doi: 10.15389/agrobiology.2019.3.589rus
УДК 633.16:632.4.01/.08:(470.62/.67)
Исследования выполнены согласно Государственному заданию № 075-00376-19-00 Министерства науки и высшего образования РФ в рамках НИР по теме № 0686-2019-0008.
ВИРУЛЕНТНОСТЬ ПОПУЛЯЦИИ ВОЗБУДИТЕЛЯ КАРЛИКОВОЙ
РЖАВЧИНЫ ЯЧМЕНЯ НА СЕВЕРНОМ КАВКАЗЕ В 2014-2017 ГОДАХ
Г.В. ВОЛКОВА, А.В. ДАНИЛОВА, О.А. КУДИНОВА
Карликовая ржавчина (возбудитель Puccinia hordei Otth.) — вредоносное заболевание ячменя. При сильном поражении потери урожая могут составлять от 20 до 80 %. Популяционные исследования патогена активно ведутся в странах, для которых защита от болезни особенно актуальна (Австралия, Новая Зеландия, США, страны Европы, Северной Африки). В настоящей работе мы изучили структуру северокавказской популяции возбудителя карликовой ржавчины ячменя (Puccinia hordei) по вирулентности, использовав 17 сортов-дифференциаторов и линий из международного и австралийского наборов, содержащих известные гены устойчивости к патогену. Материалом для исследований служили листья озимого ячменя (Hordeum vulgare L.) различных сортов, пораженные P. hordei и собранные на территории Северного Кавказа в период маршрутных обследований в 2014-2017 годах. Всего было выделено и проанализировано 208 монопустульных изолятов гриба. Растения ячменя, исползованные для тестирования изолятов, выращивали методом гидропоники с питательным раствором Кнопа. Большинство изолятов гриба были вирулентны для тестеров с генами Rph1, Rph2, Rph3, Rph3 + Rph7, Rph4, Rph5, Rph7, Rph8, Rph9 + Rph2. На протяжении 4 лет мы не обнаружили изолятов, вирулентных в отношении линии с геном Rph13. В 2016-2017 годах отмечалось снижение числа изолятов гриба, вирулентных для линий с генами Rph9 иRph19,по сравнению с 2014-2015 годами и увеличение числа клонов, вирулентных для тестеров с генами Rph19 + Rph2, Rph21 + Rph2. Частота изолятов P. hordei, вирулентных в отношении сортов и линий ячменя с генами Rph5 +Rph2, Rph6 +Rph2,оставалась средней во все годы исследований. В 2016 году в связи с неблагоприятными для патогена условиями и сбором спорового материала с ограниченного набора сортов озимого ячменя, пораженных патогеном, частота изолятов, вирулентных для использованных сортов и линий, значительно снизилась. В 2014, 2015 и 2017 годах преобладали изоляты с большим числом аллелей вирулентности (от 11 до 15). Их доля составила соответственно 52,2; 39,5 и 50,0 %. При этом доля изолятов, авирулентных в отношении всех используемым в анализе линий с генами Rph, составляла 1,1; 2,1 и 2,8 %. В популяции гриба в 2016 году преобладали изоляты со средним и низким содержанием аллелей вирулентности. Значения индекса M. Nei указывают на высокое сходство структуры северокавказской популяции патогена по вирулентности в 2014, 2015 и 2017 годах (N = 0,02-0,05) и ее незначительные изменения в 2016 году (N = 0,14-0,19). Полученные статистические результаты свидетельствуют о стабильности северокавказской популяции P. hordei по вирулентности. Ее разнообразие по частотам аллелей вирулентности на протяжении всего периода исследований было средним (Hs = 0,26-0,40).
Ключевые слова: озимый ячмень, карликовая ржавчина, Puccinia hordei, вирулентность.
THE VIRULENCE OF THE BARLEY LEAF RUST PATHOGEN IN THE NORTH CAUCASUS IN 2014-2017
G.V. Volkova, A.V. Danilova, O.A. Kudinova
Barley leaf rust caused by Puccinia hordei Otth. is a harmful disease of barley. If the crop is severely damaged, the yield loss may be of 20 to 80 %. Population studies of the pathogen abroad are actively conducted in countries for which protection against the disease is of particular importance (Australia, New Zealand, the United States, Europe, the countries of Northern Africa). This paper describes the North Caucasian P. hordei population virulence in 2014-2017 to 17 differentiator varieties and barley lines of international and Australian kits containing currently known pathogen resistance genes, shows. Winter barley leaves (Hordeum vulgare L.) of different varieties affected by P. hordei which were collected during route surveys in 2014-2017 in the territory of the North Caucasus served as a biomaterial. The selection and reproduction of mono-pustule isolates was carried out according to the common procedure. Barley plants were grown hydroponically with the use of Knop’s nutrient solution. To assess the virulence of the fungus, 17 varieties-differentiators and lines from the international and Australian sets containing the currently known genes of resistance to the pathogen were used. A total of 208 mono-pustule isolates of the fungus were analyzed most of which were virulent to the testers with Rph genes, the Rph1, Rph2, Rph3, Rph3 + Rph7, Rph4, Rph5, Rph7, Rph8, Rph 9 + Rph2. During the four years of study, no isolates virulent to the line with Rph13 gene were detected. In 2016-2017 as compared to 2014-2015, there was a decrease in the number of isolates virulent to the lines with genes Rph9, Rph19, and an increase in clones virulent to testers with genes Rph19 + Rph2, Rph21 + Rph2. The frequency of P. hordei isolates that are virulent to varieties and lines of barley with genes Rph5 + Rph2, Rph6 + Rph2 remained moderate throughout all the years of the research. In 2016, due to unfavorable conditions for the pathogen and the collection of spore material from a limited set of winter barley varieties affected by the pathogen, the frequency of isolates virulent to varieties and lines of barley significantly reduced. In 2014, 2015 and 2017, isolates with a large number of virulence alleles, from 11 to 15, prevailed in the population and reached 52.2 %, 39.5 % and 50.0 %, respectively. The portion of isolates, avirulent to all used plants with genes Rph, was 1.1 %, 2.1 % and 2.8 %, respectively. In 2016, the fungal isolates with moderate and low virulence alleles prevailed. The Nei index indicates a high similarity of the structure of North Caucasian pathogen population by virulence in 2014, 2015 and 2017 (N = 0.02-0.05) and its minor changes in 2016 (N = 0.14-0.19). The obtained statistical results indicate the stability of the North Caucasian P. hordei population by virulence. The level of its diversity in the frequency of virulence alleles remained medium (Hs = 0.26-0.40) throughout the entire study period.
Keywords: winter barley, leaf rust, Puccinia hordei, virulence.
ФГБНУ Всероссийский НИИ биологической |
Поступила в редакцию |
