Мониторинг вирулентности возбудителя желтой ржавчины пшеницы в Дагестане

Актуальность. Желтая ржавчина – вредоносное заболевание мягкой пшеницы. В 2020-х годах она доминирует в фитопатогенном комплексе на Дагестанской опытной станции (ОС) ВИР, где изучается обширная коллекция образцов Triticum L. Анализ вирулентности и расового состава Puccinia striiformis West., формирующегося на новых и районированных генотипах пшеницы, позволяет оценить ситуацию с желтой ржавчиной в регионах их производственного возделывания. Цель работы – мониторинг вирулентности дагестанской популяции P. striiformis в 2023 г. и оценка динамики ее изменчивости.
Материалы и методы. Листья с урединиопустулами P. striiformis собраны на Дагестанской ОС ВИР в 2023 г. на 30 образцах озимой мягкой пшеницы современной российской селекции. Набор тестеров вирулентности включал 14 почти изогенных линий сорта ‘Avocet’ (AvNILs) и 15 сортов-дифференциаторов из европейского и международного наборов. Анализ вирулентности проводили на 10–14-дневных проростках (фаза второго листа) по оригинальной методике. На коллекционном посеве Дагестанской ОС ВИР оценили устойчивость дифференциаторов в условиях высокого естественного фона заболевания в 2023 г.
Результаты и заключение. Высокой эффективностью в фазе проростков и взрослых растений характеризуются гены Yr5, Yr10, Yr15, Yr24 и Yr26, которые рекомендуются для селекции на устойчивость к желтой ржавчине. 23 фенотипа (расы) определены в 2023 г., из них только шесть отмечены на нескольких сортах, остальные были оригинальными. Сравнительный анализ фенотипического состава в 2023 г. и в предыдущий период (2020–2022) показал высокое разнообразие и динамичность дагестанской популяции патогена. Всего в 2020–2023 гг. изучено 139 изолятов и выделено 54 фенотипа (расы). Общая раса для четырех лет исследования не выявлена. Показано, что дагестанская популяция Р. striiformis характеризуется значимой временной вариабельностью. Популяция в 2023 г. существенно отличалась от популяций 2020–2022 гг., что обуславливает необходимость проведения ежегодного мониторинга.

1. Bouvet L., Holdgate S., James L., Thomas J., Mackay I.J., Cockram J. The evolving battle between yellow rust and wheat: implications for global food security. Theoretical and Applied Genetics. 2022;135(3):741-753. DOI: 10.1007/s00122-021-03983-z

2. Brar G.S., Kutcher H.R. Race characterization of Puccinia striiformis f. sp. tritici, the cause of wheat stripe rust, in Saskatchewan and Southern Alberta, Canada and virulence comparison with races from the United States. Plant Disease. 2016;100(8):1744-1753. DOI: 10.1094/PDIS-12-15-1410-RE

3. Chen X., Wang M., Wan A., Bai Q., Li M., López P.F. et al. Virulence characterization of Puccinia striiformis f. sp. tritici collections from six countries in 2013 to 2020. Canadian Journal of Plant Pathology. 2021;43 Suppl 2:308-322. DOI: 10.1080/07060661.2021.1958259

4. Fontyn C., Zippert A.C., Delestre G., Marcel T.C., Suffert F., Goyeau H. Is virulence phenotype evolution driven exclusively by Lr gene deployment in French Puccinia tri ticina populations? Plant Pathology. 2022;71(7):1511-1524. DOI: 10.1111/ppa.13599

5. Gassner G., Straib W. Untersuchungen über die Infektionsbedingungen von Puccinia glumarum und Puccinia graminis. Arbeitsergebnissen der Biologischen Reichsanstalt für Landund Forstwirtschaft. 1928;16(4):609-629. [in German]

6. Gultyaeva E., Shaydayuk E. Resistance of modern Russian winter wheat cultivars to yellow rust. Plants (Basel). 2023;12(19):3471. DOI: 10.3390/plants12193471

7. Гультяева Е.И., Шайдаюк Е.Л., Смирнова Р.Е., Aбдуллаев K.M., Куркиев К.У. Разнообразие дагестанской популяции возбудителя желтой ржавчины пшеницы по вирулентности. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2023;184(4):190-204. DOI: 10.30901/2227-8834-2023-4-190-204

8. Гасанова Г.М., Рустамов Х.Н. Влияние желтой ржавчины на показатели качества зерна пшеницы мягкой (T. aestivum L.). Аграрная наука. 2019;(1):158-161. DOI: 10.32634/0869-8155-2019-326-1-158-161

9. Hovmøller M.S., Rodreguez-Algaba J., Hansen J.G. Report for Puccinia striiformis race analyses 2015, Global Rust Re ference Center (GRRC). Aarhus University, Flakkebjerg, Dk-4200 Slagelse, Denmark. Aarhus: Aarhus University; 2016a. Available from: https://agro.au.dk/fileadmin/Summary_of_Puccinia_striiformis_race_analysis_2015.pdf [accessed Feb. 06, 2025].

10. Hovmøller M.S., Walter S., Bayles R.A., Hubbard A., Flath K., Sommerfeldt N. et al. Replacement of the European wheat yellow rust population by new races from the centre of diversity in the near-Himalayan region. Plant Pathology. 2016b;65(3):402-411. DOI: 10.1111/ppa.12433

11. Каримова А.М. Фитопатологическая оценка влияния желтой ржавчины на генотипы мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) азербайджанского происхождения. Аграрный научный журнал. 2023;(5):16-23. DOI: 10.28983/asj.y2023i5pp16-23

12. 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

13. Liu T., Wan A., Liu D., Chen X. Changes of races and virulence genes in Puccinia striiformis f. sp. tritici, the wheat stripe rust pathogen, in the United States from 1968 to 2009. Plant Disease. 2017;101(8):1522-1532. DOI: 10.1094/PDIS-12-16-1786-RE

14. McIntosh R.A., Wellings C.R., Park R.F. Wheat rusts: an atlas of resistance genes. Dordrecht: Kluwer; 1995.

15. Михайлова Л.А, Гультяева Е.И., Мироненко Н.В. Методы исследований структуры популяции возбудителя бурой ржавчины пшеницы. В кн.: Сборник методических рекомендаций по защите растений. Санкт-Петербург: ВИЗР; 1998. C.105- 126.

16. Mini Cyclone Spore Collector. Tallgrass Solutions Inc.: [website]. Available from: https://www.tallgrassproducts.com/mini_cyclone_spore_collector [accessed Feb. 06, 2025].

17. Riella V., Rodriguez-Algaba J., García R., Pereira F., Silva P., Hovmøller M.S. et al. New races with wider virulence indicate rapid evolution of Puccinia striiformis f. sp. tritici in the Southern Cone of America. Plant Disease. 2024;108(8):2454-2461. DOI: 10.1094/PDIS-02-24-0320-RE

18. Sharma-Poudyal D., Chen X.M., Wan A.M., Zhan G.M., Kang Z.S., Cao S.Q. et al. Virulence characterization of international collections of the wheat stripe rust pathogen, Puccinia striiformis f. sp. tritici. Plant Disease. 2013;97(3):379-386. DOI: 10.1094/pdis-01-12-0078-re

19. Volkova G.V., Kudinova O.A., Matveeva I.P. Virulence and diversity of Puccinia striiformis in South Russia. Phytopathologia Mediterranea. 2021;60(1):119-127. DOI: 10.36253/phyto-12396

20. Жуковский П.М. Культурные растения и их сородичи: систематика, география, цитогенетика, иммунитет, экология, происхождение, использование. 3-е изд. Ленинград: Колос; 1971.