance from wild barley (Hordeum vulgare ssp. spontaneum) and their linkage to isozyme markers. Euphytica. 1991;61(3):225-231. DOI: 10.1007/BF00039662Badr A., Müller K., Schäfer-Pregl R., El Rabey H., Effgen S., Ibrahim H.H. et al. On the origin and domestication history of barley (Hordeum vulgare). Molecular Biology and Evolution. 2000;17(4):499-510. DOI: 10.1093/oxfordjournals.molbev.a026330Badr A., Müller K., Schäfer-Pregl R., El Rabey H., Effgen S., Ibrahim H.H. et al. On the origin and domestication history of barley (Hordeum vulgare). Molecular Biology and Evolution. 2000;17(4):499-510. DOI: 10.1093/oxfordjournals.molbev.a026330Посевы ячменя на Юге снизились, но выросла урожайность. Zerno.Ru: [сайт]. URL: https://www.zerno.ru/node/26767 [дата обращения: 23.07.25].Barley plantings in the South decreased, but yields increased (Posevy yachmenya na Yuge snizilis, no vyrosla urozhaynost). Zerno.Ru: [website]. [in Russian]. URL: https://www.zerno.ru/node/26767 [дата обращения: 23.07.25].Ebrahim F., Arzani A., Rahimmalek M., Sun D., Peng J. Salinity tolerance of wild barley Hordeum vulgare ssp. spontaneum. Plant Breeding. 2020;139(2):304-316. DOI: 10.1111/pbr.12770Ebrahim F., Arzani A., Rahimmalek M., Sun D., Peng J. Salinity tolerance of wild barley Hordeum vulgare ssp. spontaneum. Plant Breeding. 2020;139(2):304-316. DOI: 10.1111/pbr.12770Валовые сборы основных сельскохозяйственных культур в РФ – Росстат). Zerno.Ru: [сайт]. URL: https://www.zerno.ru/node/28962 [дата обращения: 23.07.25].Gross harvests of major agricultural crops in the Russian Federation – Rosstat (Valovye sbory osnovnykh selskokhozyaystvennykh kultur v RF – Rosstat). Zerno.Ru: [website]. [in Russian]. URL: https://www.zerno.ru/node/28962 [дата обращения: 23.07.25].Hodgkin T., Hajjar R. Using crop wild relatives for crop improvement: Trends and perspectives. In: N. Maxted, B.V. Ford-Lloyd, S.P. Kell, J.M. Iriondo, M.E. Dulloo, J. Turok. Crop Wild Relative Conservation and Use. Wallingford: CAB International; 2007. p.535-548. DOI: 10.1079/9781845930998.0535Hodgkin T., Hajjar R. Using crop wild relatives for crop improvement: Trends and perspectives. In: N. Maxted, B.V. Ford-Lloyd, S.P. Kell, J.M. Iriondo, M.E. Dulloo, J. Turok. Crop Wild Relative Conservation and Use. Wallingford: CAB International; 2007. p.535-548. DOI: 10.1079/9781845930998.0535Hoseinzadeh P., Ruge-Wehling B., Schweizer P., Stein N., Pidon H. High resolution mapping of a Hordeum bulbosum-derived powdery mildew resistance locus in barley using distinct homologous introgression lines. Frontiers in Plant Science. 2020;11:225. DOI: 10.3389/fpls.2020.00225Hoseinzadeh P., Ruge-Wehling B., Schweizer P., Stein N., Pidon H. High resolution mapping of a Hordeum bulbosum-derived powdery mildew resistance locus in barley using distinct homologous introgression lines. Frontiers in Plant Science. 2020;11:225. DOI: 10.3389/fpls.2020.00225Jin Y., Steffenson B.J., Bockelman H.E. Evaluation of cultivated and wild barley for resistance to pathotypes of Puccinia hordei with wide virulence. Genetic Resources and Crop Evolution. 1995;42:1-6. DOI: 10.1007/BF02310678Jin Y., Steffenson B.J., Bockelman H.E. Evaluation of cultivated and wild barley for resistance to pathotypes of Puccinia hordei with wide virulence. Genetic Resources and Crop Evolution. 1995;42:1-6. DOI: 10.1007/BF02310678Johnston P.A., Pickering R.A. PCR detection of Hordeum bulbosum introgression in a H. vulgare background using a retrotransposon-like sequence. Theoretical and Applied Genetics. 2002;104(4):720-726. DOI: 10.1007/s00122-001-0791-2Johnston P.A., Pickering R.A. PCR detection of Hordeum bulbosum introgression in a H. vulgare background using a retrotransposon-like sequence. Theoretical and Applied Genetics. 2002;104(4):720-726. DOI: 10.1007/s00122-001-0791-2Joshi A.K., Mishra B., Chatrath R., Ortiz-Ferrara G., Singh P. Wheat improvement in India: Present status, emerging challenges and future prospects. Euphytica. 2007;157(3):431-446. DOI: 10.1007/s10681-007-9385-7Joshi A.K., Mishra B., Chatrath R., Ortiz-Ferrara G., Singh P. Wheat improvement in India: Present status, emerging challenges and future prospects. Euphytica. 2007;157(3):431-446. DOI: 10.1007/s10681-007-9385-7Koyshibayev M., Muminjanov H. Guidelines for monitoring diseases, pests and weeds in cereal crops. Ankara: FAO; 2016. Available from: https://openknowledge.fao.org/server/api/core/bitstreams/ce7d4989-c852-4d90-b052-5a5034f707eb/content [accessed Jul. 23. 2025].Koyshibayev M., Muminjanov H. Guidelines for monitoring diseases, pests and weeds in cereal crops. Ankara: FAO; 2016. Available from: https://openknowledge.fao.org/server/api/core/bitstreams/ce7d4989-c852-4d90-b052-5a5034f707eb/content [accessed Jul. 23. 2025].Кузнецова Т.Е., Серкин Н.В., Левштанов С.А., Веретельникова Н.А. Комбинационная селекция озимого ячменя в Краснодарском НИИСХ. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2013;171:208-213.Kuznetsova T.E., Serkin N.V., Levshtanov S.A., Veretelnikova N.A. Combining ability breeding of winter barley in Krasnodar Institute of Agriculture. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2013;171:208-213. [in Russian]McLean M.S., Howlett B.J., Hollaway G.J. Epidemiology and control of spot form of net blotch (Pyrenophora teres f. maculata) of barley: a review. Crop and Pasture Science. 2009;60(4):303-315. DOI: 10.1071/CP08173McLean M.S., Howlett B.J., Hollaway G.J. Epidemiology and control of spot form of net blotch (Pyrenophora teres f. maculata) of barley: a review. Crop and Pasture Science. 2009;60(4):303-315. DOI: 10.1071/CP08173Ovesna J., Chrpova J., Kolarikova L., Svoboda P., Hanzalova A., Palicova J. Et al. Exploring wild Hordeum spontaneum and Hordeum marinum accessions as genetic resources for fungal resistance. Plants (Basel). 2023;12(18):3258. DOI: 10.3390/plants12183258Ovesna J., Chrpova J., Kolarikova L., Svoboda P., Hanzalova A., Palicova J. Et al. Exploring wild Hordeum spontaneum and Hordeum marinum accessions as genetic resources for fungal resistance. Plants (Basel). 2023;12(18):3258. DOI: 10.3390/plants12183258Park R.F., Golegaonkar P.G., Derevnina L., Sandhu K.S., Karaoglu H., Elmansour H.M. et al. Leaf rust of cultivated barley: pathology and control. Annual Review of Phytopathology. 2015;53:565-589. DOI: 10.1146/annurev-phyto-080614-120324Park R.F., Golegaonkar P.G., Derevnina L., Sandhu K.S., Karaoglu H., Elmansour H.M. et al. Leaf rust of cultivated barley: pathology and control. Annual Review of Phytopathology. 2015;53:565-589. DOI: 10.1146/annurev-phyto-080614-120324Пендинен Г.И., Чернов В.Е., Шольц М. Характеристика интрогрессивных линий ячменя, полученных на основе межвидового гибрида Hordeum vulgare L. × H. bulbosum L. (HvHbHb). Биотехнология и селекция растений. 2018;1(1):16-24. DOI: 10.30901/2658-6266-2018-1-16-24Pendinen G.I., Chernov V.E., Scholz M. Biological characterization of introgressive barley lines obtained on the basis of the interspecific hybrid Hordeum vulgare L. × H. bulbosum L. (HvHbHb). Plant Biotechnology and Breeding. 2018;1(1):16-24. [in Russian]. DOI: 10.30901/2658-6266-2018-1-16-24Razzaq A., Saleem F., Wani S.H., Abdelmohsen S.A.M., Alyousef H.A. Abdelbacki A.M. et al. De-novo domestication for improving salt tolerance in crops. Frontiers in Plant Science. 2021;12:681367. DOI: 10.3389/fpls.2021.681367Razzaq A., Saleem F., Wani S.H., Abdelmohsen S.A.M., Alyousef H.A. Abdelbacki A.M. et al. De-novo domestication for improving salt tolerance in crops. Frontiers in Plant Science. 2021;12:681367. DOI: 10.3389/fpls.2021.681367Salomon B., von Bothmer R., Jacobsen N. Intergeneric crosses between Hordeum and North-American Elymus (Poaceae, Triticeae). Hereditas. 1991;114(1):35-39. DOI: 10.1111/j.1601-5223.1991.tb00550.xSalomon B., von Bothmer R., Jacobsen N. Intergeneric crosses between Hordeum and North-American Elymus (Poaceae, Triticeae). Hereditas. 1991;114(1):35-39. DOI: 10.1111/j.1601-5223.1991.tb00550.xSato K., Takeda K. Net blotch resistance in wild species of Hordeum. Euphytica. 1997;95:179-185. DOI: 10.1023/A:1002958924439Sato K., Takeda K. Net blotch resistance in wild species of Hordeum. Euphytica. 1997;95:179-185. DOI: 10.1023/A:1002958924439Scholz M., Ruge-Wehling B., Habekub A., Schrader O., Pendinen G., Fischer K. et al. Ryd4 (Hb): a novel resistance gene introgressed from Hordeum bulbosum into barley and conferring complete and dominant resistance to the barley yellow dwarf virus. Theoretical and Applied Genetics. 2009;119(5):837-849. DOI: 10.1007/s00122-009-1093-3Scholz M., Ruge-Wehling B., Habekub A., Schrader O., Pendinen G., Fischer K. et al. Ryd4 (Hb): a novel resistance gene introgressed from Hordeum bulbosum into barley and conferring complete and dominant resistance to the barley yellow dwarf virus. Theoretical and Applied Genetics. 2009;119(5):837-849. DOI: 10.1007/s00122-009-1093-3StatSoft: [website]. Available from: https://statsoftai.ru [accessed Jul. 23. 2025].StatSoft: [website]. Available from: https://statsoftai.ru [accessed Jul. 23. 2025].Волкова Г.В., Данилова А.В., Кудинова О.А. Вирулентность популяции возбудителя карликовой ржавчины ячменя на Северном Кавказе в 2014–2017 годах. Сельскохозяйственная биология. 2019;54(3):589-596. DOI: 10.15389/agrobiology.2019.3.589rusVolkova G., Danilova A.V., Kudinova O.A. The virulence of the barley leaf rust pathogen in the North Caucasus in 2014–2017. Agricultural Biology. 2019;54(3):589-596. [in Russian]. DOI: 10.15389/agrobiology.2019.3.589rus

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