Оптимизация молекулярно-генетической диагностики возбудителей фузариозов на озимой тритикале (×Triticosecale Wittm. & A. Camus)

Грибные фитопатогены являются одними из самых распространенных и опасных возбудителей болезней растений, заражение которыми приводит к существенным потерям урожая и значительным экономическим затратам. Наибольший ущерб сельскохозяйственным культурам наносят грибы рода Fusarium, что делает изучение их распространения, видового разнообразия и методов диагностики более востребованным с каждым годом. В селекционной работе это изучение имеет особое значение. Определение видового состава данного патогена позволяет не только оценить степень заражения, но и проводить превентивную селекцию на устойчивость к фузариозу. Целью исследований являлась апробация разработанных праймеров и зондов для выявления наиболее распространенных представителей рода Fusarium – таких, как F. culmorum, F. graminearum и F. poae. В качестве материала для исследований использовали образцы чистых культур грибов, полученных из разных коллекций микроорганизмов. Изучалось 35 сортов озимой тритикале из коллекции РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева. Для проведения видовой дифференциации исследуемых видов были сконструированы олигонуклеотиды на фрагмент гена Galactose oxidase (GalOx) и гомологичных ему генов из базы данных NCBI. Диагностика проводилась методом полимеразной цепной реакции в реальном времени (ПЦР-РВ). Были определены основные аналитические характеристики разработанных праймеров – такие, как специфичность и чувствительность. Скрининг 35 сортов озимой тритикале показал их поражение грибами рода Fusarium. Выявлено, что преобладающим видом является F. poae, который был обнаружен у 95,2% сортов. Для F. graminearum было обнаружено, что наибольшее распространение приходится на период с 2020 по 2021 гг., когда заражение образцов тритикале составило 31,4 и 91,4% соответственно. Наименьшее заражение было видом F. culmorum, который обнаружен только у 20% всех образцов. Дополнительно были обнаружены сорта озимой тритикале урожая 2022 г., которые меньше всего подвержены заражению изучаемыми видами: К-1–19 № 14 К-3851 ПРАГ502 (Дагестан) и К-1–19 № 42 К3727 СНТ-5/92 (Омская обл.).

1. Голиков Н.Н. Клещевина, устойчивая к фузариозу // защита и карантин растений. – 2003. – № 3. – С. 44.

2. Иващенко В.Г. Географическое распространение и особенности биоэкологии Fusarium graminearum Schwabe // Микология и фитопатология. – 1998. – Т. 32, № 5. – С. 1–10.

3. Костерина Н.А. Анализ современного состояния проблемы фузариоза колоса и зерна пшеницы в Российской Федерации // Аграрный вестник Урала. – 2023. – № 5 (234). – С. 49–59.

4. Курилова Д.А. Вредоносность фузариоза сои в зависимости от степени поражения растений // Масличные культуры. – 2010. – № 2. – С. 144–145.

5. Фитопатология. Болезни древесных и кустарниковых пород: Учебное пособие / Под общ. ред. И.И. Минкевича. – СПб.: Лань, 2011. – 160 с.

6. Монастырский О.А. Микотоксины – глобальная проблема безопасности продуктов питания и кормов // Агрохимия. – 2016. – № 6. – С. 67–71.

7. Платонова Ю.В., Сурин Н.А. География грибов рода Fusarium (литературный обзор) // Фундаментальные исследования. – 2004. – № 4. – С. 95–97.

8. Попов В.С., Самбуров Н.В., Воробьева Н.В. Проблемы микотоксикозов в современных условиях и принципы профилактических решений: Монография. – Курск: Планета+, 2018. – С. 158.

9. Попова С.А., Скопцова Т.И., Лосякова Е.В. Микотоксины в кормах: причины, последствия, профилактика // Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. – 2017. – № 1. – С. 16–23.

10. Соколова Г.Д. Внутривидовое разнообразие фитопатогенного гриба Fusarium graminearum // Микология и фитопатология. – 2015. – № 2 (49). – С. 71–79.

11. Торопова Е.Ю., Селюк М.П., Казакова О.А. Факторы доминирования грибов рода Fusarium в патокомплексе корневых гнилей зерновых культур // Агрохимия. – 2018. – № 5. – С. 73–82.

12. Brennan J., Fagan B., Van Maanen A. et al. Studies on in vitro growth and pathogenicity of European Fusarium fungi // European Journal of Plant Pathology. – 2003. – № 109 (6). Рр. 577–587.

13. Cirlini M., Generotti S., Dall’Erta A. et al. Durum Wheat (Triticum Durum Desf.) Lines Show Different Abilities to Form Masked Mycotoxins under Greenhouse Conditions // Toxins. – 2014. – № 6 (1). – Рр. 81–95.

14. Ekwomadu T.I., Mwanza M. Fusarium Fungi Pathogens, Identification, Adverse Effects, Disease Management, and Global Food Security: A Review of the Latest Research // Agriculture. – 2023. – № 13 (9). – Рр. 1810.

15. Gil-Serna J., Vázquez C., González-Jaén M.T. et al. Mycotoxins Toxicology // Encyclopedia of Food Microbiology. – 2014. – Рр. 887–892.

16. Matny O., Bates S., Song Z. Geographic distribution of Fusarium culmorum chemotypes associated with wheat crown rot in Iraq // Journal of Plant Protection Research. – 2017. – № 57 (1).

17. Parry D., Jenkinson P., Mcleod L. Fusarium ear blight (scab) in small grain cereals-a review // Plant Pathology. – 1995. – № 44. – Рр. 207–238.

18. Rassat A. Fusarium poae and Fusarium langsethiae in an oat field-time point of infection and possible inoculum sources, 2019.

19. Töth A., Barna-Vetrö I., Gyöngyösi Ä. et al. Prevalence and mycotoxin production of Fusarium species isolated from wheat grains in Hungary // Acta Phytopath. Entomol. Hung. – 1993. – № 28. – Рр. 3–12.

20. Wagacha J., Muthomi J. Fusarium culmorum: Infection process, mechanisms of mycotoxin production and their role in pathogenesis in wheat // Crop Protection. – 2007. – № 26 (7). – Рр. 877–885.

21. Wilcoxson R., Kommedahl T., Ozmon E. et al. Occurrence of Fusarium species in scabby wheat from Minnesota and their pathogenicity to wheat // Phytopathology. – 1988. – № 78. – Рр. 586–589.

22. Xu X., Nicholson P., Thomsett M. et al. Relationship between the fungal complex causing Fusarium head blight of wheat and environmental conditions // Phytopathology. – 2008. – № 98 (1). – Рр. 69–78.

23. Yli-Mattila T., Opoku J., Ward T.J. Population structure and genetic diversity of Fusarium graminearum from southwestern Russia and the Russian Far East as compared with northern Europe and North America // Mycologia. – 2023. – № 1(11).