vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2020-3-135-140vir-nw-735Research ArticleИММУНИТЕТ КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ И ИХ ДИКИХ РОДИЧЕЙIMMUNITY OF CULTIVATED PLANTS AND THEIR WILD RELATIVESЭффективная устойчивость образцов рода Aegilops L. к мучнистой росеEffective resistance to powdery mildew in Aegilops L. accessionshttps://orcid.org/0000-0001-6310-127XКолесоваМ. А.KolesovaM. A.

190000 г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44; Отдел генетики; старший научный сотрудник Лаборатории иммунитета Отдела генетики; к.б.н.

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000; Department of Genetics

markolesova@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9698-263XЧикидаН. Н.ChikidaN. N.

190000 г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44; Отдел генетических ресурсов пшеницы; ведущий научный сотрудник, куратор коллекции рода Aegilops L.; к.с.-х.н.

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000; Department of Wheat Genetic Resources

n.chikida@vir.nw.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0980-3531БелоусоваМ. Х.BelousovaM. Kh.

190000 г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44; Дагестанская опытная станция - филиал ВИР, 368612 Россия, Республика Дагестан, г. Дербент, с. Вавилово

 

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000; Dagestan Experiment Station of VIR, Vavilovo Village, Derbentsky District, Republic of Dagestan 368612, Russia

https://orcid.org/0000-0002-3502-549XТырышкинЛ. Г.TyryshkinL. G.

190000 г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44; Отдел генетики; ведущий научный сотрудник Лаборатории иммунитета Отдела генетики; д.б.н., профессор

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000; Department of Genetics

tyryshkinlev@rambler.ruФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. ВавиловаРоссияN.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian Federation2020131020201813135140Copyright © Колесова М.А., Чикида Н.Н., Белоусова М.Х., Тырышкин Л.Г., 20202020Колесова М.А., Чикида Н.Н., Белоусова М.Х., Тырышкин Л.Г.Kolesova M.A., Chikida N.N., Belousova M.K., Tyryshkin L.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/735Актуальность

Актуальность. Мучнистая роса (возбудитель Blumeria graminis (DC.) E.O. Speer f. sp. tritici Em. Marchal) распространена и вредоносна во всех регионах возделывания мягкой пшеницы. Для расширения генетического разнообразия пшеницы по устойчивости к B. graminis широко используются дикорастущие родичи Triticum aestivum L., в том числе представители рода Aegilops L. Цель настоящей работы – характеристика образцов семи видов эгилопсов из коллекции генетических ресурсов растений ВИР по проростковой и возрастной эффективной устойчивости к мучнистой росе.

Материалы и методы

Материалы и методы. Материалом исследования служили 437 образцов семи видов рода Aegilops (Ae. speltoides Tausch, Ae. caudata L., Ae. biuncialis Vis., Ae. tauschii Coss., Ae. cylindrica Host, Ae. crassa Boiss. и Ae. ventricosa Tausch) из коллекции Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР, Санкт-Петербург). Ювенильную устойчивость к мучнистой росе оценивали при заражении возбудителем мучнистой росы проростков образцов в контролируемых лабораторных условиях, устойчивость взрослых растений – при искусственном заражении флаг-листьев патогеном и на естественном инфекционном фоне на полях научно-производственной базы «Пушкинские и Павловские лабораторий ВИР». Для заражения использовали сборные популяции B. graminis. Учет типов реакции на заражение проводили через 10 суток после инокуляции по общепринятой шкале.

Результаты и выводы

Результаты и выводы. В результате проведенной работы показана восприимчивость к мучнистой росе на всех стадиях онтогенеза изученных образцов эгилопсов D-геномной группы; все образцы видов Ae. speltoides, Ae. caudata и Ae. biuncialis характеризовались высоким уровнем ювенильной и возрастной резистентности к мучнистой росе. 

Background

Background. Powdery mildew (Blumeria graminis (DC.) E.O. Speer f. sp. tritici Em. Marchal) is widespread and harmful in all regions of bread wheat cultivation. Severe development of powdery mildew leads to a decrease in the number and weight of grains. Growing resistant cultivars is the most environmentally friendly and economically profitable method to protect wheat from the disease. Development of such cultivars requires a search for new donors of effective genes controlling the resistance. To expand the genetic diversity of wheat for resistance to B. graminis, wild relatives of Triticum aestivum L., including Aegilops L. spp., are widely used. The aim of this work was to characterize seven Aegilops spp. for effective seedling and adult plant resistance to powdery mildew.

Materials and methods

Materials and methods. The material of the study consisted of 437 accessions representing 7 Aegilops spp. (Ae. speltoides Tausch, Ae. caudata L., Ae. biuncialis Vis., Ae. tauschii Coss., Ae. cylindrica Host, Ae. crassa Boiss. and Ae. ventricosa Tausch) from the collection of the N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources (VIR, St. Petersburg). Juvenile resistance was studied when the seedlings were inoculated with the agent of powdery mildew under controlled laboratory conditions; the adult plant resistance, after artificial inoculation of the plants and under natural infection in the fields of Pushkin and Pavlovsk Laboratories of VIR. Complex populations of the B. graminis agent were used for inoculation. The types of response to infection were scored 10 days after inoculation according to a conventional scale.

Results and conclusions

Results and conclusions. As a result of the tests, susceptibility to powdery mildew was shown in all Aegilops accessions of the D-genome group; all the studied representatives of Ae. speltoides, Ae. caudata and Ae. biuncialis were highly resistant to powdery mildew. 

эгилопсыBlumeria graminisпроростковая устойчивостьустойчивость взрослых растенийAegilopsBlumeria graminisseedling resistanceadult plant resistanceРабота выполнена в рамках государственного задания согласно тематическому плану ВИР по проекту № 0662-2019-0006 «Поиск, поддержание жизнеспособности и раскрытие потенциала наследственной изменчивости мировой коллекции зерновых и крупяных культур ВИР для развития оптимизированного генбанка и рационального использования в селекции и растениеводстве».The work was performed within the framework of the State Task according to the theme plan of VIR, Project No. 0662-2019-0006 “Search For and Viability Maintenance, 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”.ReferencesБочев Б., Куновски Ж., Ганева Г. Род Aegilops L. как источник устойчивости к грибным болезням для селекции пшениц. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1982;73(3):111-120.Bochev B., Kunovski Zh., Ganeva G. The genus Aegilops L. as a source for breeding wheat for resistance to fungal diseases. Bulletin of Applied Botany, Genetics and Breeding. 1982;73(3):111-120. [in Russian]Cowger C., Mehra L., Arellano C., Meyers E., Murphy J.P. Virulence differences in Blumeria graminis f. sp. tritici from the Central and Eastern United States. Phytopathology. 2018;108(3):402-411. DOI: 10.1094/PHYTO-06-17-0211-RCowger C., Mehra L., Arellano C., Meyers E., Murphy J.P. Virulence differences in Blumeria graminis f. sp. tritici from the Central and Eastern United States. Phytopathology. 2018;108(3):402-411. DOI: 10.1094/PHYTO-06-17-0211-RДавоян Р.О., Бебякина И.В., Давоян Э.Р., Зубанова Ю.С., Зинченко А.Н. Характеристика видов Aegilops и Triticum по устойчивости к листовой ржавчине, желтой ржавчине и мучнистой росе. Наука Кубани. 2014;1:32-35.Davoyan R.O., Bebyakina I.V., Davoyan E.R., Zubanova Y.S., Zinchenko A.N. Characterization of the Aegilops and Triticum species according to their resistance to leaf and yellow rust and powdery mildew. Science of Kuban. 2014;1:32-35. [in Russian]El-Shamy M.M., Emara H.M., Mohamed M.E. Virulence analysis of wheat powdery mildew (Blumeria graminis f. sp. tritici) and effective genes in Middle Delta, Egypt. Plant Disease. 2016;100(9):1927-1930. DOI: 10.1094/PDIS-01-16-0130-REEl-Shamy M.M., Emara H.M., Mohamed M.E. Virulence analysis of wheat powdery mildew (Blumeria graminis f. sp. tritici) and effective genes in Middle Delta, Egypt. Plant Disease. 2016;100(9):1927-1930. DOI: 10.1094/PDIS-01-16-0130-REEmara H.M., Omar A.F., El-Shamy M.M., Mohamed M.E. Identification of Pm24, Pm35 and Pm37 in thirteen Egyptian bread wheat cultivars using SSR markers. Ciência e Agrotecnologia. 2016;40(2):155-163. DOI: 10.1590/1413-70542016403036315Emara H.M., Omar A.F., El-Shamy M.M., Mohamed M.E. Identification of Pm24, Pm35 and Pm37 in thirteen Egyptian bread wheat cultivars using SSR markers. Ciência e Agrotecnologia. 2016;40(2):155-163. DOI: 10.1590/1413-70542016403036315Колесова М.А. Характеристика образцов Aegilops biuncialis Viz. по ювенильной устойчивости к грибным болезням. Успехи современной науки. 2017;2(9):126-129.Kolesova M.A. Characterization of Aegilops biuncialis Viz. samples for juvenile resistance to fungal diseases. Modern Science Success. 2017;2(9):126-129. [in Russian]Колесова М.А. Устойчивость видов рода Aegilops L. к обыкновенной корневой гнили. Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2008;9:33-35.Kolesova M.A. Resistance of Aegilops L. species to common root rot. Izvestiya Saint-Petersburg State Agrarian University. 2008;9:33-35. [in Russian]Колесова М.А., Тырышкин Л.Г. Характеристика образцов рода Aegilops L. по эффективной устойчивости к болезням. Достижения науки и техники АПК. 2015;29(7):20-23.Kolesova M.A., Tyryshkin L.G. Characterization of samples of Aegilops L. species by effective resistance to diseases. 2015;29(7):20-23. Achievements of Science and Technology of AIC. [in Russian]Колесова М.А., Тырышкин Л.Г. Наследование эффективной ювенильной устойчивости шести образцов Aegilops speltoides Tausch к листовой ржавчине. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2018;179(4):104-110. DOI: 10.30901/2227-8834-2018-4-104-110Kolesova M.A., Tyryshkin L.G. Inheritance of effective juvenile leaf rust resistance in six accessions of Aegilops speltoides Tausch. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2018;179(4):104-110. [in Russian] DOI: 10.30901/2227-8834-2018-4-104-110Конарев В.Г. Белки пшеницы. Москва: Колос; 1980.Konarev V.G. Proteins of wheat (Belki pshenitsy). Moscow: Kolos; 1980. [in Russian]Лебедева Т.В., Зуев Е.В. Наследование устойчивости к мучнистой росе у некоторых образцов яровой мягкой пшеницы из коллекции ВИР. Vavilovia. 2018;1(1):18-24. DOI: 10.30901/2658-3860-2018-1-18-24Lebedeva T.V., Zuev E.V. Inheritance of powdery mildew resistance in selected spring bread wheat accessions from the VIR collection. Vavilovia. 2018;1(1):18-24. [in Russian] DOI: 10.30901/2658-3860-2018-1-18-24Лебедева Т.В., Зуев Е.В., Брыкова А.Н. Перспективность использования современных европейских сортов яровой мягкой пшеницы для селекции на устойчивость к мучнистой росе в Северо-Западном регионе РФ. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2019;180(4):170-176. DOI: 10.30901/2227-8834-2019-4-170-176Lebedeva T.V., Zuev E.V., Brykova A.N. Prospects of employing modern European cultivars of spring bread wheat in the breeding for powdery mildew resistance in the Northwestern region of Russia. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2019;180(4):170-176. [in Russian]. DOI: 10.30901/2227-8834-2019-4-170-176Mains E.B., Dietz S.M. Physiologic forms of barley mildew, Erysiphe graminis hordei Marchal. Phytopathology. 1930;20:229-239.Mains E.B., Dietz S.M. Physiologic forms of barley mildew, Erysiphe graminis hordei Marchal. Phytopathology. 1930;20:229-239.McIntosh R.A., Dubcovsky J., Rogers W.J., Morris C., Appels R., Xia X.C. Catalogue of gene symbols for wheat: 2013-2014 supplement. 2014. Available from: https://shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/macgene/supplement2013.pdf [accessed Dec. 25, 2019].McIntosh R.A., Dubcovsky J., Rogers W.J., Morris C., Appels R., Xia X.C. Catalogue of gene symbols for wheat: 2013-2014 supplement. 2014. Available from: https://shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/macgene/supplement2013.pdf [accessed Dec. 25, 2019].McIntosh R.A., Dubcovsky J., Rogers W.J., Morris C., Appels R., Xia X.C. Catalogue of gene symbols for wheat: 2017 supplement. 2017. Available from: https://shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/macgene/supplement2017.pdf [accessed Dec. 25, 2019].McIntosh R.A., Dubcovsky J., Rogers W.J., Morris C., Appels R., Xia X.C. Catalogue of gene symbols for wheat: 2017 supplement. 2017. Available from: https://shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/macgene/supplement2017.pdf [accessed Dec. 25, 2019].McIntosh R.A., Yamazaki Y., Dubcovsky J., Rogers J., Morris C., Appels R., Xia X.C. Catalogue of gene symbols for wheat. In: Proceedings of the 12th International Wheat Genetics Symposium; 8-13 September 2013; Yokohama, Japan. Springer Open; 2013. Available from: https://wheat.pw.usda.gov/GG2/Triticum/wgc/2013/GeneCatalogueIntroduction.pdf [accessed Dec. 25, 2019].McIntosh R.A., Yamazaki Y., Dubcovsky J., Rogers J., Morris C., Appels R., Xia X.C. Catalogue of gene symbols for wheat. In: Proceedings of the 12th International Wheat Genetics Symposium; 8-13 September 2013; Yokohama, Japan. Springer Open; 2013. Available from: https://wheat.pw.usda.gov/GG2/Triticum/wgc/2013/GeneCatalogueIntroduction.pdf [accessed Dec. 25, 2019].Petersen S., Lyerly J.H., Worthington M.L., Parks W.R., Cowger C., Marshall D.S. et al. Mapping of powdery mildew resistance gene Pm53 introgressed from Aegilops speltoides into soft red winter wheat. Theoretical and Applied Genetics. 2015;128(2):303-312. DOI: 10.1007/s00122-014-2430-8Petersen S., Lyerly J.H., Worthington M.L., Parks W.R., Cowger C., Marshall D.S. et al. Mapping of powdery mildew resistance gene Pm53 introgressed from Aegilops speltoides into soft red winter wheat. Theoretical and Applied Genetics. 2015;128(2):303-312. DOI: 10.1007/s00122-014-2430-8Riley R., Chapman V. The D genome of hexaploid wheat. Wheat Information Service. 1960;11:18-19.Riley R., Chapman V. The D genome of hexaploid wheat. Wheat Information Service. 1960;11:18-19.Riley R., Unrau J., Chapmen V. Evidence on the origin of the B genome of wheat. Journal of Heredity. 1958;49(3):91-98.Riley R., Unrau J., Chapmen V. Evidence on the origin of the B genome of wheat. Journal of Heredity. 1958;49(3):91-98.Рябченко А.С., Сережкина Г.В., Мишина Г.Н., Андреев Л.Н., Чикида Н.Н. Виды эгилопса как источники устойчивости пшеницы к мучнисторосяной инфекции. АгроХХI. 2002;2:14-16.Ryabchenko A.S., Serezhkina G.V., Mishina G.N., Andreev L.N., Chikida N.N. Aegilops species as sources of wheat resistance to powdery mildew infection. AgroХХI. 2002;2:14- 16. [in Russian]Санин С.С., Макаров А.А. Биологические, агроэкологические и экономические аспекты фитосанитарного мониторинга. Вестник защиты растений. 1999;1:62-66.Sanin S.S., Makarov A.A. Biological, agroecological and economic aspects of phytosanitary monitoring. Plant Protection News. 1999;1:62-66. [in Russian]Тырышкин Л.Г. Килат Н.С., Гашимов М.Э., Колесова М.А., Сидоров А.В. Первая идентификация вирулентности к гену устойчивости ячменя Rph7 в популяции возбудителя карликовой ржавчины в Северо-Западном регионе России. В кн.: Сборник научных трудов по итогам II международной научнопрактической конференции «Перспективы развития современных сельскохозяйственных наук». Воронеж; 2015. Вып. II. С.36-37. URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_25258948_18218819.pdf [дата обращения: 24.06. 2020].Tyryshkin L.G., Kilat N.S., Gashimov M.E., Kolesova M.A., Sidorov A.V. The first identification of virulence to the barley resistance gene Rph7 in the population of leaf rust in the North-Western region of Russia (Pervaya identifikatsiya virulentnosti k genu ustoychivosti yachmenya Rph7 v populyatsii vozbuditelya karlikovoy rzhavchiny v Severo-Zapadnom regione Rossii). In: Scientific Proceedings of the II International Scientific and Practical Conference “Prospects of the Development of Modern Agricultural Sciences (Sbornik nauchnykh trudov po itogam II mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii “Perspektivy razvitiya sovremennykh selskokhozyaystvennykh nauk”). Voronezh; 2015. Iss. II. p.36-37. [in Russian]. URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_25258948_18218819.pdf [дата обращения: 24.06. 2020].Тюнин В.А., Шрейдер Е.Р., Гультяева Е.И., Шайдаюк Е.Л. Вирулентность возбудителя бурой ржавчины пшеницы на Южном Урале. Вестник защиты растений. 2018;1(95):16-20.Tyunin V.A., Shreyder Е.R., Gultyaeva Е.I., Shaydayuk Е.L. Virulence of leaf rust pathogen of wheat in South Ural. Plant Protection News. 2018;1(95):16-20. [in Russian]Веденеева М.Л., Маркелова Т.С., Кириллова Т.В., Аникеева Н.В. Стратегия селекции болезнеустойчивых сортов пшеницы в Поволжье. 1. Бурая ржавчина, мучнистая роса, пыльная и твердая головня. АгроХХI. 2002;2:12-13.Vedeneeva M.L., Markelova T.S., Kirillova T.V., Anikeeva N.V. Strategy of wheat disease-resistant varieties in Volga region. 1. Leaf rust, powdery mildew, loose smut and bunt. AgroХХI. 2002;2:12-13. [in Russian]Wang Z.L., Li L.H., He Z.H., Duan X.Y., Zhou Y.L., Chen X.M. et al. Seedling and adult plant resistance to powdery mildew in Chinese bread wheat cultivars and lines. Plant Disease. 2005;89:457-463. DOI: 10.1094/PD-89-0457Wang Z.L., Li L.H., He Z.H., Duan X.Y., Zhou Y.L., Chen X.M. et al. Seedling and adult plant resistance to powdery mildew in Chinese bread wheat cultivars and lines. Plant Disease. 2005;89:457-463. DOI: 10.1094/PD-89-0457

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