Наследование ювенильной устойчивости коллекционных образцов ячменя из Эфиопии к мучнистой росе

Актуальность. Ячмень (Hordeum vulgare L.) – одна из ключевых продовольственных культур, занимающая четвертое место в мире по уровню посевных площадей и по объему производства среди зерновых. Часто одним их основных факторов, снижающим урожайность и качество продукции, является распространение в коммерческих посевах грибных патогенов. Среди болезней ячменя одной из самых распространенных и наиболее вредоносных считается мучнистая роса (возбудитель – Blumeria graminis (DC.) Golovin ex Speer f. sp. hordei Marchal). Устойчивость растений к B. graminis ограничивает распространение заболевания, а создание устойчивых сортов позволяет избежать снижения продуктивности растений. Специфичность отношений «хозяин – паразит» и утрата эффективности многих генов определяют необходимость постоянного изучения ранее не исследованных местных форм ячменя и поиска новых, наиболее эффективных генов устойчивости.

Материалы и методы. Исследовали генетический контроль ювенильной устойчивости к B. graminis у 14 образцов ярового ячменя из Эфиопского (Абиссинского) центра происхождения культурных растений. Инфекционным материалом для заражения ячменя служила природная популяция патогена. Показателями резистентности коллекционных форм считались интенсивность спороношения, а также качественные реакции тканей растения в ответ на проникновение гриба (некрозы и хлорозы). Оценка устойчивости к мучнистой росе проводилась в лабораторных и полевых условиях. Генетический контроль признака устойчивости изучали методом гибридологического анализа с последующей статистической обработкой .

Результаты и выводы. Ячмени из Эфиопского центра формообразования отличаются большим генетическим разнообразием. Изучение наследования ювенильной устойчивости к мучнистой росе позволило определить моногенный контроль признака у всех исследуемых образцов. Для селекции на иммунитет рекомендуются 10 образцов ячменя с одним рецессивным эффективным аллелем устойчивости и 4 – с доминантным контролем признака.

1. Абдуллаев Р.А., Алпатьева Н.В., Лебедева Т.В., Ковалева О.Н., Радченко Е.Е., Анисимова И.Н. Идентификация носителей аллеля mlo11(cnv2) устойчивости к мучнистой росе среди ячменей коллекции ВИР. Биотехнология и селекция растений. 2021a;4(3):37-44. DOI: 10.30901/2658-6266-2021-3-o3

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. 2021b;25(5):528-533. DOI: 10.18699/VJ21.059

3. Abdullaev R.A., Lebedeva T.V., Alpatieva N.V., Yakovleva O.V., Kovaleva O.N., Radchenko E.E., Anisimova I.N., Batasheva B.A., Karabitsina Yu.I., Kuznetsova E.B. Genetic diversity of barley accessions from Ethiopia for powdery mildew resistance. Russian Agricultural Sciences. 2019;45(3):232-235. DOI: 10.3103/S1068367419030029

4. Acevedo-Garcia J., Kusch S., Panstruga R. Magic mystery tour: MLO proteins in plant immunity and beyond. New Phytologist. 2014;204(2):273-281. DOI: 10.1111/nph.12889

5. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. Москва: Агропромиздат; 1985.

6. Dreiseitl A. Specific resistance of barley to powdery mildew, its use and beyond: a concise critical review. Genes. 2020;11(9):971. DOI: 10.3390/genes11090971

7. Федеральная служба государственной статистики. Основные итоги сельскохозяйственной микропереписи 2021 года. Статистический сборник. Москва: Статистика России; 2022. URL: https://34.rosstat.gov.ru/storage/mediabank/Основные%20итоги%30сельскохозяйственной%микропереписи%202021%20года%20по%20%20Российской%20Федерации.pdf [дата обращения: 25.01.2023].

8. 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. Lui (eds). Advance in Barley Sciences: Proceedings of 11th International Barley Genetics Symposium. Dordrecht: Springer; 2013. p.69-86. DOI: 10.1007/978-94-007-4682-4_6

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

10. Лоскутов И.Г., Ковалева О.Н., Блинова Е.В. Методические указания по изучению и сохранению мировой коллекции ячменя и овса. Санкт-Петербург: ВИР; 2012.

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

12. Мережко А.Ф., Эзрохин Л.М., Юдин А.Е. Методические указания по эффективному методу опыления зерновых культур. Ленинград: ВИР; 1973.

13. Seeholzer S., Tsuchimatsu T., Jordan T., Bieri S., Pajonk S., Yang W. et al. Diversity at the Mla powdery mildew resistance locus from cultivated barley reveals sites of positive selection. Molecular Plant–Microbe Interactions. 2010;23(4):497-509. DOI: 10.1094/MPMI-23-4-0497

14. 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

15. Wang Y., Zhang G., Wang F., Lang X., Zhao X., Zhu J. et al. Virulence variability and genetic diversity in Blumeria graminis f. sp. hordei in Southeastern and Southwestern China. Plant Disease. 2023;107(3):809-819. DOI: 10.1094/PDIS-04-22-0944-RE