Эффективные источники устойчивости яровой мягкой пшеницы к мучнистой росе для северо-запада России

Актуальность. Мягкая пшеница (Triticum aestivum L.) – одна из основных продовольственных культур в мире. В Российской Федерации валовые сборы культуры в последние годы достигали 21,079 млн тонн. Одним из самых вредоносных заболеваний мягкой пшеницы является мучнистая роса. Сырой и прохладный климат северо-запада России провоцирует появление мучнистой росы на посевах зерновых практически ежегодно. Создание устойчивых к болезни сортов яровой мягкой пшеницы является наиболее экономичным и экологически безопасным направлением в селекции. Успех селекции определяют изучение источников устойчивости к болезни и интрогрессия новых генов в перспективные сорта пшеницы. Цель работы – проверить ювенильную и взрослую устойчивость к мучнистой росе образцов яровой мягкой пшеницы, выделенных за более чем двадцатилетний период, и определить эффективность источников устойчивости к патогену в настоящее время.
Материал и методы. С 2000 г. в отделе генетики совместно с отделом генетических ресурсов пшеницы ВИР проведен поиск источников устойчивости к мучнистой росе среди 1283 образцов яровой мягкой пшеницы. Выявленные 36 источников взрослой и проростковой устойчивости к мучнистой росе были повторно оценены в 2022 г. Исследования проводили согласно методическим указаниям ВИР.
Результаты и обсуждение. В 2022 г. полевое и лабораторное изучение сортов пшеницы выявило образцы, устойчивые к патогену на всех фазах развития. Уставлено, что 6 образцов сохраняют устойчивость к мучнистой росе в течение 13–22 лет, 6 образцов устойчивы к болезни на протяжении 7–12 лет, 8 сортов устойчивы в течение 6 лет. Подтверждена устойчивость 9 образцов, выявленных в 2020 г.
Заключение. Полевые и лабораторные исследования выявили образцы яровой мягкой пшеницы, сохраняющие ювенильную и взрослую устойчивость к ленинградской популяции возбудителя мучнистой росы в течение 7 и более лет. Данные источники устойчивости рекомендуются для использования в селекционных программах по улучшению пшеницы.

1. Conner R.L., Kuzyk A.D., Su H. Impact of powdery mildew on the yield of soft white spring wheat cultivars. Canadian Journal of Plant Science. 2003;83(4):725-728. DOI: 10.4141/P03-043

2. Cowger C., Mehra L., Arellano C., Meyers E., Murphy J.P. Virulence differences in Blumeria graminis f. sp. tritici from Central and Eastern United States. Phytopathology. 2018;108(3):402-411. DOI: 10.1094/Phyto-06-17-0211-R

3. Федеральная служба государственной статистики): [сайт]. URL: https://rosstat.gov.ru/folder/210/document/13226 [дата обращения: 15.04.2022].

4. Hsam S.L.K., Zeller F.J. Breeding for powdery mildew resistance in common wheat (Triticum aestivum L.). In: R.R. Bėlanger, W.R. Bushell, A.J. Dik, T.L.W. Carver (eds). The Powdery Mildews. A Comprehensive Treatise. St. Paul, MN: APS press; 2002. p.219-238.

5. Hysing S.C., Merker A., Liljeroth E., Koebner R.M.D., Zeller F.J., Hsam S.L.K. Powdery mildew resistance in 155 Nordic bread wheat cultivars and landraces. Hereditas. 2007;144(3):102-119. DOI: 10.1111/j.2007.0018-0661.01991.x

6. Kang Y., Zhou M., Merry A., Barry K. Mechanisms of powdery mildew resistance of wheat – a review of molecular breeding. Plant Pathology. 2020;69(4):601-617. DOI: 10.1111/ppa.13166

7. Кривченко В.И., Лебедева Т.В., Пеуша Х.О. Мучнистая роса злаков. Изучение генетических ресурсов зерновых культур по устойчивости к вредным организмам. Методическое пособие. Москва: Россельхозакадемия; 2008.

8. Крупнов В.А., Сибикеев С.Н. Чужеродные гены для улучшения мягкой пшеницы. В кн.: Идентифицированный генофонд растений и селекция / под ред. Б.В. Ригина, Е.И. Гаевской. Санкт-Петербург: ВИР; 2005. С.740-758.

9. Лебедева Т.В., Брыкова А.Н., Зуев Е.В. Устойчивость к мучнистой росе скандинавских образцов яровой мягкой пшеницы из коллекции ВИР. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020;181(3):146-154. DOI: 10.30901/2227-8834-2020-3-146-154

10. 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: 10.30901/2658-3860-2018-1-18-24

11. Лебедева Т.В., Зуев Е.В. Изучение устойчивости к мучнистой росе (Blumeria graminis f. sp. tritici Golov.) сортов мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.). Достижения науки и техники АПК. 2015;29(7):17-20.

12. Li Z., Lan C., He Z., Sing R., Rosewarne G., Chen X. et al. Overview and application of QTL for adult plant resistance to leaf rust and powdery mildew in wheat. Crop Science. 2014;54(5):1907-1925. DOI: 10.2135/cropsci2014.02.0162

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

14. Martynov S.P., Dobrotvorskaya T.V., Krupnov V.A. Analysis of the distribution of Triticum timopheevii Zhuk. Genetic material in common wheat varieties (Triticum aestivum L.). Russian Journal of Genetics. 2018;54(2):166-175. DOI: 10.1134/s1022795418020126

15. 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 May 16, 2022].

16. Rabinovich S.V. Importance of wheat-rye translocations for breeding for modern cultivars of Triticum aestivum L. Euphytica. 1998;100(1-3):323-340. DOI: 10.1023/A:1018361819215

17. Сюков В.В., Шабалкина Е.Н., Шевченко С.Н., Вьюшков А.А. Яровая мягкая пшеница Тулайковская 110. Молодой ученый. 2016;27(3):57-60.

18. Тырышкин Л.Г., Лебедева Т.В., Ковалева М.М., Зуев Е.В., Брыкова А.Н., Кудрявцева Е.Ю. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 913. Яровая мягкая пшеница. Характеристика образцов новейших поступлений коллекции ВИР по устойчивости к листовой ржавчине, темно-бурой листовой пятнистости, мучнистой росе и пыльной головне. Санкт-Петербург: ВИР; 2020.

19. Тырышкин Л.Г., Лебедева Т.В., Ковалева М.М., Зуев Е.В., Брыкова А.Н., Стецюк С.Н. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 795. Яровая мягкая пшеница. Характеристика образцов новейших поступлений коллекции ВИР по устойчивости к листовой ржавчине, темнобурой листовой пятнистости, септориозу, мучнистой росе и фузариозу колоса. Санкт-Петербург: ВИР; 2009.

20. Тырышкин Л.Г., Лебедева Т.В., Ковалева М.М., Зуев Е.В., Брыкова А.Н., Стецюк С.Н. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 823. Яровая мягкая пшеница. Характеристика образцов новейших поступлений коллекции ВИР по устойчивости к листовой ржавчине, темно-бурой листовой пятнистости, мучнистой росе и фузариозу колоса. Санкт-Петербург: ВИР; 2015.

21. Zhu K., Li M., Wu H., Zhang D., Dong L., Wu Q. et al. Fine mapping of powdery mildew resistance gene MIWE74 derived from wild emmer wheat (Triticum turgidum ssp. dicoccoides) in an NBS-LRR gene cluster. Theoretical and Applied Genetics. 2022;135(4):1235-1245. DOI: 10.1007/s00122-021-04027-2