vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2018-4-104-110vir-nw-321Research ArticleГЕНЕТИКА КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ И ИХ ДИКИХ РОДИЧЕЙGENETICS OF CULTIVATED PLANTS AND THEIR WILD RELATIVESНаследование эффективной ювенильной устойчивости шести образцов Аegilops speltoides Tausch к листовой ржавчинеInheritance of effective juvenile leaf rust resistance in six accessions of Aegilops speltoides TauschКолесоваМ. А.KolesovaM. A.markolesova@yandex.ruТырышкинЛ. Г.TyryshkinL. G.Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. ВавиловаРоссияN. I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian Federation2018100220191794104110Copyright © Колесова М.А., Тырышкин Л.Г., 20192019Колесова М.А., Тырышкин Л.Г.Kolesova M.A., Tyryshkin L.G.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://elpub.vir.nw.ru/jour/article/view/321

Актуальность. Листовая ржавчина (возбудитель Puccinia triticina Erikss.) – вредоносное заболевание мягкой пшеницы во многих регионах возделывания культуры. Экологически безопасным и наиболее экономически выгодным методом борьбы с болезнью является выращивание устойчивых сортов. Для их создания необходим поиск форм, защищенных ранее не используемыми в селекции генами устойчивости. Несмотря на то, что описано более семидесяти Lr (leaf rust) генов, из генов ювенильной резистентности на всей территории РФ эффективны только два: Lr39(41) и Lr47. Таким образом, расширение набора эффективных генов устойчивости к листовой ржавчине является весьма актуальной задачей. Важным источником таких генов являются дикорастущие родичи Triticum aestivum L., в том числе и представители рода Aegilops L. Знание генетического контроля устойчивости у выделенных форм позволит избежать переноса в мягкую пшеницу источников одних и тех же генов резистентности. Материалы и методы. С помощью гибридологического анализа изучили наследование эффективной ювенильной устойчивости к листовой ржавчине у шести образцов Ae. speltoides Tausch из коллекции генетических ресурсов растений ВИР. Скрещивания проводились на полях научнопроизводственной базы «Пушкинские и Павловские лаборатории ВИР» Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н. И. Вавилова (ВИР, Санкт-Петербург). Наследование резистентности к болезни изучали у образцов Ae. speltoides к-1000 (Турция), к-1015 (Афганистан), к-1593 (Ирак), к-2279 (Иран), к-2753 и к-2819 (неизвестно). Результаты и выводы. По результатам анализа расщепления по ювенильной устойчивости к листовой ржавчине в поколениях F2 и F3 комбинаций скрещивания шести изученных образцов Ae. speltoides с восприимчивым к-1596 показано, что каждый из них защищен одним доминантным геном резистентности. Отсутствие расщепления в гибридных популяциях от скрещивания устойчивых форм между собой указывает на тесную сцепленность, либо, более вероятно, на идентичность их генов резистентности. Идентифицированный ген устойчивости не может быть идентичным генам Lr28, Lr35, Lr36 и Lr51, уже переданным в геном T. aestivum от Ae. speltoides. До начала интрогрессии вновь идентифицированного гена необходимо изучение его идентичности гену Lr47 с помощью фитопатологического теста; использование молекулярного маркирования для этой цели неинформативно.

Background

Background. Leaf rust (causal agent: Puccinia triticina Erikss.) is a serious disease of bread wheat in all crop-growing regions. An environmentally safe and economically profitable method to protect plants is cultivation of resistant varieties. Their development requires searching for the forms carrying new genes of resistance. Despite the fact that more than 70 Lr genes have been described, only two (Lr39(41) and Lr47) are effective in the seedling stage over all the territory of the Russian Federation. Thus, expanding the set of effective leaf rust resistance genes is a high-priority task. An important source of such genes are wild relatives of Triticum aestivum L., including Aegilops L. species. Knowing genetic control of resistance in newly identified forms will help to avoid the transfer of the same alien resistance genes onto bread wheat. Materials and methods. Inheritance of effective juvenile leaf rust resistance was studied in 6 accessions of Ae. speltoides Tausch from the VIR collection. Crossings were carried out in the field of Pushkin and Pavlovsk Laboratories of VIR (St. Petersburg). Genetic control of resistance to the disease was analyzed in the following accessions of Ae. speltoides: k-1000 (Turkey), k-1015 (Afghanistan), k-1593 (Iraq), k-2279 (Iran), k-2753 and k-2819 (unknown origin). Results and conclusions. The analysis of segregation for seedling resistance to leaf rust in F2 и F3 from the crosses between the 6 studied accessions and the susceptible Ae. speltoides accession k-1596 showed that each of them possessed one dominant resistance gene. The absence of susceptible plants in hybrid populations from the crosses between resistant accessions testified to a tight linkage or, more likely, the identity of their genes associated with resistance. The identified resistance gene cannot be identical to Lr28, Lr35, Lr36 and Lr51, earlier introgressed into the T. aestivum genome from Ae. speltoides. Before the introgression of the newly identified gene, it is necessary to study its identity to Lr47 using the phytopathological test; the use of molecular markers for this purpose is little informative.

 

 

 

 

Aegilops speltoidesювенильная устойчивостьнаследованиелистовая ржавчинаAegilops speltoidesjuvenile resistanceinheritanceleaf rustРабота выполнена в рамках государственного задания согласно тематическому плану ВИР по теме № 0662-2018-0005 «Идентификация и картирование генофонда важнейших сельскохозяйственных культур, формирование генетических коллекций с ценными для селекции аллелями генов и локусами количественных признаков», номер государственной регистрации ЕГИСУ НИОКР АААА-А16-116040710366-3ReferencesДоспехов Б. А. Методика полевого опыта. М. : Агропромиздат, 1985. 352 с.Dospekhov B. A. Methods of field experiment. Moscow : Agropromizdat, 1985, 352 p. [in Russian]Gill B. S., Raupp W. J. Direct genetic transfer from Aegilops squarrosa L. to hexaploid wheat // Crop Sci., 1987, vol. 27, pp. 445–450.Gill B. S., Raupp W. J. Direct genetic transfer from Aegilops squarrosa L. to hexaploid wheat // Crop Sci., 1987, vol. 27, pp. 445–450.Гультяева Е. И., Шайдаюк Е. Л., Абдуллаев К. М. Популяционно– генетическое исследование возбудителя бурой ржавчины пшеницы Puccinia triticina в Дагестане // Тр. по прикладной, ботанике, генетике и селекции. 2018. Т. 179, вып. 2. С. 140–150). DOI: 10.30901/2227-8834-2018-2-140-150.Gultyaeva E. I., Shaydayuk E. L., Abdullaev K. M. Population genetics study of the wheat leaf rust agent Puccinia triticina in Dagestan // Proseedings on applied botany, genetics and breeding, 2018, vol. 179, iss. 2, pp. 140–150 [in Russian]Колесова М. А. Генетический контроль устойчивости образцов D-геномной группы рода Aegilops L. к листовым болезням (листовая ржавчина, септориоз, темно-бурая листовая пятнистость): автореф. дис. … канд. биол. наук. СПб., 2007. 21 с.Kolesova M. A. Genetic control of resistance in samples of D-genome Aegilops L. species to leaf diseases (leaf rust, septoriosis, dark-brown leaf spot): thesis of dis. … cand. of biol. scien. St. Petersburg, 2007. 21 p [in Russian]Колесова М. А., Тырышкин Л. Г. Характеристика образцов рода Aegilops L. по эффективной устойчивости к болезням // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29, № 7. С. 20–23Kolesova M. A., Tyryshkin L. G. Characterization of Aegilops L. species for effective resistance to diseases // Achievements of Science and Technology of AIC, 2015, vol. 29, no. 7, pp. 20–23 [in Russian]Mains E. B., Jackson H. S. Physiological specialization in leaf rust of wheat, Puccinia triticina Erikss. // Phytopath., 1926, vol. 16, no. 1, pp. 89–120.Mains E. B., Jackson H. S. Physiological specialization in leaf rust of wheat, Puccinia triticina Erikss. // Phytopath., 1926, vol. 16, no. 1, pp. 89–120.McIntosh R. A., Dubcovsky J., Rogers W. J., Morris C., Appels R., Xia X. C. Catalogue of Gene Symbols for Wheat. 2013. https://wheat.pw.usda.gov/GG2/Triticum/wgc/2013/McIntosh R. A., Dubcovsky J., Rogers W. J., Morris C., Appels R., Xia X. C. Catalogue of Gene Symbols for Wheat. 2013. https://wheat.pw.usda.gov/GG2/Triticum/wgc/2013/Мережко А. Ф., Ерохин Л. М., Юдин А. Е. Эффективный метод опыления зерновых культур: метод. указания. Л., 1973. 11 с.Merezhko A. F., Erokhin L. M., Yudin A. E. The effective method of cereals pollination: methods. Leningrad, 1973, 11 p. [in Russian]Пухальский В. А., Лапочкина И. Ф. Влияние генотипа Aegilops speltoides Tausch. на характер коньюгации хромосом у гибридов, полученных с участием Triticum aestivum L. // Цитология и генетика. 1989. Т. 24, № 3. С. 24–29Pukhalsky V. A., Lapochkina I. F. Effect of Aegilops speltoides Tausch. genotype on chromosome conjugation matter in hybrids obtained with participation of Triticum aestivum L. // Cytology and genetics, 1989, vol. 24, no. 3, pp. 24–29 [in Russian]Singh H., Dhaliwal H. S. Intraspecific genetic diversity for resistance to wheat rusts in wild Triticum and Aegilops species // Wheat Information Service, 2000, no. 90, pp. 21–30.Singh H., Dhaliwal H. S. Intraspecific genetic diversity for resistance to wheat rusts in wild Triticum and Aegilops species // Wheat Information Service, 2000, no. 90, pp. 21–30.Тырышкин Л. Г. Изучение генетического контроля устойчивости зерновых самоопыляющихся культур к болезням: метод. указания. СПб., 2010. 35 с.Tyryshkin L. G. Study of genetic control of resistance of grain self-pollinating crops to diseases: methods. St. Petersburg, 2010. 35 p. [in Russian]Тырышкин Л. Г. Идентификация генов устойчивости пшеницы к листовой ржавчине с помощью ПЦР ДНК-маркеров: реальность или артефакт // Материалы межд. научн. конф. «Экология, генетика селекция на службе человечества». Ульяновск, 2011. С. 48–58Tyryshkin L. G. Identification of wheat genes for resistance to leaf rust with use of PCR DNA-markers: reality or artifact // Materials of Int. scient. conf. “Ecology, genetics and breeding at mankind service”. Ulyanovsk, 2011, pp. 48–58 [in Russian]Тырышкин Л. Г., Колесова М. А., Гашимов М. Э., Белоусова М. Х., Чикида Н. Н., Анфилова Н. А., Алпатьева Н. В. Устойчивость образцов родов Aegilops L. и Triticum L. к болезням // Материалы второго Всероссийского съезда по защите растений «Фитосанитарное оздоровление экосистем». 2005. Т. 1. С. 568–570Tyryshkin L. G., Kolesova M. A., Gashimov M. E., Belousova M. H., Chikida N. N., Panfilova N. A., Alpatyeva N. V. Resistance in samples of Aegilops L. and Triticum L. species to diseases // Materials of the second all-Russian congress on plant protection “Phytosanitary improvement of ecosystems”. 2005, vol. 1, pp. 568–570 [in Russian]Жуковский П. М. Культурные растения и их сородичи. Л. : Колос, 1971. 752 с.Zhukovsky P. M. Cultural plants and their relatives. Leningrad : Kolos, 1971, 752 p. [in Russian]

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