Популяционно-генетические исследования Puccinia striiformis f. sp. tritici в Дагестане и на Северо-Западе России

Актуальность. Желтая ржавчина (Puccinia striiformis West.) – вредоносное заболевание зерновых культур. На экспериментальных полях ВИР в Дербенте (Дагестан) и Пушкине (Северо-Западный регион) систематически отмечается значимое поражение желтой ржавчиной посевов коллекционных образцов. Для оценки устойчивости и последующего отбора  исходного для селекции материала необходим мониторинг вирулентности локальных популяций патогена и контроль особо опасных инвазивных групп изолятов PstS1 и PstS2. 

Материалыи методы. В Дербенте листья с урединиопустулами были собраны с образцов мягкой и твердой пшеницы, в Пушкине – с мягкой пшеницы и тритикале. Анализ вирулентности патогена в лаборатории проводили с использованием международного и европейского набора сортов-дифференциаторов и изогенных Yr-линий Avocet. В 2020 г. в полевых условиях в Дербенте изучили устойчивость тестерного набора на высоком естественном инфекционном фоне. Для выявления инвазивных изолятов (PstS1, PstS2) использовали SCAR-маркеры.

Результаты и обсуждение. Всего определено 18 фенотипов вирулентности (рас) P. striiformis (4 в Дербенте, 14 в Пушкине). Высокой эффективностью в фазе проростков в обеих точках характеризовались гены Yr5, Yr10, Yr15, Yr17, Yr24 и Yr26. В полевых условиях иммунную реакцию показали линии Avocet с генами Yr5, Yr7, Yr8, Yr10, Yr15, Yr24, YrAR и сорта-дифференциаторы ‘Vilmorin 23’, ‘Moro’, ‘Reichersberg 42’, ‘Heines Peko’, ‘Nord Desprez’, ‘Com pare’, ‘Carstens V’, ‘Spaldings Prolific’, ‘Heines VII’. Умеренно устойчивы линия Jupateco 73R (пораженность до 5%) и сорта ‘Heines Kolben’, ‘Strubes Dickkopf’ (5–10%). С использованием молекулярных маркеров в  пушкинской коллекции P. striiformis выявлено 2 изолята инвазивной группы РstS2.

1. Ali S., Rodriguez-Algaba J., Thach T., Sørensen C.K., Hansen J.G., Lassen P. et al. Yellow rust epidemics worldwide were caused by pathogen races from divergent genetic lineages. Frontiers in Plant Science. 2017;8:1057. DOI: 10.3389/fpls.2017.01057

2. Берлянд-Кожевников В.М., Дмитриев А.П., Будашкина Е.Б., Шитова И.П., Рейтер Б.Г. Устойчивость пшеницы к бурой ржавчине (Генетическое разнообразие популяций гриба и растения-хозяина). Новосибирск: Наука; 1978.

3. Brar G.S., Kutcher H.R. Race characterization of Puccinia striiformis f. sp. tritici, the cause of wheat stripe rust, in Saskatchewan and Southern Alberta, Canada and virulence comparison with races from the United States. Plant Disease. 2016;100(8):1744-1753. DOI: 10.1094/PDIS12-15-1410-RE

4. Chen W., Wellings C., Chen X., Kang Z., Liu T. Wheat stripe (yellow) rust caused by Puccinia striiformis f. sp. tritici. Molecular Plant Pathology. 2014;15(5):433-446. DOI: 10.1111/mpp.12116

5. Chen X.M. Epidemiology and control of stripe rust [Puccinia striiformis f. sp. tritici] on wheat. Canadian Journal of Plant Pathology. 2005;27(3):314-337. DOI: 10.1080/07060660509507230

6. Cheng P., Chen X.M., See D.R. Grass hosts harbor more diverse isolates of Puccinia striiformis than cereal crops. Phytopathology. 2016;106(4):362-371. DOI: 10.1094/PHYTO-07-15-0155-R

7. El Amil R., Ali S., Bahri B., Leconte M., Vallavieille-Pope C., Nazari K. Pathotype diversification in the invasive PstS2 clonal lineage of Puccinia striiformis f. sp. tritici causing yellow rust on durum and bread wheat in Lebanon and Syria in 2010–2011. Plant Pathology. 2020;69(4):618-630. DOI: 10.1111/ppa.13164

8. Gassner G., Straib W. Untersuchungen über die In fek ti onsbedingungen von Puccinia glumarum und Puccinia graminis. Arbeitsergebnissen der Biologischen Reichsanstalt für Landund Forstwirtschaft. 1929;16(4):609-629. [in German]

9. Гультяева Е.И., Шайдаюк Е.Л. Вирулентность российских популяций возбудителя желтой ржавчины пшеницы. Микология и фитопатология. 2020;54(4):299-304. DOI: 10.31857/S0026364820040042

10. Hovmøller M.S., Justesen A.F., Brown J.K.M. Clonality and long-distance migration of Puccinia striiformis f. sp. tritici in north-west Europe. Plant Pathology. 2002;51(1):24-32. DOI: 10.1046/j.1365-3059.2002.00652.x

11. Hovmøller M.S., Patpour M., Rodriguez-Algaba J., Thach T., Justesen A.F., Hansen J.G. GRRC annual report 2019: Stemand yellow rust genotyping and race analyses. Report of stem and yellow rust genotyping 2019: GRRC, Aarhus University, Denmark; 2020. Available from: https://agro.au.dk/fileadmin/www.grcc.au.dk/International_Services/Pathotype_YR_results/GRRC_annual_report_2019.pdf [accessed Feb. 20, 2021].

12. Hovmøller M.S., Rodreguez-Algaba J., Hansen J.G. Report for Puccinia striiformis race analyses 2015. , Global Rust Reference Center (GRRC). Aarhus University, Flakkebjerg, Dk-4200 Slagelse, Denmark. Report of yellow rust races 2015: Global Rust Reference Center, Aarhus University, Denmark; 2016. Available from: https://agro.au.dk/fileadmin/Summary_of_Puccinia_striiformis_race_analysis_2015.pdf [accessed Feb. 20, 2021].

13. Hovmøller M.S., Rodriguez-Algaba J., Thach T., Justesen A.F., Hansen J.G. Report for Puccinia striiformis race analyses/molecular genotyping, GRRC, Flakkebjerg, DK4200 Slagelse, Denmark. Report of yellow rust races 2018: GRRC, Aarhus University, Denmark; 2019. Available from: https://agro.au.dk/fileadmin/www.grcc.au.dk/International_Services/Pathotype_YR_results/Summary_of_Puccinia_striiformis_molecular_genotyping_2018.pdf [accessed Feb. 20, 2021].

14. Justesen A.F., Ridout C.J., Hovmøller M.S. The recent history of Puccinia striiformis f. sp. tritici in Denmark as revealed by disease incidence and AFLP markers. Plant Pathology. 2002;51(1):13-23. DOI: 10.1046/j.0032-0862.2001.00651.x

15. Койшибаев М. О международной конференции по желтой ржавчине. Микология и фитопатология. 2002;36(4):83-85.

16. McIntosh R.A., Wellings C.R., Park R.F. (eds). Wheat rusts. An atlas of resistance genes. Dordrecht: Springer Netherlands; 1995.

17. Walter S., Ali S., Kemen E., Nazari K., Bahri B.A., Enjalbert J. et al. Molecular markers for tracking the origin and worldwide distribution of invasive strains of Puccinia striiformis. Ecology and Evolution. 2016;6(9):2790-2804. DOI: 10.1002/ece3.2069

18. Wellings C.R. Global status of stripe rust: a review of historical and current threats. Euphytica. 2011;179(1):129-141. DOI: 10.1007/s10681-011-0360-y