Устойчивость к ржавчинам образцов пшеницы и тритикале в разные фазы онтогенеза

   Цель. Изучить устойчивость к бурой, желтой и стеблевой ржавчинам образцов озимой и яровой пшеницы и озимой тритикале из коллекции ВИР и селекционных центров юга России в разные фазы онтогенеза и выявить новые источники с групповой устойчивостью.

   Материал и методы. Проанализирована устойчивость 158 образцов пшеницы и тритикале из коллекции ВИР и южных селекционных центров к популяциям бурой, стеблевой и желтой ржавчины в разные фазы онтогенеза в течение 2016–2019 гг. В ювенильной фазе изучаемые образцы в условиях камеры искусственного климата ФГБНУ ФНЦБЗР инокулировали популяциями ржавчинных грибов и отмечали тип реакции растений на поражение, в полевых условиях образцы оценивали по методике CIMMYT на искусственном инфекционном фоне.

   Результаты. В фазу взрослых растений в условиях поля было выявлено 79 образцов пшеницы и тритикале с групповой устойчивостью к трем ржавчинам, в ювенильную фазу – 26 образцов. 22 образца обладают устойчивостью к трем ржавчинам и в обе фазы онтогенеза. Из них 5 образцов принадлежат коллекции ВИР, 3 сорта озимой тритикале (Дозор, Князь, Сват) и сорт пшеницы Кавалерка селекции ФГБНУ «НЦЗ им. П. П. Лукьяненко», 9 линий от ФГБНУ «АНЦ «Донской» и ФГБНУ ФРАНЦ и 4 сорта озимой тритикале (Атаман Платов, Зимогор, Капрал, Легион) селекции ФГБНУ ФРАНЦ.

   Заключение. Выявленные образцы пшеницы и тритикале, обладающие групповой устойчивостью, являются перспективными для использования в селекции на иммунитет к ржавчинным болезням.

1. Jambuthenne D.T., Riaz A., Athiyannan N., Alahmad S., Ng W.L., Ziems L., Afanasenko O., Periyannan S.K., Aitken E., Platz G., Godwin I. Mining the Vavilov wheat diversity panel for new sources of adult plant resistance to stripe rust // Theoretical and Applied Genetics. 2022. V. 135. N 4. P. 1355–1373. doi: 10.1007/s00122-022-04037-8

2. Mergoum M., Sapkota S., ElDoliefy A.E.A., Naraghi S.M., Pirseyedi S., Alamri M.S., AbuHammad W. Triticale (x Triticosecale Wittmack) Breeding // Advances in Plant Breeding Strategies: Cereals. 2019. V. 5. P. 405–451. URL: https://www.researchgate.net/publication/336312409_Triticale_X_Triticosecale_Wittmack_Breeding

3. Kwiatek M.T., Noweiska A., Bobrowska R., Czapiewska A., Aygün M., Munyamahoro F.D.A., Mikołajczyk S., Tomkowiak A., Kurasiak‐Popowska D., Poślednik P. Novel Tetraploid Triticale (Einkorn Wheat× Rye) ‐ A Source of Stem Rust Resistance // Plants. 2023. V. 12(2). P. 278. doi: 10.3390/plants12020278

4. Волкова Г.В., Кудинова О.А., Ким Ю.С., Агапова В.Д., Ваганова О.Ф. Иммунологическая оценка сортов озимой тритикале к Pyrenophora tritici‐repentis и Puccinia triticina в условиях юга России // Достижение науки и техники АПК. 2023. T. 37. N 5. C. 39–44. URL: http://i.uran.ru/webcab/journals/journal/dostizheniya-nauki-i-tehniki-apk/dostizheniya-nauki-i-tehniki-apk-2023-t37-n-5

5. Калмыш А.П., Ковтуненко В.Я., Панченко В.В. Роль озимой тритикале в сохранении и улучшении экологического состояния агрофитоценозов и снижении пестицидной нагрузки на здоровье человека (обзор) // Аграрная Россия. 2023. N 2. С. 8–15. URL: http://agros.folium.ru/index.php/agros/article/view/3391

6. Матвеева И.П., Ким Ю.С., Ваганова О.Ф., Мирошниченко О.О., Кремнева О.Ю., Волкова Г.В. Устойчивость широко районированных сортов озимой пшеницы различной селекции к эпифитотийно опасным заболеваниям: бурой, желтой, стеблевой ржавчине и желтой пятнистости листьев пшеницы в Краснодарском крае // Международный научно‐исследовательский журнал. 2018. N 12–2(78). С. 40–44. doi: 10.23670/IRJ.2018.78.12.044

7. Wellings C.R. Global status of stripe rust : a review of historical and current threats // Euphytica. 2011. V. 179(1). P. 129–141. doi: 10.1007/s10681-011-0360-y

8. Айнур М.К. Фитопатологическая оценка влияния желтой ржавчины на генотипы мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) Азербайджанского происхождения // Аграрный научный журнал. 2023. N 5. С. 16–23. doi: 10.28983/asj.y2023i5pp16-23

9. Prank M., Kenaley S.C., Bergstrom G.C., Acevedo M., Mahowald N.M. Climate change impacts the spread potential of wheat stem rust, a significant crop disease // Environmental Research Letters. 2019. V. 14. N 12. Article ID: 124053. doi: 10.1088/1748-9326/ab57de

10. Soko T., Bender C.M., Pretorius Z.A. Yield Loss Associated with Different Levels of Stem Rust Resistance in Bread Wheat // Plant Disease. 2018. N 102(12). P. 2531–2538. doi: 10.1094/PDIS-02-18-0307-RE

11. Жуковский А.Г., Крупенько Н.А. Изменение фитопатологической ситуации в посевах зерновых культур // Наше сельское хозяйство. 2020. N 5. С. 60–65.

12. Шаманин В.П., Потоцкая И.В., Шепелев С.С., Пожерукова В.Е., Трущенко А.Ю., Чурсин А.С., Моргунов А.И. Оценка линий синтетической пшеницы (Triticum durum/Aegilops tausсhii) по вегетационному периоду и устойчивости к болезням // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2017. T. 21. N 3. C. 347–353. doi: 10.18699/VJ17.252

13. Баранова О.А., Сибикеев С.Н., Конькова Э.А. Анализ устойчивости к стеблевой ржавчине и идентификация Sr‐генов у интрогрессивных линий яровой мягкой пшеницы // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2023. Т. 184. N 1. С. 177–186. doi: 10.30901/2227-8834-2023-1-177-186

14. Беспалова Л.А., Аблова И.Б., Худокормова Ж.Н., Пузырная О.Ю., Набоков Г.Д., Агаева Е.В. Тархов А.С. Генетическая защищенность сортов озимой пшеницы от ржавчинных болезней // Рисоводство. 2019. N 4. С. 30–37.

15. Лапочкина И.Ф., Баранова О.А., Гайнуллин Н.Р., Волкова Г.В., Гладкова Е.В., Ковалева Е.О., Осипова А.В. Создание линий озимой пшеницы с несколькими генами устойчивости к Puccinia graminis Pers. f. sp. tritici для использования в селекционных программах России // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2018. T. 22. N 6. С. 676–684. doi: 10.18699/VJ18.410

16. Shamanin V.P., Pototskaya I.V., Shepelev S.S., Pozherukova V.E., Salina Е.A., Skolotneva Е.S., Hodson D., Hovmøller M., Patpour M., Morgounov A.I. Stem rust in Western Siberia – race composition and effective resistance genes // Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2020. N 24. P. 131–138. doi: 10.18699/VJ20.608

17. Rahmatov M., Rouse M.N., Steffenson B.J., Andersson S.C., Wanyera R., Pretorius Z.A., Houben A., Kumarse N., Bhavani S., Johansson E. Sources of stem rust resistance in wheat‐alien introgression lines // Plant Disease. 2016. V. 100(6). P. 1101–1109. doi: 10.1094/PDIS-12-15-1448-RE

18. Ali S., Rodriguez‐Algaba J., Thach T., Sørensen C.K., Hansen J.G., Lassen P., Nazari K., Hodson D.P., Justesen A.F., Hovmøller M.S. Yellow rust epidemics worldwide were caused by pathogen races from divergent genetic lineages // Frontiers in Plant Science. 2017. N 8. P. 1057. doi: 10.3389/fpls.2017.01057

19. Hubbard A., Lewis C.M., Yoshida K., Ramirez‐Gonzalez R.H., de Vallavieille‐Pope C., Thomas J., Kamoun S., Bayles R., Uauy C., Saunders D.G. Field pathogenomics reveals the emergence of a diverse wheat yellow rust population // Genome biology. 2015. N 16. P. 1–15. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25723868/.

20. Матвеева И.П., Волкова Г.В. Желтая ржавчина пшеницы. Распространение, вредоносность, меры борьбы (обзор) // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2019. N 2(46). С. 102–116. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/zheltaya-rzhavchina-pshenitsy-rasprostranenie-vredonosnost-mery-borby-obzor?ysclid=lr7qkrkoa4546735477

21. Beddow J.M., Pardey P.G., Chai Y., Hurley T.M., Kriticos D.J., Braun H.J., Park R.F., Cuddy W.S., Yonow T. Research investment implications of shifts in the global geography of wheat stripe rust // Nature Plants. 2015. V. 1(10). P. 1–5. doi: 10.1038/nplants.2015.132

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

23. Kumar K., Jan I., Saripalli G., Sharma P.K., Mir R.R., Balyan H.S., Gupta P.K. An update on resistance genes and their use in the development of leaf rust resistant cultivars in wheat // Frontiers in Genetics. 2022. N 13. Article ID: 816057. doi: 10.3389/fgene.2022.816057

24. Hussain M., Khan M.A., Hussain M., Javed N., Khaliq I. Monitoring of rust virulence pattern through avirulence/virulence formula // Archives of Phytopathology and Plant Protection. 2016. N 48. P. 421–433. doi: 10.1080/03235408.2014.893635

25. Ali Y., Khan M.A., Aatif H.M., Ijaz M., Atiq M., Bashair M, Mansha M.Z., Khan A.A., Hussain M. Quantification of leaf rust resistance source in wheat germplasm in relation to epidemiological factors // Arab Journal of Plant Protection. 2020. V. 38. N 4. P. 344–353. URL: https://www.researchgate.net/publication/346967888_Quantification_of_Leaf_Rust_Resistance_Source_in_Wheat_Germplasm_in_Relation_to_Epidemiological_Factors

26. Khan M.H., Bukhari A., Dar Z.A., Rizvi S.M., Status and strategies in breeding for rust resistance in wheat // Agricultural Sciences. 2013. V. 4(06). P. 292. doi: 10.4236/as.2013.46042

27. Манукян И.Р., Абиева Т.С., Догузова Н.Н. Скрининг сортов озимой мягкой пшеницы российской и зарубежной селекции на устойчивость к бурой ржавчине в условиях предгорной зоны Центрального Кавказа // Аграрный научный журнал. 2022. N 10. С. 55–61. doi: 10.28983/asj.y2022i10pp55-61

28. Евдокимов М.Г., Юсов В.С., Кирьякова М.Н., Мешкова Л.В., Пахотина И.В. Глушаков Д.А. Перспективные генетические источники для селекции яровой твердой пшеницы в Западной Сибири // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022. Т. 26. N 7. С. 609–621. doi: 10.18699/VJGB-22-75

29. Митрофанова О.П. Генетические ресурсы пшеницы в России: состояние и предселекционное изучение // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2014. T. 16. N 1. C. 10–20.

30. Кашуба Ю.Н., Мешкова Л.В., Плотникова Л.Я. Источники устойчивости к бурой ржавчине озимой мягкой пшеницы из коллекции ВИР для Западной Сибири // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2019. N 7(148). C. 17–23.

31. Tyryshkin L.G., Lysenko N.S., Kolesova M.A. Effective Resistance to Four Fungal Foliar Diseases in Samples of Wild Triticum L. Species from the VIR (NI Vavilov All‐Russian Institute of Plant Genetic Resources) Collection: View from Vavilov’s Concepts of Plant Immunity // Plants. 2022. V. 11. Iss. 24. P. 3467. doi: 10.3390/plants11243467

32. Zadoks J.C., Chang T.T., Konzak C.F. A decimal code for the growth stages of cereals // Weed research. 1974. V. 14. N 6. P. 415–421.

33. Анпилогова Л.К., Волкова Г.В. Методы создания искусственных инфекционных фонов и оценки сортообразцов пшеницы на устойчивость к вредоносным болезням (фузариозу колоса, ржавчинам, мучнистой росе). Краснодар: РАСХН, ВНИИБЗР, 2000. 28 с.

34. Roelfs A.P., Singh R.P., Saari E.E. Rust Diseases of Wheat: Concept and Methods of Disease Management. Mexico: CIMMYT, 1992. 81 p.

35. Bariana H.S., McIntosh R.A. Cytogenetic studies in wheat XV. Location of rust resistance genes in VPM1 and their genetic linkage with other disease resistance genes in chromosome 2A // Genome. 1993. V. 36. N 3. P. 476–482. doi: 10.1139/g93-065

36. Волкова Г.В., Кудинова О.А., Гладкова Е.В., Ваганова О.Ф., Данилова А.В., Матвеева И.П. Вирулентность популяций возбудителей ржавчины зерновых колосовых культур (учебное пособие). Краснодар, 2018. 38 с.

37. Gassner G., Straib W. Die Bestimmung der biologischen Rassen des Weizengelbrostes Puccinia glumarum f. sp. tritici Schmidt Erikss. u. Henn. 1932.

38. Mains E.B., Jackson H.C. Physiologic specialization in the leaf rust of wheat: Puccinia triticina Erikss. // Phytopathology. 1926. V. 16. N 1. P. 89–120.

39. Stakman E.S., Levine M.N. The determination of biologic forms of Puccinia graminis on Triticum ssp. // Minnesota Agricultural Experiment Station Technical Bulletin. 1922. V. 8. P. 3–10.

40. Gultyaeva E., Shaydayuk E., Gannibal P. Leaf rust resistance genes in wheat cultivars registered in Russia and their influence on adaptation processes in pathogen populations // Agriculture. 2021. V. 11. N 4. P. 319. doi: 10.3390/agriculture11040319

41. Volkova G.V., Kudinova O.A., Vaganova O.F. Postulation of leaf rust resistance genes of 20 wheat cultivars in southern Russia // Journal of Plant Protection Research. 2020. V. 3. N 3. P. 225–232. URL: https://www.researchgate.net/publication/344428476_Postulation_of_leaf_rust_resistance_genes_of_20_wheat_cultivars_in_southern_Russia

42. Volkova G., Kudinova O., Vaganova O., Agapova V. Effectiveness of leaf rust resistance genes in the adult and juvenile stages in southern Russia in 2011–2020 // Plants. 2022. V. 11. Iss. 6. P. 793. doi: 10.3390/plants11060793

43. Baranova O., Solyanikova V., Kyrova E., Kon’kova E., Gaponov S., Sergeev V., Shevchenko S., Mal’chikov P., Dolzhenko D., Bespalova L., Ablova I. Evaluation of Resistance to Stem Rust and Identification of Sr Genes in Russian Spring and Winter Wheat Cultivars in the Volga Region // Agriculture. 2023. V. 13. Iss. 3. P. 635. doi: 10.3390/agriculture13030635

44. Гультяева Е.И., Шайдаюк Е.Л. Идентификация генов устойчивости к бурой ржавчине у новых российских сортов мягкой пшеницы // Биотехнология и селекция растений. 2021. T. 4. N 2. C. 15–27. doi: 10.30901/2658-6266-2021-2-o2

45. Skowrońska R., Tomkowiak A., Nawracała J., Kwiatek M.T. Molecular identification of slow rusting resistance Lr46/Yr29 gene locus in selected triticale (× Triticosecale Wittmack) cultivars // Journal of Applied Genetics. 2020. V. 61. N 3. P. 359–366. doi: 10.1007/s13353-020-00562-8