Ювенильная устойчивость ячменей из Восточноазиатского центра происхождения и доместикации культурных растений к мучнистой росе

Актуальность. Существенное снижение урожая ячменя может быть обусловлено мучнистой росой (возбудитель – Blumeria graminis (DC.) Golovin ex Speer f. sp. hordei Marchal). Подавляющее большинство сортов, допущенных к использованию на территории России, восприимчиво к патогену. Вовлечение в селекцию образцов, защищенных не использовавшимися ранее генами устойчивости, необходимо для обеспечения продовольственной безопасности страны. Довольно богатым источником пополнения банка эффективных генов устойчивости к патогену могут быть местные формы ячменя.

Материал и методика. Изучали 950 образцов ячменя из Восточноазиатского центра происхождения и доместикации культурных растений: 449 образцов из Японии, 313 – Китая, 173 – Монголии, 15 – Непала. Эксперименты проводили в климатической камере при искусственном заражении ювенильных растений. Инокулюмом служила северо-западная (Санкт-Петербург, Пушкин) популяция B. graminis. Устойчивость оценивали с помощью балловой шкалы. Выделившиеся формы тестировали дважды.

Результаты и выводы. Выявлена значительная изменчивость образцов коллекции ячменя из стран Восточной Азии по устойчивости к мучнистой росе. Симптомы болезни не обнаружены на растениях 16 изученных форм; слабое или умеренное развитие мицелия B. graminis отмечено на растениях 21 образца. Гетерогенны по изученному признаку 27 образцов ячменя. Различный уровень устойчивости выявлен у 64 изученных образцов (6,73%), среди которых 44 – сорта и селекционные линии, 20 – местные ячмени. Восприимчивы к северо-западной популяции патогена 93,27% образцов коллекции.

1. Абдуллаев Р.А., Баташева Б.А., Алпатьева Н.В., Чумаков М.А., Радченко Е.Е., Ковалева О.Н. и др. Устойчивость допущенных к использованию в России сортов ячменя к вредным организмам и токсичным ионам алюминия. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020;181(3):120-127. DOI: 10.30901/2227-8834-2020-3-120-127

2. Abdullaev R.A., Lebedeva T.V., Alpatieva N.V., Batasheva B.A., Anisimova I.N., Radchenko E.E. Powdery mildew resistance of barley accessions from Dagestan. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2021;25(5):528-533. DOI: 10.18699/VJ21.059

3. Донцова А.А., Филиппов Е.Г., Донцов Д.П., Терновая Е.А. Производство ячменя в мире и России. Зерновое хозяйство России. 2016;(6):7-13.

4. Gong X., Li C., Zhang G., Yan G., Lance R., Sun D. Novel genes from wild barley Hordeum spontaneum for barley improvement. In: G. Zhang, C. Li, X. Liu (eds). Advance in Barley Sciences. Dordrecht: Springer; 2013. p.69-89. DOI: 10.1007/978-94-007-4682-4_6

5. Jørgensen J.H., Wolfe M. Genetics of powdery mildew resistance in barley. Critical Reviews in Plant Sciences. 1994;13(1):97-119. DOI: 10.1080/07352689409701910

6. Kusch S., Panstruga R. mlo-based resistance: an apparently universal “weapon” to defeat powdery mildew disease. Molecular Plant­Microbe Interactions. 2017;30(3):179-189. DOI: 10.1094/MPMI-12-16-0255-CR

7. Лоскутов И.Г., Полонский В.И. Селекция на содержание β-глюканов в зерне овса как перспективное направление для получения продуктов здорового питания, сырья и фуража (обзор). Сельскохозяйственная биология. 2017;52(4):646-657. DOI: 10.15389/agrobiology.2017.4.646rus

8. Mains E.B., Dietz S.M. Physiologic forms of barley mildew Erysiphe graminis hordei. Phytopathology. 1930;20(3):229-239.

9. Радченко Е.Е., Звейнек И.А., Тырышкин Л.Г., Коновалова Г.С., Семенова А.Г. Хохлова А.П. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 751. Ячмень. Устойчивость образцов из Юго-Восточной Азии к вредителям и болезням. Санкт-Петербург: ВИР; 2004.

10. Reinstädler A., Müller J., Jerzy H., Czembor J.H., Piffanelli P., Panstruga R. Novel induced mlo mutant alleles in combination with site-directed mutagenesis reveal functionally important domains in the heptahelical barley Mlo protein. BMC Plant Biology. 2010;10(1):31. DOI: 10.1186/1471-2229-10-31

11. Sagnelli D., Chessa S., Mandalari G., Di Martino M., Sorndech W., Mamone G. et al. Low glycaemic index foods from wild barley and amylose-only barley lines. Journal of Functional Foods. 2018;40:408-416. DOI: 10.1016/j.jff.2017.11.028

12. Seeholzer S. Isolation and characterisation of new R-protein variants encoded at the barley Mla locus that specify resistance against the fungus powdery mildew [dissertation]. Zürich: University of Zurich; 2009. DOI: 10.5167/uzh-31283

13. Tratwal A., Bocianowski J. Blumeria graminis f. sp. hordei virulence frequency and the powdery mildew incidence on spring barley in the Wielkopolska province. Journal of Plant Protection Research. 2014;54(1):28-35. DOI: 10.2478/jppr-2014-0005

14. Вавилов Н.И. Происхождение и география культурных растений / под ред. В.Ф. Дорофеева. Ленинград: Наука; 1987.