Устойчивость сортов и образцов ячменя к патотипам возбудителя темно-бурой пятнистости

Актуальность. Темно-бурая пятнистость, вызываемая гемибиотрофным грибом Bipolaris sorokiniana, является распространенной и вредоносной болезнью ячменя. Обеспечение селекции донорами устойчивости к вредоносным болезням – актуальная задача.
Материалы и методы. Материалом для изучения послужили 100 образцов ячменя с различным уровнем устойчивости к B. sorokiniana, которые были отобраны в результате многолетних исследований в лаборатории иммунитета растений к болезням Всероссийского научно-исследовательского института защиты растений при оценке коллекционного материала ВИР. Использовали 11 изолятов B. sorokiniana различного географического происхождения, относящихся к четырем патотипам. Устойчивость проростков ячменя оценивали в лабораторных контролируемых условиях, а взрослых растений – на искусственном инфекционном фоне.
Результаты и выводы. Выявлены генотипы ячменя, отличающиеся расоспецифической устойчивостью к возбудителю темно-бурой пятнистости. Среднее количество устойчивых генотипов ячменя к пяти изолятам B. sorokiniana патотипа 1 составило 24,2%, к двум изолятам патотипа 3 – 29,5%, к трем изолятам патотипа 7 – 18,3% и к одному изоляту патотипа 0 – 37%. Выявлены образцы, проявившие устойчивость в проростках, но восприимчивость в фазе молочно-восковой спелости и, наоборот, восприимчивость в проростках и устойчивость взрослых растений. К патотипу 1 ювенильную и взрослую устойчивость показали шесть генотипов, к патотипу 3 – девять генотипов и к патотипу 7 – два генотипа. Образцы ячменя с устойчивостью ко всем изолятам патогена не выявлены.

1. Afanasenko O.S., Koziakov A.V., Hedlay P.E., Lashina N.M., Anisimova A.V., Manninen O. et al. Mapping of the loci controlling the resistance to Pyrenophora teres f. teres and Cochliobolus sativus in two double haploid barley populations. Russian Journal of Genetics: Applied Research. 2015;5(3):242-253. DOI: 10.1134/s2079059715030028

2. Ameen G., Solanki S., Drader T., Sager-Bittara L., Steffenson B., Kleinhofs A. et al. rcs5-mediated spot blotch resistance in barley is conferred by wall-associated kinases that resist pathogen manipulation bioRxiv. [preprint] 2020. DOI: 10.1101/2020.04.13.040238

3. Banu S.P., Shaeed M.A., Kazi B.A. Occurrence and significance of spot blotch in Bangladesh. In: E. Duveiller, H.J. Dubin, J. Reeves, A. McNab (eds): Helminthosporium Blights of Wheat: Spot Blotch and Tan Spot. Mexico: CIMMYT; 1998. p.63-66.

4. Bashyal B.M., Сhand R., Kushwaha C., Joshi A.K., Kumar S. Bipolaris sorokiniana of barley: infection behaviour in different members of Poaceae. Indian Phytopathology. 2011;64(1):28-31.

5. BBCH шкала развития злаковых. Фенологические фазы роста и обозначающие фенофазы коды BBCH шкалы для зерновых (пшеница – Triticum sp. L., ячмень – Hordeum vulgare L., овес – Avena sativa L., рожь – Secale cereale L.). Оригинальный перевод Agro Internet Expert; 2015. URL: https://fermer.ru/files/v2/forum/182746/vvsnshkalarazvitiyazernovyh.pdf [дата обращения: 07.06.2024].

6. Bykova I.V., Lashina N.M., Efimov V.M., Afanasenko O.S., Khlestkina E.K. Identification of 50 K Illumina-chip SNPs associated with resistance to spot blotch in barley. BMC Plant Biology. 2017;17 Suppl 2:250. DOI: 10.1186/s12870-017-1198-9

7. Chand R., Joshi A.K. Foliar blight: solved and unsolved problems. In: A.K. Joshi, R. Chand, B. Arun, G. Singh (eds). A Compendium of Lectures on Wheat Improvement in Eastern and Warmer Regions of India: Conventional and NonConventional Approaches. Varanasi: Banaras Hindu University; 2004. p.58-69.

8. Drader T., Johnson K., Brueggeman R., Kudrna D., Kleinhofs A. Genetic and physical mapping of a high recombination region on chromosome 7H (1) in barley. Theoretical and Applied Genetics. 2009;118(4):811-820. DOI: 10.1007/s00122-008-0941-x

9. FAO Statistical Yearbook. World Food and Agriculture 2021. Rome: FAO; 2021. Available from: https://doi.org/10.4060/cb4477en [accessed Jun. 07, 2024].

10. Fetch Jr. T.G., Steffenson B.J. Rating scales for assessing infection responses of barley infected with Cochliobolus sativus. Plant Disease. 1999;83(3):213-217. DOI: 10.1094/PDIS.1999.83.3.213

11. Ghazvini H., Tekauz A. Host–pathogen interactions among barley genotypes and Bipolaris sorokiniana isolates. Plant Disease. 2008;92(2):225-233. DOI: 10.1094/PDIS-92-2-0225

12. Ghazvini H., Tekauz A. Molecular diversity in the barley pathogen Bipolaris sorokiniana (Cochliobolus sativus). Australasian Plant Pathology. 2012;41(3):283-293. DOI:10.1007/s13313-012-0131-9

13. Giraldo P., Benavente E., Manzano-Agugliaro F., Gimenez E.J.A. Worldwide research trends on wheat and barley: A bibliometric comparative analysis. Agronomy. 2019;9(7):352. DOI: 10.3390/agronomy9070352

14. Gupta P.K., Chand R., Vasistha N.K., Pandey S.P., Kumar U., Mishra V.K. et al. Spot blotch disease of wheat: the current status of research on genetics and breeding. Plant Pathology. 2018;67(3):508-531. DOI: 10.1111/ppa.12781

15. Gyawali S., Chao S., Vaish S.S., Singh S.P., Rehman S., Vishwakarma S.R. et al. Genome wide association studies (GWAS) of spot blotch resistance at the seedling and the adult plant stages in a collection of spring barley. Molecular Breeding. 2018;38(5):62. DOI: 10.1007/s11032-018-0815-0

16. Лашина Н.М. Создание дигаплоидов ячменя как исходного материала для селекции сортов с групповой устойчивостью к болезням: дис. … канд. биол. наук. Санкт-Петербург: ВИЗР; 2015.

17. Лашина Н.М., Афанасенко О.С. Поражаемость пятнистостями сортов ячменя, включенных в государственный реестр селекционных достижений и находящихся на сортоиспытаниях в условиях Северо-Запада Российской Федерации. Вестник защиты растений. 2019;2(100):23-28. DOI: 10.31993/2308-6459-2019-2(100)-23-28

18. Leng Y., Wang R., Ali S., Zhao M., Zhong S. Sources and genetics of spot blotch resistance to a new pathotype of Cochliobolus sativus in the USDA National Small Grains Collection. Plant Disease. 2016;100(10):1988-1993. DOI: 10.1094/PDIS-02-16-0152-RE

19. Leng Y., Zhao M., Wang R., Steffenson B.J., Brueggeman R.S., Zhong S. The gene conferring susceptibility to spot blotch caused by Cochliobolus sativus is located at the Mla locus in barley cultivar Bowman. Theoretical and Applied Genetics. 2018;131(7):1531-1539. DOI: 10.1007/s00122-018-3095-5

20. Limpert E., Clifeord B., Dreiseitl A., Johnson R., Müller K., Roelfs A. et al. Designation of pathotypes of plant pathogens. Journal of. Phytopathology. 1994;140(4):359-362. DOI: 10.1111/j.1439-0434.1994.tb00617.x

21. Meldrum S.I., Platz G.J., Ogle H.J. Pathotypes of Cochliobolus sativus on barley in Australia. Australasian Plant Pathology. 2004;33(1):109-114. DOI: 10.1071/AP03088

22. Novakazi F., Afanasenko O., Lashina N., Platz G.J., Snowdon R., Loskutov I. et al. Genome-wide association studies in a barley (Hordeum vulgare) diversity set reveal a limited number of loci for resistance to spot blotch (Bipolaris sorokiniana). Plant Breeding. 2020;139(3):521-535. DOI: 10.1111/pbr.12792

23. Steffenson B.J., Hayes P.M., Kleinhofs A. Genetics of seedling and adult plant resistance to net blotch (Pyrenophora teres f. teres) and spot blotch (Cochliobolus sativus) in barley. Theoretical and Applied Genetics. 1996;92(5):552-558. DOI: 10.1007/BF00224557

24. Valjavec-Gratian M., Steffenson B.J. Genetics of virulence in Cochliobolus sativus and resistance in barley. Phytopathology. 1997a;87(11):1140-1143. DOI: 10.1094/PHYTO.1997.87.11.1140

25. Valjavec-Gratian M., Steffenson B.J. Pathotypes of Cochliobolus sativus on barley in North Dakota. Plant Disease. 1997b;81(11):1275-1278. DOI: 10.1094/PDIS.1997.81.11.1275

26. Verma S.K., Chaurasia S.K., Pankaj Y.K., Kumar R. Study on the genetic variability and pathogenicity assessment among isolates of spot blotch causing fungi (Bipolaris sorokiniana) in wheat (Triticum aestivum L.). Plant Physiology Reports. 2020;25(2):255-267. DOI: 10.1007/s40502-020-00510-y

27. Веселова А.В. Итоги за 2023 год. Посевные площади зерновых и зернобобовых культур в России – общие тенденции. Экспертно-аналитический центр агробизнеса «АБ-Центр»; 2023. URL: https://ab-centre.ru/news/itogi-za-2023-god-posevnye-ploschadizernovyh-i-zernobobovyh-kultur-v-rossii [дата обращения: 07.06.2024].

28. Волкова Т.Н., Селина И.В., Созинова М.С. Биполярис и эпикокк. Изменения в микобиоте зерна ячменя за 2001–2017 гг. Пиво и напитки. 2018;(3):62-67.

29. Wang R., Leng Y., Ali S., Wang M., Zhong S. Genome-wide association mapping of spot blotch resistance to three different pathotypes of Cochliobolus sativus in the USDA barley core collection. Molecular Breeding. 2017;37(4):44. DOI: 10.1007/s11032-017-0626-8

30. Wang R., Leng Y., Zhao M., Zhong S. Fine mapping of a dominant gene conferring resistance to spot blotch caused by a new pathotype of Bipolaris sorokiniana in barley. Theoretical and Applied Genetics. 2019;132(1):41-51. DOI: 10.1007/s00122-018-3192-5

31. Wu L., He X., Lozano N., Zhang X., Singh P.K. ToxA, a significant virulence factor involved in wheat spot blotch disease, exists in the Mexican population of Bipolaris sorokiniana. Tropical Plant Pathology. 2020;46(2):201-206. DOI: 10.1007/s40858-020-00391-4

32. Zhou H., Steffenson B. Genome-wide association mapping reveals genetic architecture of durable spot blotch resistance in US barley breeding germplasm. Molecular Breeding. 2013;32(1):139-154. DOI: 10.1007/s11032-013-9858-4