Эффективные в Новосибирской области гены устойчивости пшеницы к бурой ржавчине в связи с изменчивостью популяции Puccinia triticina

   Актуальность. Для выявления источников эффективных генов устойчивости к бурой ржавчине необходимы сведения о расовом составе популяции возбудителя болезни – Puccinia triticina Erikss.  Целью исследования являлся мониторинг изменчивости структуры популяции P. triticina в условиях лесостепи Приобья Новосибирской области, поиск эффективных генов резистентности.

   Материалы и методы. В 2015–2019 гг. в лабораторных и полевых условиях оценивали поражение почти изогенных Lr-линий серии Thatcher и сортов пшеницы с известными генами устойчивости популяцией гриба из Новосибирской области. Расы патогена определяли по североамериканской системе. Дополнительно использовали образцы с генами устойчивости Lr19, Lr20, Lr28, Lr39, Lr6Agi2, Lr6Agi1, LrKu и LrSp2.

   Результаты. Высокие частоты вирулентности отмечены к генам Lr1, Lr2a, Lr2c, Lr3a, Lr3ka, Lr10, Lr11, Lr16, Lr17, Lr18, Lr20, Lr30 и LrB (от 66,7 до 100 %). Определено 27 рас, среди которых часто встречались TGTT GB, TGTR GB, TQTT GB, TQTR GB, TGPT GB, THFR GB, KHTT GB, PHKT GB, PQTT GB, THTP BB, PGFR GB, SGPR GB. На искусственном инфекционном фоне устойчивостью к грибу характеризовались образцы с генами Lr6Agi2, Lr6Agi1, LrKu, Lr24, Lr28, Lr35, Lr12, Lr19, Lr25, Lr39, Lr42, Lr50, Lr45, Lr47, Lr52, LrSp2, Lr6Agi1+Lr19, Lr6Agi2+Lr10+Lr34, Lr11+Lr13+Lr22а, Lr13+LrTb, Lr24+Lr26, Lr37+Lr13, Lr37+Lr1, Lr34+Lr13, Lr43+Lr24, Lr49+Lr34. Поражение линий Thatcher, несущих гены Lr29 и Lr21, варьировало от 0 до 5 %, образца CSP 44 (Lr48+Lr34) и Thatcher Lr44 – от 0 до 10 %, Thatcher Lr13 – от 0 до 20 %, Thatcher Lr37 – от 1 до 30 %, образца Pavon F76 – от 15 % до 80 %.

   Заключение. Расовый состав популяции P. triticina характеризовался незначительной изменчивостью (утратили устойчивость образцы с генами Lr18 и Lr38). Выявлены доноры эффективных генов устойчивости к бурой ржавчине пшеницы – сорта и линии, несущие гены Lr6Agi2, Lr6Agi1, LrKu, Lr24, Lr28, Lr35, Lr12, Lr19, Lr25, Lr39, Lr42, Lr50, Lr45, Lr47, Lr52, LrSp2.

1. Bianchin V., Barcellos A. L., Reis E.M., Turra C. Genetic variability of Puccinia triticina Eriks. in Brazil. Summa Phytopathologica. 2012;38(2):113-118. DOI: 10.1590/S0100-54052012000200001

2. Boshoff W.H.P., Labuschagne R., Terefe T., Pretorius Z.A., Visser B. New Puccinia triticina races on wheat in South Africa. Australasian Plant Pathology. 2018;47(3):325-334. DOI: 10.1007/s13313-018-0560-1

3. Farid M., Afshari F., Khodarahmi M., Mohamadi M. Analysis of wheat (Triticum aestivum L.) brown rust (Puccinia triticina) disease factor and identification of resistance genes in wheat germ plasms in Iran. Archives of Phytopathology and Plant Protection. 2013;46(12):1417-1429. DOI: 10.1080/03235408.2013.769314

4. Gao P., Zhou Yu., Gebrewahid T.W., Zhang P., Yan X., Li X. et al. Identification of known leaf rust resistance genes in common wheat cultivars from Sichuan province in China. Crop Protection. 2019;115:122-129. DOI: 10.1016/j.cropro.2018.09.012

5. Гультяева Е.И. Методы идентификации генов устойчивости пшеницы к бурой ржавчине с использованием ДНК-маркеров и характеристика эффективности Lr-генов. Санкт-Петербург: ВИЗР; 2012.

6. Gultyaeva E.I., Kanyuka I.A., Alpat’eva N.V., Baranova O.A., Dmitriev A.P., Pavlyushin V.A. Molecular approaches in identifying leaf rust resistance genes in Russian wheat varieties. Russian Agricultural Sciences. 2009;35(5):316-319. DOI: 10.3103/S1068367409050085

7. Гультяева Е.И., Шайдаюк Е.Л., Казарцев И.А., Аристова М.К. Структура российских популяций гриба Puccinia triticina Eriks. Вестник защиты растений. 2015;3(85):5-10.

8. Gultyaeva E.I., Shaydayuk E.L., Shamanin V.P., Аkhmetova А.К., Tyunin V.A., Shreyder E. R. et al. Genetic structure of Russian and Kazakhstani leaf rust causative agent Puccinia triticina Erikss. populations as assessed by virulence profiles and SSR markers. Agricultural Biology. 2018;53(1):85-95. DOI: 10.15389/agrobiology.2018.1.85eng

9. Kolmer J.A. Physiologic specialization of Puccinia triticina in Canada in 1998. Plant Disease. 2001;85(2):155-158. DOI: 10.1094/PDIS.2001.85.2.155

10. Kolmer J.A., Kabdulova M.G., Mustafina M.A., Zhemchuzhina N.S., Dubovoy V. Russian populations of Puccinia triticina in distant regions are not differentiated for virulence and molecular genotype. Plant Pathology. 2015;64(2):328-336. DOI: 10.1111/ppa.12248

11. Кривченко В.И., Одинцова И.Г., Макарова Н.А. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 453. Сорта зерновых культур с известными генами устойчивости к грибным болезням. Ленинград: ВИР; 1988.

12. Liu T., Ge R., Ma Y., Liu B., Gao L., Chen W. Population genetic structure of Chinese Puccinia triticina races based on multi-locus sequences. Journal of Integrative Agriculture. 2018;17(8):1779-1789. DOI: 10.1016/S2095-3119(18)61923-9

13. Long D.L., Kolmer J.A. A North American system of nomenclature for Puccinia triticina f. sp. trilici. Phytopathology. 1989;79(5):525-529. DOI: 10.1094/Phyto-79-525

14. Mains E.B., Jackson H.S. Physiologic specialization in the leaf rust of wheat Puccinia triticina Erikss. Phytopathology. 1926;16(2):89-120.

15. Мешкова Л.В., Россеева Л.П., Шрейдер Е.Р., Сидоров А.В. Вирулентность патотипов возбудителя бурой ржавчины пшеницы к ТhLr9 в регионах Сибири и Урала. Современные проблемы иммунитета растений к вредным организмам: Сборник статей второй Всероссийской конференции. Санкт-Петербург: ВИЗР; 2008. C.70-73.

16. Мешкова Л.В., Россеева Л.П., Сидоров А.Б., Сабаева О.Б., Зверовская Т.С., Белан И.А. Физиологическая специализация возбудителя бурой ржавчины в Красноярском крае. Вестник КрасГАУ. 2019;1(142):29-36.

17. Мешкова Л.В., Россеева Л.П., Зверовская Т.С., Сабаева О.Б., Белан И.А. Вирулентность природной популяции возбудителя бурой ржавчины пшеницы в Омской области. Успехи современного естествознания. 2018;(11-2):279-283.

18. Михайлова Л.А., Квитко К.В. Лабораторные методы культивирования возбудителя бурой ржавчины пшеницы. Микология и фитопатология. 1970;4(4):269-273.

19. Morgounov A., Ablova I., Babayants O., Babayants L., Bespalova L., Khudokormov Zh. et al., Genetic protection of wheat from rusts and development of resistant varieties in Russia and Ukraine. Euphytica. 2011;179(2):297-311. DOI: 10.1007/s10681-010-0326-5

20. Peterson R.F., Campbell A.B., Hannah A.E. A diagrammatic scale for estimating rust intensity on leaves and stems of cereals. Canadian Journal of Research. 1948;26(5):496-500. DOI: 10.1139/cjr48c-033

21. Prasad P., Bhardwaj S.C., Gangwar O.P., Kumar S., Khan H., Kumar S. et al. Population differentiation of wheat leaf rust fungus Puccinia triticina in South Asia. Current Science. 2017;112(10):2073-2084. DOI: 10.18520/cs%2Fv112%2Fi10%2F2073-2084

22. Сочалова Л.П., Христов Ю.А. Влияние генотипа сорта на структуру популяции возбудителя бурой ржавчины пшеницы Puccinia recondite. Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2009;10(202):61-67.

23. Воронина Л.В., Гриценко А.Г. Климат и экология Новосибирской области. Новосибирск: СГГА; 2011.