Оценка полевой устойчивости и идентификация некоторых Lr-генов у образцов яровой тритикале

Приведены результаты изучения полевой устойчивости 206 образцов яровой тритикале к возбудителю бурой ржавчины в условиях естественного инфекционного фона московской популяции патогена в 2012-2015 гг., а также результаты идентификации у этих образцов некоторых Lr-генов. Показан высокий уровень полевой устойчивости яровой тритикале к бурой ржавчине. В условиях вегетационного периода 2012 г. у 34 образцов из числа изученных отсутствовали симптомы бурой ржавчины, в 2013 г. таких образцов было 15. В полевых условиях 2014 и 2015 гг. поражение бурой ржавчиной изученных образцов яровой тритикале визуально не проявлялось. При помощи ПЦР-маркеров у 176 образцов из числа изученных проведена идентификация некоторых эффективных Lr-генов. В ходе идентификации у 24 образцов яровой тритикале амплифицирован фрагмент, совпадающий по размеру с фрагментом, амплифицированным у почти изогенной линии пшеницы сорта Thatcher, несущей ген Lr19, еще 14 были гетерогенны по гену Lr19. У 15 образцов амплифицирован фрагмент, совпадающий по размеру с фрагментом у почти изогенной линии пшеницы сорта Thatcher, несущей ген Lr25. Маркеров генов Lr9, Lr12, Lr24, Lr28, Lr29, Lr25, L47 у изученных образцов идентифицировано не было. При сопоставлении результатов оценки полевой устойчивости и ПЦР-анализа установлено, что наличие в геномах изученных образов, идентифицированных при помощи ДНК-маркеров генов Lr19 и Lr25, не оказывает существенного влияния на полевую устойчивость образцов в условиях исследования. В ходе работы показан высокий потенциал яровой тритикале по полевой устойчивости к возбудителю бурой ржавчины, выделен перспективный исходный материал. В частности, образцы яровой тритикале к-1200, к-1715, к-1716, PI495820, PI520484, Памяти Мережко, ПРАГ 554/1, Соловей харьковский показали устойчивость к бурой ржавчине на протяжении четырех лет исследования и могут быть рекомендованы для использования в селекции на высокий уровень полевой устойчивости к бурой ржавчине в центральных районах Нечерноземной зоны. Между тем в ходе работы установлено незначительное разнообразие изученных образцов яровой тритикале по эффективным генам устойчивости к возбудителю бурой ржавчины и обоснована необходимость изучения генетики устойчивости, а также интрогрессии Lr-генов в геном тритикале.

1. Аблова И.Б. Принципы и методы селекции пшеницы на устойчивость к болезням в Краснодарском НИИСХ им. П.П. Лукьяненко / И.Б. Аблова, Л.А. Беспалова, Ф.А. Колесников, Г.Д. Набоков, В.Я. Ковтуненко, В.А. Филобок, Р.О. Давоян, Ю.Г. Левченко, Ж.Н. Худокормова, Л.М. Мохова, А.С. Тархов // Зерновое хозяйство России. - 2016. - № 5(47). - С. 31-35.

2. Алексеев Я.И. Генетический анализатор для фрагментного анализа ДНК / Я.И. Алексеев, Ю.В. Белов, О.П. Малюченко // Научное приборостроение. - 2012. - Т. 22. - № 4. - С. 86-92.

3. Волкова Г.В. Научно обоснованные принципы создания и использования устойчивых к вредоносным болезням сортов пшеницы для стабилизации фитосанитарного состояния агроценозов на юге России / Г.В. Волкова // Научный журнал Куб-ГАУ - 2013. - № 91(07). - C. 1-22.

4. Гольдварг Б.А. Озимое тритикале - ценная зерновая культура / Б.А. Гольдварг, В.Г. Гриценко, Л.И. Бораева, В.Я. Ковтуненко // Тритикале: Материалы Международной практической конференции «Роль тритикале в стабилизации и увеличении производства зерна и кормов» и секции тритикале отделения растениеводства РАСХН. - Ростов-на-Дону: ДЗНИИСХ, 2010. - С. 284-287.

5. Грабовец А.И. Тритикале: Монография / А.И. Грабовец, А.В. Крохмаль. -г. Ростов-на Дону: ООО «Издательство «Юг», 2018. - 240 с.

6. Груздев И.В. Оценка образцов яровой тритикале (хTriticosecale Wittm.) по устойчивости к бурой ржавчине (Puccinia triticina Erikss.) в полевых условиях Московской области / И.В. Груздев, Е.В. Захарова, Л.С. Большакова, А.А. Соловьев // Известия ТСХА. - 2017. - № 3. - C. 5-18.

7. Гулаева Н.В. Практическое применение молекулярных маркеров в селекции пшеницы / Н.В. Гулаева, Ю.В. Чесноков, С.Н. Шевченко, А.А. Зуева, А.И. Менибаев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2018. - Т. 20. - № 2 (4). С. 726-731.

8. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б.А. Доспехов. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.

9. Жученко А.А. Адаптивная селекция растений (эколого-генетические основы) / А.А. Жученко. - М.: Агрорус, 2001. - Т. 1. - 780 с.

10. Ковтуненко В.Я. Селекция и достижения по тритикале в НЦЗ им. П.П. Лукьяненко / В.Я. Ковтуненко, В.В. Панченко, А.П. Калмыш // Наследие академика Н.В. Цицина. Современное состояние и перспективы развития: Сборник статей Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 120-летию Н.В. Цицина. - 2019. - С. 56-58.

11. Коновалов Ю.Б. Практикум по селекции и семеноводству полевых культур / Ю.Б. Коновалов, А.Н. Березкин, Л.И. Долгодворова // М.: Агропромиздат, 1987. - 367 с.

12. Крупин П.Ю. Анализ коллекции яровой тритикале по генам устойчивости к листовой ржавчине с помощью ПЦР-маркеров / П.Ю. Крупин, И.В. Груздев, М.Г. Дивашук, М.С. Баженов, А.А. Кочешкова, А.Г. Черноок, М.В. Дудников, Г.И. Карлов, А.А. Соловьев // Генетика. - Т. 55. - Вып. 8. - 2019. - С. 893-903.

13. Лукьяненко П.П. Итоги селекции озимой пшеницы на Кубани / П.П. Лукьяненко // Достижения отечественной селекции. - М., 1967. - С. 71-95.

14. Мережко А. Ф. Генетические ресурсы тритикале - важный фактор диверсификации зерно- и кормопроизводства / А.Ф. Мережко // Зерно и хлеб России: Материалы 2-го Международного конгресса. - СПб., 2006. - С. 144-146.

15. Михайлова Л.А. Разнообразие тритикале по устойчивости к бурой ржавчине / Л.А. Михайлова, А.Ф. Мережко, Е.Ю. Фунтикова // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2009. - № 5. - С. 27-30.

16. Моторина И.П. Генетические основы устойчивости к бурой ржавчине форм мягкой пшеницы от отдаленных скрещиваний: Автореф.. канд. биол. наук / М.П. Моторина. - Белгород, 2006.

17. Рассел Г.Э. Селекция растений на устойчивость к вредителям и болезням / Г.Э. Рассел; пер. с англ. - М.: Колос, 1982. - 424 с.

18. Сидоров А.В. Ювенильная устойчивость образцов тритикале современной селекции к листовой ржавчине / А.В. Сидоров, Л.Г. Тырышкин, А.А. Соловьев // Вестник Студенческого научного общества. - 2014. - № 1. - C. 86-87.

19. Тырышкин Л.Г. Эффективная ювенильная устойчивость гексаплоидного тритикале к бурой ржавчине / Л.Г. Тырышкин, П.М. Курбанова, К.У. Куркиев, И.Г. Саруханов, У.К. Куркиев // Защита и карантин растений. - 2008. - № 10. - С. 25.

20. Шкаликов В.А. Защита растений от болезней / В.А. Шкаликов, О.О. Белошапкина, Д.Д. Букреев и др. // под ред. В.А. Шкаликова. - М.: Колос, 2001. - С. 248.

21. Щербик А.А. Отбор доноров устойчивости пшеницы к бурой ржавчине / А.А. Щербик, Е.Д. Коваленко // Защита и карантин растений. - 2011. - № 2. - С. 45-46.

22. Barnett R.D. Environmental stability and heritability estimates for grain yield and test weight in triticale / R.D. Barnett, A.R. Blount, P.L. Pfahler, P.L. Brucker, D.M. Wesenberg, J.W. Johnson // J. Appl. Genet. 2006. - V. 47. - P. 207-213.

23. Cherukuri D.P. Molecular mapping of Aegilops speltoides derived leaf rust resistance gene Lr28 in wheat / D.P. Cherukuri, S.K. Gupta, A. Charpe, S. Koul, K.V. Prabhu, R.B. Singh Q.M.R. Haq // Euphytica. - 2005. - № 143. - P. 19-26.

24. Gennaro A. A candidate for Lr19, an exotic gene conditioning leaf rust resistance in wheat / A. Gennaro, R.M.B. Koebner C. Ceoloni // Functional and Integrative Genomic. - 2009. - № 9. - Р. 325-334.

25. Gupta S.K. Development and validation of molecular markers linked to an Aegilops umbellulata-derived leaf-rust-resistance gene, Lr9, for marker-assisted selection in bread wheat / S.K. Gupta, A. Charpe, S. Koul, K.V. Prabhu, Q.M. Haq // Genome. -2005. - № 48. - P. 823-830.

26. Gupta S.K. Development and validation of SCAR markers co-segregating with an Agropyron elongatum derived leaf rust resistance gene Lr24 in wheat / S.K. Gupta, A. Charpe, S. Koul, Q.M.R. Haque K.V. Prabhu // Euphytica. - 2006. - № 150 (1-2). - P. 233-240.

27. Hanzalova A. Resistance of Triticale to Wheat Leaf Rust (Puccinia triticina) / A. Hanzalova, P. Bartos // Czech J. Genet. Plant Breed. - 2011. - № 47 (1). - P. 10-16.

28. Helguera M. Development of PCR markers for wheat leaf rust resistance gene Lr47 / M. Helguera, I.A. Khan, J. Dubcovsky // Theor. Appl. Genet. - 2000. - № 101. -P. 625-631.

29. Kwiatek M. Effective transfer of chromosomes carrying leaf rust resistance genes from Aegilops tauschii, Coss. into hexaploid triticale (хTriticosecale, Witt.) using Ae. tauschii* Secale cereale amphiploid forms / M. Kwiatek, M. Majka, H. Wisniewska, B. Apolinarska, J. Belter // Journal of Applied Genetics. - 2015. - № 56(2). - P. 1-6.

30. Lelley T. Triticale: A low-input cereal with untapped potential / T. Lelley // In Genetic Resources, Chromosome Engineering, and Crop Improvement. Cereals; Singh R.J., Jauhar P.P., Eds.; CRS Press, Taylor & Francis Group: Boca Raton, FL. - 2006. - V. 2. - P. 395-430.

31. Martinek P Agronomic and quality characteristic of triticale (х Triticosecale Wittmack) with HMW glutenin subunits 5+10 / P. Martinek, M. Vinterova, I. Buresova, T. Vyhnanek // J. Cereal Sci. - 2008. - V.47. - P. 68-78.

32. McIntosh R.A. Catalogue of gene symbols for wheat: 2017 / R.A. McIntosh., J. Dubcovsky, W.J. Rogers, C. Morris, X.C. Xia // 2017. - Режим доступа: https://shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/macgene/supplement2017.pdf.

33. Mergoum M. Triticale (x Triticosecale Wittmack) Breeding / M. Mergoum, S. Sapkota A.E.A. ElDoliefy S.M. Naraghi, S. Pirseyedi, M.S. Alamri, W. Abu Hammad // Advances in Plant Breeding Strategies: Cereals. - V. 5. - 2019. - P. 405-451.

34. Murray M.G. Rapid isolation of high molecular weight plant DNA / M.G. Murray, W.F. Thompson // Nucleic Acids Res. - 1980. - № 8. - P. 4321-4325.

35. Oettler G. The fortune of a botanical curiositys Triticale: past, present and future / G. Oettler // J. Agric. Sci. - 2005. - V. 143. - P. 329-346.

36. Qureshi N. A new leaf rust resistance gene Lr79 mapped in chromosome 3BL from the durum wheat landrace AUS26582 / N. Qureshi, H. Bariana, V. Kumran, S. Muruga, K.L. Forrest, M.J. Hayden, U. Bansal // Theor. Appl. Genet. - 2018. - № 131(5). - Р. 1091-1098.

37. Singh A. Identification of microsatellite markers linked to leaf rust resistance gene Lr25 in wheat / A. Singh, J.K. Pallavi, P. Gupta, K.V. Prabhu // J Appl Genetics. - 2012. - № 53. - P. 19-25.

38. Singh R.P. Biotic stresses in triticale / R.P. Singh, E.E. Saari // Proc. of the 2nd Int. Triticale Symp. - Mexico, 1990. - P. 171-177.

39. Singh S. Molecular mapping of adult-plant race-specific leaf rust resistance gene Lr12 in bread wheat / S. Singh, R.L. Bowden // Molecular Breeding. 2011. - № 28 (2). -P. 137-142.

40. Sodkiewicz W. Application of Triticum monococcum for the improvement of triticale resistance to leaf rust (Puccinia triticina) / W. Sodkiewicz, A. Strzembicka // Plant Breeding. - 2004. - № 123. - P. 39-42.

41. Tar M. Identification of molecular markers for an efficient leaf rust resistance gene (Lr29) in wheat / M. Tar, L. Purnhauser, L. Csösz // Acta Biologica Szegediensis. - 2002. - № 46(3-4). - P. 133-134.

42. Tohver M. Quality of triticale cultivars suitable for growing and bread-making in northern conditions / M. Tohver, A. Kann, R. Taht,; A. Mihhalevski, J. Hakman // Food Chem. - 2005. - V. 89. - P. 125-132.