vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2018-3-265-271vir-nw-302Research ArticleИММУНИТЕТ КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ И ИХ ДИКИХ РОДИЧЕЙIMMUNITY OF CULTIVATED PLANTS AND THEIR WILD RELATIVESНаследование устойчивости к ринхоспориозу у четырех образцов местного ячменяInheritance of scald resistance in four barley landracesКоноваловаГ. С.KonovalovaG. S.

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

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

konovalova.g.s@gmail.comРадченкоЕ. Е.RadchenkoE. E.

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

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

Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. ВавиловаРоссияN.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian Federation2018110120191793265271Copyright © Коновалова Г.С., Радченко Е.Е., 20192019Коновалова Г.С., Радченко Е.Е.Konovalova G.S., 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/302Актуальность

Актуальность. Ринхоспориоз (возбудитель - Rhynchosporium secalis (Oudem.) J.J. Davis) - повсеместно распространенное вредоносное заболевание ячменя. Для патогена характерно дифференциальное взаимодействие с генотипами растения-хозяина. Следовательно, наиболее рациональная стратегия селекции растений должна предусматривать расширение генетического разнообразия возделываемых сортов. Установлено, что большинство районированных в последнее время сортов ячменя и выявленных ранее источников устойчивости к R. secalis восприимчивы к этому патогену. Лишь один ген устойчивости Rrs9 сохраняет высокую эффективность против популяций R. secalis в Северо-Западном регионе России. Ранее мы выявили высокую частоту устойчивых к ринхоспориозу образцов среди местных ячменей. С помощью гибридологического анализа показали, что образцы к-3307, к-15868, к-18989 и к-3481 из Китая защищены эффективными генами устойчивости к R. secalis, различающимися между собой и не аллельными генам Rrs4, rrs6, rrs7 и Rrs9. Цель настоящей работы - исследовать генетический контроль устойчивости к опасному патогену еще у четырех образцов местного ячменя.

Материалы и методы

Материалы и методы. Изучали наследование устойчивости к ринхоспориозу у образцов ячменя к-16233, к-27205 (Китай), к-27768 (Индия) и к-22299 (Эквадор). Применяли два экспериментальных подхода - изучение дифференциального взаимодействия патогена с растением-хозяином (лаборатория) и гибридологический анализ (поле). Эксперименты проводили с изолятами и клонами R. secalis, выделенными из растений, собранных в Ленинградской области и на Северном Кавказе. Устойчивость растений оценивали с помощью балловых шкал от 0 (отсутствие симптомов поражения) до 4 (лаборатория) и от 0 до 5 (поле). Баллы 0, 1 и 2 относили к реакции устойчивости.

Результаты и выводы

Результаты и выводы. Анализ взаимодействия тест-клонов R. secalis с растением-хозяином показал, что образцы местного ячменя к-16233, к-27205 (Китай), к-27768 (Индия) и к-22299 (Эквадор) защищены эффективными генами устойчивости к ринхоспориозу, различающимися между собой и не аллельными эффективным ранее генам Rrs4, rrs6, rrs7 и эффективному гену Rrs9. С помощью гибридологического анализа установлено, что образец к-27205 имеет один доминантный ген устойчивости к патогену, к-16233, к-27768 и к-22299 - по два доминантных гена устойчивости. Гены устойчивости у этих форм проявляются на протяжении всех этапов онтогенеза ячменя.

Background

Background. Scald (caused by Rhynchosporium secalis (Oudem.) J.J. Davis) is one of the most harmful barley diseases. The pathogen is characterized by the differential interaction with the host plant genotypes. Therefore, the most rational plant breeding strategy should envisage broadening of genetic diversity of cultivated varieties. It has been found that the majority of the recently released barley varieties and of the previously identified sources of resistance to R. secalis are now susceptible to the pathogen. Only the resistance gene Rrs9 maintains efficiency against the pathogen populations in the Russian Northwest. Earlier, we have found scald resistant barleys to be frequent among barley landrace accessions. It was demonstrated by the hybridological analysis that accessions k-3307, k-15868, k-18989 and k-3481 are protected by effective scald resistance genes that differ from each other, and which are not allelic to the Rrs4, rrs6, rrs7 or Rrs9 genes. The goal of the present work was to study genetic control to the dangerous pathogen in four other barley landraces.

Materials and methods

Materials and methods. The inheritance of scald resistance was analyzed in barley accessions k-16233, k-27205 (China), k-27768 (India) and k-22299 (Ecuador). The study employed two experimental techniques, that is, the pathogen/host plant differential interactions analysis in the lab, and the hybridological analysis in the field. The experiments were carried out using R. secalis isolates and clones from the pathogen populations sampled in the North Caucasus and the Russian Northwest. Resistance was scored against the scales from 0 (no symptoms) to 4 points (in the lab), and from 0 to 5 points (in the field). Plants that scored 0-2 points were regarded as resistant.

Results and conclusions

Results and conclusions. The analysis of the pathogen clone/host plant interaction has shown that the landraces k-16233, k-27205 (China), k-27768 (India) and k-22299 (Ecuador) are protected by effective genes of scald resistance which differ from each other and are non-allelic to the previously effective genes Rrs4, rrs6, rrs7 and the currently effective Rrs9. According to the hybridological analysis data, k-27205 has one dominant gene of scald resistance; k-16233, k-27768 and k-22299 are protected by two dominant effective resistance genes, all of which manifest themselves at all the stages of plant ontogenesis.

ячменьринхоспориозгены устойчивостипатогенгибридологический анализbarleyscaldresistance genespathogenhybridological analysisГосударственное задание согласно тематическому плану ВИР по теме № 0662-2018-0019 «Скрининг генофонда основных сельскохозяйственных культур по устойчивости к болезням и вредителям с использованием современных лабораторных методов, изучение эффективности источников устойчивости к вредным организмам», номер государственной регистрации ЕГИСУ НИОКР АААА-А16-116040710361-8ReferencesКоновалова Г. С. Ринхоспориоз / Изучение генетических ресурсов зерновых культур по устойчивости к вредным организмам. Методическое пособие. М. : Россельхозакадемия, 2008. С. 214-257.Konovalova G. S. Scald / The study of the genetic resources of cereal crops for resistance to harmful organisms. Мoscow : Rosselchozakademia, 2008, pp. 129-135 [in Russian]Коновалова Г. С., Соболева О. Н. Источники устойчивости ячменя из Юго-Восточной Азии к возбудителю ринхоспориоза (Rhynchosporium secalis) // Микология и фитопатология. 2010. Т. 44, вып. 3. С. 248-254.Konovalova G. S., Soboleva O. N. Sources of barley resistance to scald causal agent (Rhynchosporium secalis) from South-East Asia [in Russian]Соболева О. Н., Коновалова Г. С., Радченко Е. Е. Генетический контроль устойчивости образцов местного ячменя к ринхоспориозу // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2016. Т. 20, № 5. С. 622-628). DOI: 10.18699/VJ16.141.Soboleva O. N., Konovalova G. S., Radchenko E. E. Genetic control of scald resistance in barley landraces // Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii - Vavilov Journal of Genetics and Breeding, 2016, vol. 20, no. 5, pp. 622-628 [in Russian] DOI: 10.18699/VJ16.141.Bjornstad A., Patil V., Tekauz A., MarOy A. G., Skinnes H., Jensen A., Magnus H., MacKey J. Resistance to scald (Rhynchosporium secalis) in barley (Hordeum vulgare) studied by near-isogenic lines: I. Markers and differentials isolates // Phytopathology, 2002, vol. 92, no. 7, pp. 710-720. DOI: 10.1094/PHYT0.2002.92.7.710.Bjornstad A., Patil V., Tekauz A., Maroy A. G., Skinnes H., Jensen A., Magnus H., MacKey J. Resistance to scald (Rhynchosporium secalis) in barley (Hordeum vulgare) studied by near-isogenic lines: I. Markers and differentials isolates // Phytopathology, 2002, vol. 92, no. 7, pp. 710-720. DOI: 10.1094/PHYT0.2002.92.7.710.Flor H. H. The complementary genic systems in flax and flax rust // Adv. Genet., 1956, vol. 8, pp. 29-54.Flor H. H. The complementary genic systems in flax and flax rust // Adv. Genet., 1956, vol. 8, pp. 29-54.https://DOI: org/10.1016/S0065-2660(08)60498-8 Hanemann A., Schweizer G. F., Cossu R., Wicker T., Roder M. S. Fine mapping, physical mapping and development of diagnostic markers for the Rrs2 scald resistance gene in barley // Theor. Appl. Genet., 2009, vol. 119, no. 8, pp. 1507-1522. DOI: 10.1007/s00122-009-1152-9.https://DOI: org/10.1016/S0065-2660(08)60498-8 Hanemann A., Schweizer G. F., Cossu R., Wicker T., Roder M. S. Fine mapping, physical mapping and development of diagnostic markers for the Rrs2 scald resistance gene in barley // Theor. Appl. Genet., 2009, vol. 119, no. 8, pp. 1507-1522. DOI: 10.1007/s00122-009-1152-9.

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