doi: 10.15389/agrobiology.2023.5.852rus
УДК 633.11:632.4:577.2
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда, проект № 19-76-30005.
ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ СОРТОВ ПШЕНИЦЫ
(Triticum aestivum L.), ДОПУЩЕННЫХ К ВОЗДЕЛЫВАНИЮ
В НИЖНЕВОЛЖСКОМ РЕГИОНЕ, ПО УСТОЙЧИВОСТИ
К ВОЗБУДИТЕЛЯМ ПИРЕНОФОРОЗНОЙ И ТЕМНО-БУРОЙ
ПЯТНИСТОСТИ
Э.А. КОНЬКОВА1 ✉, С.В. ЛЯЩЕВА1, Ю.В. ЗЕЛЕНЕВА2,
Н.М. КОВАЛЕНКО2
Ежегодный мониторинг фитосанитарного состояния посевов пшеницы в Саратовской области показывает активное развитие листовых пятнистостей и накопление их инфекционного потенциала. Pyrenophora tritici-repentis — возбудитель пиренофороза, или желтой пятнистости листьев, одной из опасных болезней пшеницы. Bipolaris sorokiniana — возбудитель темно-бурой пятнистости, потенциально опасного заболевания пшеницы. В настоящей работе в результате комплексной полевой и лабораторной оценки 20 сортов мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.), возделываемых на территории Нижневолжского региона, впервые выявлены образцы, устойчивые к возбудителю пиренофороза, а также среднеустойчивые к возбудителю темно-бурой пятнистости. Результаты идентификации аллелей Tsn1 и tsn1 с использованием молекулярного маркера Xfcp623 показали, что среди изучаемых образцов пшеницы ген Tsn1 преимущественно встречалсяу озимых сортов. Мы впервые выявили статистически значимые различия между средними значениями показателей, полученных при полевой фитопатологической оценке сортов из разных групп устойчивости (RR, R, MS и S) к P. tritici-repentis. Цель работы — определение устойчивости сортов озимой и яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.), возделываемых на территории Нижневолжского региона, к возбудителям желтой и темно-бурой пятнистостей и идентификация у растений доминантного (Tsn1) и рецессивного(tsn1) аллелей. В работе исследовали 13 сортов озимой мягкой пшеницы (Гостианум 237, Лютесценс 230, Саратовская 8, Губерния, Мироновская 808, Донская безостая, Саратовская 90, Жемчужина Поволжья, Саратовская 17, Калач 60, Подруга, Анастасия, Соседка) и 7 — яровой мягкой пшеницы (Фаворит, Прохоровка, Юго-Восточная 2, Саратовская 70, Саратовская 73, Белянка, Лебедушка). Из них 16 были допущены к использованию в 2022 году. Соседка — перспективный сортообразец озимой мягкой пшеницы; Гостианум 237, Лютесценс 230, Саратовская 8 — селекционные сорта озимой мягкой пшеницы саратовской селекции, полученные в первой половине XX века. Полевые испытания проводили в 2020-2022 годах в селекционном питомнике ФГБНУ Федеральный аграрный научный центр Юго-Востока (г. Саратов). Для оценки сортов пшеницы к местной популяции возбудителя пиренофороза на естественном инфекционном фоне использовали модифицированную и дополненную шкалу Саари-Прескотта (Saari and Prescott). В лабораторных условиях листья растений заражали P. tritici-repentis и B. sorokiniana. Инокулюм включал смесь нескольких изолятов гриба из коллекции Всероссийского НИИ защиты растений, полученных в 2022 году из растительного инфекционного материала из Саратовской (P. tritici-repentis, ToxA), Ленинградской (B. sorokiniana) областей и Республики Казахстан (P. tritici-repentis, ToxB). Для фитопатологической оценки P. tritici-repentis использовали балльную шкалу, характеризующую степень развития некрозов и хлорозов. При оценке устойчивости пшеницы к темно-бурой пятнистости, вызываемой B. sorokiniana, использовали шкалу, разработанную в ВИЗР. Геномную ДНК из листьев 5-суточных проростков пшеницы выделяли стандартным методом СТАВ/хлороформ. После количественной оценки концентрацию ДНК нормализовали до 30 нг/мкл для последующей ПЦР. Скрининг изолятов на присутствие доминантного или рецессивного аллеля гена (Tsn1/tsn1) в генотипе сорта проводили методом ПЦР с парами праймеров Xfcp623F/Xfcp623R (ЗАО «Евроген», Россия). Доля сортов, устойчивых к изолятам P. tritici-repentis, способным продуцировать токсины, кодируемые генами TохА иTох B, составила 40 %, к изоляту с геном TохА — 55 %, сTох B — 60 %. Доля сортов, показавших среднюю устойчивость к Bipolaris sorokiniana, составила всего 15 %. Наибольший интерес представляют генотипы трех сортов озимой мягкой пшеницы (Гостианум 237, Мироновская 808, Подруга) и пять генотипов яровой мягкой пшеницы (Фаворит, Прохоровка, Саратовская 70, Саратовская 73, Белянка), которые оказались устойчивы к пиренофорозу в лабораторных и трехлетних полевых испытаниях. При молекулярном скрининге этих сортов также подтвердилась невосприимчивость к PtrToxА, поскольку они несли tsn1, что указывает на их устойчивость к белку-токсину гриба PtrToxA. Указанные сортообразцы рекомендуются к использованию в селекционных региональных программах по повышению устойчивости пшеницы к возбудителям желтой и темно-бурой пятнистостей листьев.
Ключевые слова: пшеница, Pyrenophora tritici-repentis, Bipolaris sorokiniana, ToxA, Tsn1, ПЦР, желтая пятнистость, пиренофороз, темно-бурая пятнистость.
E.А. Konkova1 ✉, S.V. Lyascheva 1, Yu.V. Zeleneva2, N.М. Kovalenko2
Annual monitoring of the phytosanitary condition of wheat crops in the Saratov region evidences the active development of leaf spots and the accumulation of their infectious potential. Pyrenophora tritici-repentis is the causative agent of pyrenophora, or tan spot, and one of the dangerous wheat diseases. Bipolaris sorokiniana is the causative agent of spot blotch, a potentially dangerous wheat disease. In this work, as a result of field and laboratory assessment of 20 varieties of bread wheat (Triticum aestivum L.) cultivated in the Lower Volga region, samples resistant to the pathogen of tan spot, as well as moderately resistant to the pathogen of spot blotch, were identified for the first time. The results of identification of the Tsn1/tsn1 gene allele using the molecular marker Xfcp623 showed that among the studied wheat samples, the Tsn1 gene was predominant in winter wheat varieties. For the first time, statistically significant differences were revealed between the average values of field phytopathological estimates of resistance to P. tritici-repentis among varieties from different resistance groups (RR, R, MS and S). The purpose of the study is to assess the resistance of winter and spring bread wheat varieties (Triticum aestivum L.) cultivated in the Lower Volga region to tan spot and spot blotch pathogens and to identify the dominant/recessive allele of the Tsn1 gene in plants. The work examined 13 varieties of winter bread wheat (Gostianum 237, Lutescens 230, Saratovskaya 8, Guberniya, Mironovskaya 808, Donskaya bezostaya, Saratovskaya 90, Zhemchuzhina Povolzhya, Saratovskaya 17, Kalach 60, Podruga, Anastasia, Sosedka) and 7 varieties of spring bread wheat (Favorit, Prokhorovka, Yugo-Vostochnaya 2, Saratovskaya 70, Saratovskaya 73, Belyanka, Lebedushka). Of these, 16 varieties were approved for use in 2022. Sosedka is a promising variety of winter bread wheat; Gostianum 237, Lutescens 230, Saratovskaya 8 are the Saratov selection varieties of winter bread wheat produced in the first half of the 20th century. Field trials were carried out in 2020-2022 in the breeding nursery of the Federal Center of Agriculture Research of the South- East Region (Saratov). The response of wheat varieties to natural infection by a local population of the yellow spot pathogen was assessed under field conditions using a modified and extended Saari-Prescott scale. In lab tests, plant leaves were infected with P. tritici-repentis and B. sorokiniana. The inoculum consisted of a mixture of several fungal isolates from plant infectious material 2022 from the Saratov (P. tritici-repentis, ToxA), and Leningrad (B. sorokiniana) regions and the Republic of Kazakhstan (P. tritici-repentis, ToxB) obtained from the collection of the All-Russian Research Institute of Plant Protection. For phytopathological assessment of P. tritici-repentis, a scoring scale was used that characterizes the development degree of necrosis and chlorosis. When assessing the resistance of wheat to spot blotch caused by B. sorokiniana, we used a scale developed at the All-Russian Research Institute of Plant Protection. Genomic DNA was isolated from leaves of 5-day-old wheat seedlings using the standard CTAB/chloroform method. After quantification, the DNA concentration was normalized to 30 ng/μl for subsequent PCR. Screening for the presence of a dominant or recessive gene allele (Tsn1 or tsn1) in the varieties was carried out using PCR with primer pairs Xfcp623F/Xfcp623R (ZAO Evrogen, Russia). The proportion of varieties resistant to P. tritici-repentis isolates capable of producing toxins encoded by the ToxA and Tox B genes was 40 %, to the isolate with ToxA — 55 %, with Tox B — 60 %. The proportion of varieties with moderate resistance to Bipolaris sorokiniana was only 15 %. The genotypes of three winter bread wheat varieties (Gostianum 237, Mironovskaya 808, Podruga) and 5 genotypes of spring bread wheat (Favorit, Prokhorovka, Saratovskaya 70, Saratovskaya 73, Belyanka) which turned out to be resistant to tan spot in laboratory and three-year field trials are of the greatest interest. Molecular screening of these varieties also confirmed resistance to the PtrToxA producer, since they had tsn1, which indicates their resistance to the fungal toxin protein PtrToxA. These varieties should be involved into breeding programs in the region to improve the resistance of wheat to brown spot and blight pathogens.
Keywords: wheat, Pyrenophora tritici-repentis, Bipolaris sorokiniana, ToxA, Tsn1, PCR, yellow leaf spot, tan spot, spot blotch.
1ФГБНУ Федеральный аграрный научный центр |
Поступила в редакцию |
