Разнообразие образцов ячменя из азиатской части Российской Федерации по устойчивости к обыкновенной злаковой тле

Актуальность. Выращивание устойчивых к обыкновенной злаковой тле Sсhizaphis graminum Rondani сортов ячменя – эффективный , экономичный и экологически безопасный способ борьбы с опасным фитофагом. Насекомое способно преодолевать устойчивость растения-хозяина, что обусловливает необходимость неустанного поиска новых генов для обеспечения надежной защиты посевов ячменя от вредителя.

Материалы и методы. Изучали устойчивость к краснодарской популяции насекомого 345 образцов ячменя из азиатской части России. Кроме того, исследовали устойчивость к S. graminum сорта ‘Post’ (носитель гена Rsg1), чистой линии, выделенной из гетерогенного по изучаемому признаку сорта ‘Онохойский’ (к-16626, Бурятия), и образцов местного ячменя из Монголии (к-3885, к-3904 и к-4080). В лабораторных экспериментах ювенильные растения заселяли тлей и при гибели неустойчивого контроля с помощью балловой шкалы оценивали степень поврежденности опытных образцов ячменя. Генетический контроль устойчивости к тле у выделенной из сорта ‘Онохойский’ линии изучали с помощью тест-клонов насекомого и анализа гибридов F₂, полученных от скрещивания устойчивой линии с восприимчивым к тле сортом ‘Белогорский’, при заселении растений краснодарской популяцией фитофага, а также клонами S. graminum.

Результаты и выводы. Выделили 7 гетерогенных образцов, среди которых у трех местных образцов из Тувы (к-14714, к-14718, к-14733) выявлены растения с высоким уровнем устойчивости к S. graminum. Отчетливо выражена и устойчивость выделенной из сорта ‘Онохойский’ линии. Этот сорт защищен доминантным аллелем, отличающимся от идентифицированного ранее Rsg1, а также от аллелей, которые выявлены у образцов местного ячменя к-3904, к-4080 и к-3885 из Монголии. ‘Онохойский’ имеет также гены с низкой экспрессивностью, которые проявляются в случае утраты эффективности главного гена устойчивости к S. graminum.

1. Anstead J.A., Burd J.D., Shufran K.A. Over-summering and biotypic diversity of Schizaphis graminum (Homoptera: Aphididae) populations on noncultivated grass hosts. Environmental Entomology. 2003;32(3):662-667. DOI: 10.1603/0046-225X-32.3.662

2. Azhaguvel P., Mornhinweg D., Vidya-Saraswathi D., Rudd J.C., Chekhovskiy K., Saha M. et al. Molecular mapping of greenbug (Schizaphis graminum) resistance gene Rsg1 in barley. Plant Breeding. 2014;133(2):227-233. DOI: 10.1111/pbr.12143

3. Edwards L.H., Smith E.L., Pass H., Morgan G.H. Registration of Post barley. Crop Science. 1985;25(2):363.

4. Gardenhire J.H., Chada H.L. Inheritance of greenbug resistance in barley. Crop Science. 1961;1(5):349-352.

5. Gardenhire J.H., Tuleen N.A., Stewart K.W. Trisomic analysis of greenbug resistance in barley, Hordeum vulgare L. Crop Science. 1973;13(6):684-685. DOI: 10.2135/cropsci1973.0011183X001300060029x

6. Merkle O.G., Webster J.A., Morgan G.H. Inheritance of a second source of greenbug resistance in barley. Crop Science. 1987;27(2):241-243. DOI: 10.2135/cropsci1987.0011183X002700020023x

7. Mornhinweg D., Armstrong J.S., Puterka G.J. New greenbug resistant sources in winter barley, Hordeum vulgare. Southwestern Entomologist. 2017;42(3):619-626. DOI: 10.3958/059.042.0301

8. Puterka G.J., Peters D.C., Kerns D.L., Slosser J.E., Bush L., Worrall D.W. et al. Designation of two new greenbug (Homoptera: Aphididae) biotypes G and H. Journal of Economic Entomology. 1988;81(6):1754-1759. DOI: 10.1093/jee/81.6.1754

9. Радченко Е.Е. Злаковые тли. В кн.: Изучение генетических ресурсов зерновых культур по устойчивости к вредным организмам. Методическое пособие. Москва: Россельхозакадемия; 2008. С.214-257.

10. Радченко Е.Е., Абдуллаев Р.А., Акимова Д.Е., Зайцева И.Ю. Генетическое разнообразие образцов ячменя из Монголии по устойчивости к обыкновенной злаковой тле. Экологическая генетика. 2022;20(3):175-182. DOI: 10.17816/ecogen105875

11. Radchenko E.E., Dyatlova K.D., Akimova D.E., Zveinek I.A. Greenbug resistance in barley landraces from Uzbekistan. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2021;182(3):182-185. DOI: 10.30901/2227-8834-2021-3-182-185

12. Radchenko E.E., Kuznetsova T.L., Chumakov M.A., Loskutov I.G. Greenbug (Schizaphis graminum) resistance in oat (Avena spp.) landraces from Asia. Genetic Resources and Crop Evolution. 2018:65(2):571-576. DOI: 10.1007/s10722-017-0554-9

13. Radchenko E.E., Kuznetsova T.L., Zveinek I.A., Kovaleva O.N. Greenbug resistance in barley accessions from East and South Asia. Russian Agricultural Sciences. 2014;40(2):117-120. DOI: 10.3103/S1068367414020177

14. Radchenko E.E., Odintsova I.G., Vlasova T.V. Inheritance of a weakly expressed greenbug resistance in sorghum. Russian Journal of Genetics. 2001;37(10):1144-1149. DOI: 10.1023/A:1012352521382

15. Radchenko E.E., Zubov A.A. Genetic diversity of sorghum in greenbug resistance. Russian Agricultural Sciences. 2007;33(4):223-225. DOI: 10.3103/S1068367407040039

16. Шапошников Г.Х. Эволюция тлей в связи со специализацией и сменой хозяев: дис. ... докт. биол. наук. Ленинград: Зоологический институт АН СССР; 1967.

17. Smith O.D., Schlehuber A.M., Curtis B.C. Inheritance studies of greenbug (Toxoptera graminum Rond.) resistance in four varieties of winter barley. Crop Science. 1962;2(6):489-491.

18. Xu X., Mornhinweg D., Bai G., Li G., Bian R., Bernardo A. et al. Characterization of Rsg3, a novel greenbug resistance gene from the Chinese barley landrace PI565676. The Plant Genome. 2023:16(1):e20287. DOI: 10.1002/tpg2.20287

19. Xu X., Mornhinweg D.W., Bai G., Steffenson B., Bian R., Li G. et al. Rsg1.a3: A new allele conferring unique resistance to greenbug Biotype H at the Rsg1 locus in Hordeum vulgare ssp. spontaneum. Crop Science. 2021;61(5):3578-3585. DOI: 10.1002/csc2.20581

20. Xu X., Mornhinweg D., Bernardo A., Li G., Bian R., Steffenson B.J. et al. Characterization of Rsg2.a3: A new greenbug resistance allele at the Rsg2 locus from wild barley (Hordeum vulgare ssp. spontaneum). The Crop Journal. 2022;10(6):1727-1732. DOI: 10.1016/j.cj.2022.01.010