Ювенильная устойчивость сортов и образцов ячменя к net-, spot- и гибридной (net × spot) формам Pyrenophora teres

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Сетчатая пятнистость – экономически важная болезнь ячменя. Возбудителем является аскомицет Pyrenophora teres, который существует в двух формах – f. teres (Ptt) и f. maculata (Ptm), отличающихся по симптомам на растениях ячменя. Эти две формы легко скрещиваются в лабораторных условиях с образованием фертильного потомства, однако доказать гибридную природу изолятов гриба, иногда встречающихся в природных популяциях возбудителя и несущих признаки обеих форм, крайне сложно. В 2020 г. нами впервые выявлены межвидовые гибриды Ptt × Ptm в природных популяциях P. teres Краснодарского края, собранных в 2016 г. Целью исследований являлось сравнительное изучение вирулентности двух изолятов Ptt, двух – Ptm различного происхождения и гибридного изолята Ptt × Ptm к широкому набору генотипов ячменя из коллекции ВИР, предварительно отобранных по устойчивости к Ptt, для определения изменчивости признака вирулентности у гибридного изолята и характеристики устойчивости к обеим формам гриба и гибриду. В зависимости от генотипа ячменя проявлялись 3 типа симптомов болезни при инокуляции гибридным изолятом Ptt × Ptm: 1) характерных для Ptt, 2) характерных для Ptm и 3) смешанного типа. По-видимому, проявление симптомов после инокуляции гибридным изолятом зависит от генотипа ячменя, влияющего на экспрессию определенных генов эффекторов патогена. Показано, что в большинстве случаев изоляты Ptm отличаются по вирулентности от изолятов Ptt к одним и тем же образцам ячменя, а гибридный изолят Ptt × Ptm как от Ptt, так и от Ptm. В среднем гибридный изолят Ptt × Ptm был менее агрессивным по сравнению с изолятами Ptt и Ptm. При сравнении типов реакций образцов ячменя ко всем изученным изолятам Ptt и Ptm выявлено 8.8% образцов устойчивых к обеим формам P. teres и 5.6% – к Ptt, Ptm и гибридному изоляту Ptt × Ptm. Изучение вирулентности природного гибрида Ptt × Ptm проведено впервые, выявленные устойчивые к двум формам возбудителя сетчатой пятнистости образцы ячменя являются ценным исходным материалом для селекции.

Об авторах

Н. М. Лашина

Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений

Автор, ответственный за переписку.
Email: nlashina@mail.ru
Россия, 196608, Санкт-Петербург

Н. В. Мироненко

Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений

Автор, ответственный за переписку.
Email: nina2601mir@mail.ru
Россия, 196608, Санкт-Петербург

А. А. Зубкович

Научно-практический центр НАН РБ по земледелию

Автор, ответственный за переписку.
Email: aa_zoubkovitch@mail.ru
Республика Беларусь, 222160, Жодино

О. С. Афанасенко

Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений

Автор, ответственный за переписку.
Email: olga.s.afan@gmail.com
Россия, 196608, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Afanasenko O.S., Jalli M., Pinnschmidt H.O. et al. Development of an international standard set of barley differential genotypes for Pyrenophora teres f. teres. Plant Pathol. 2009. V. 58 (4). P. 665–676. https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2009.02062.x
  2. Akhavan A., Turkington T.K., Kebede B. et al. Genetic structure of Pyrenophora teres f. teres and P. teres f. maculata populations from western Canada. European J. Plant Pathol. 2016. V. 146 (2). P. 325–335. https://doi.org/10.1007/s10658-016-0919-5
  3. Anisimova A.V., Mironenko N.V., Levshtanov S.A. The first find of Pyrenophora teres f. maculata in Krasnodar Territory. Plant Protection News. 2011. V. 3. P. 53–56 (in Russ.).
  4. Atanasoff D., Johnson A.G. Treatment of cereal seeds by dry heat. J. Agric. Res. 1920. V. 18. P. 379–390.
  5. Backes A., Guerriero G., Barka E.A. et al. Pyrenophora teres: Taxonomy, morphology, interaction with barley, and mode of control. Front. Plant Sci. 2021. V. 12. P. 614951. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.614951
  6. Burlakoti R.R., Gyawali S., Chao S. et al. Genome-wide association study of spot form of net blotch resistance in the upper Midwest barley breeding programs. Phytopathology. 2017. V. 107 (1). P. 100–108. https://doi.org/10.1094/PHYTO-03-16-0136-R
  7. Campbell G.F., Crous P.W., Lucas J.A. Pyrenophora teres f. maculata, the cause of Pyrenophora leaf spot of barley in South Africa. Mycol. Res. 1999. V. 103 (3). P. 257–267. https://doi.org/10.1017/S0953756298007114
  8. Campbell G.F., Lucas J.A., Crous P.W. Evidence of recombination between net- and spot-type populations of Pyrenophora teres as determined by RAPD analysis. Mycol. Res. 2002. V. 106 (5). P. 602–608. https://doi.org/10.1017/S0953756202005853
  9. Campbell G.F., Crous P.W. Genetic stability of net × spot hybrid progeny of the barley pathogen Pyrenophora teres. Australas. Plant Pathol. 2003. V. 32 (2). P. 283–287. https://doi.org/10.1071/AP03016
  10. Çelik Oğuz A., Karakaya A., Ergün N. et al. Turkish barley landraces resistant to net and spot forms of Pyrenophora teres. Phytopathol. Mediterr. 2017. V. 56 (2). P. 217–223. https://doi.org/10.14601/Phytopathol_Mediterr-19659
  11. Daba S.D., Horsley R., Brueggeman R. et al. Genome-wide association studies and candidate gene identification for leaf scald and net blotch in barley (Hordeum vulgare L.). Plant Dis. 2019. V. 103 (5). P. 880–889. https://doi.org/10.1094/PDIS-07-18-1190-RE
  12. Ellwood S.R., Syme R.A., Moffat C.S. et al. Evolution of three Pyrenophora cereal pathogens: recent divergence, speciation and evolution of non-coding DNA. Fungal Genetics and Biol. 2012. V. 49 (10). P. 825–829. https://doi.org/10.1016/j.fgb.2012.07.003
  13. Fowler R.A., Platz G.J., Bell K.L. et al. Pathogenic variation of Pyrenophora teres f. teres in Australia. Australas. Plant Pathol. 2017. V. 46 (2). P. 115–128. https://doi.org/10.1007/s13313-017-0468-1
  14. Galano T., Bultosa G., Fininsa C. Malt quality of 4 barley (Hordeum vulgare L.) grain varieties grown under low severity of net blotch at Holetta, west Shewa. Ethiopia. African J. Biotechnol. 2011. V. 10 (5). P. 797–806. https://doi.org/10.5897/AJB09.346
  15. Grewal T.S., Rossnagel B.G., Pozniak C.J. et al. Mapping quantitative trait loci associated with barley net blotch resistance. Theor. Appl. Genet. 2008. V. 116 (4). P. 529–539. https://doi.org/10.1007/s00122-007-0688-9
  16. Grewal T.S., Rossnagel B.G., Scoles G. Mapping quantitative trait loci associated with spot blotch and net blotch resistance in a doubled-haploid barley population. Mol. Breed. 2012. V. 30 (1). P. 267–279. https://doi.org/10.1007/s11032-011-9616-4
  17. Gupta S., Loughman R. Current virulence of Pyrenophora teres on barley in Western Australia. Plant Dis. 2001. V. 85 (9). P. 960–966. https://doi.org/10.1094/PDIS.2001.85.9.960
  18. Gyawali S., Amezrou R., Verma R.P.S. et al. Seedling and adult stage resistance to spot form of net blotch (SFNB) in spring barley and stability of adult stage resistance to SFNB in Morocco. Eur. J. Plant Pathol. 2019. V. 153. P. 475–487. https://doi.org/10.1007/s10658-018-1575-8
  19. Jalli M. Sexual reproduction and soil tillage effects on virulence of Pyrenophora teres in Finland. Annls Appl. Biol. 2011. V. 158 (1). P. 95–105. https://doi.org/10.1111/j.1744-7348.2010.00445.x
  20. Jalli M., Robinson J. Stable resistance in barley to Pyrenophora teres f. teres isolates from the Nordic-Baltic region after increase on standard host genotypes. Euphytica. 2000. V. 113 (1). P. 71–77. https://doi.org/10.1023/A:1003912825455
  21. Jayasena K.W., Van Burgel A., Tanaka K. et al. Yield reduction in barley in relation to spot-type net blotch. Australas. Plant Pathol. 2007. V. 36 (5). P. 429–433. https://doi.org/10.1071/AP07046
  22. Koladia V.M., Faris J.D., Richards J.K. et al. Genetic analysis of net-form net blotch resistance in barley lines CIho 5791 and Tifang against a global collection of P. teres f. teres isolates. Theor. Appl. Genet. 2017. V. 130 (1). P. 163–173. https://doi.org/10.1007/s00122-016-2801-4
  23. Lammari H.I., Rehfus A., Stammler G. et al. Occurrence and frequency of spot form and net form of net blotch disease of barley in Algeria. J. Plant Dis. Prot. 2019. V. 127 (10). P. 35–42. https://doi.org/10.1007/s41348-019-00278-w
  24. Lartey R.T., Caesar-TonThat T.C., Caesar A.G. et al. First report of rpot form net blotch caused by Pyrenophora teres f. maculata on Barley in the Mon-Dak Area of the United States. Plant Dis. 2013. V. 97 (1). P. 143. https://doi.org/10.1094/PDIS-07-12-0657-PDN
  25. Lashina N.M., Afanasenko O.S. Susceptibility to leaf blights of commercial barley cultivars inNorth-Western region of Russia. Plant protection news. 2019. V. 2 (100). P. 23–28 (in Russ.). https://doi.org/10.31993/2308-6459-2019-2(100)-23-28
  26. Lehmensiek A., Bester A.E., Sutherland M.W. et al. Population structure of South African and Australian Pyrenophora teres isolates. Plant Pathol. 2010. V. 59 (3). P. 504–515. https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2009.02231.x
  27. Leisova L., Kucera L., Minarikova V. et al. AFLP based PCR markers that differentiate spot and net forms of Pyrenophora teres. Plant Pathol. 2005. V. 54 (1). P. 66–73. https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2005.01117.x
  28. Leisova-Svobodova L., Minarikova V., Matusinsky P. et al. Genetic structure of Pyrenophora teres net and spot populations as revealed by microsatellite analysis. Fungal Biol. 2014. V. 118 (2). P. 180–192. https://doi.org/10.1016/j.funbio.2013.11.008
  29. Liu Z., Ellwood S.R., Oliver R.P. et al. Pyrenophora teres: profile of an increasingly damaging barley pathogen. Mol. Plant Pathol. 2011. V. 12 (1). P. 1–19. https://doi.org/10.1111/j.1364-3703.2010.00649.x
  30. Liu Z.H., Friesen, T.L. Identification of Pyrenophora teres f. maculata, causal agent of spot type net blotch in North Dakota. Plant Dis. 2010. V. 94 (4). P. 480. https://doi.org/10.1094/PDIS-94-4-0480A
  31. Louw J.P., Crous P.W., Holz G. Relative importance of the barley net blotch pathogens Pyrenophora teres f. teres (net type) and P. teres f. maculata (spot type) in South Africa. Afr. Plant Protect. 1996. V. 2 (2). P. 89–95. https://hdl.handle.net/10520/AJA10233121_225.
  32. Ma Z.Q., Lapitan N.L.V., Steffenson B. QTL mapping of net blotch resistance genes in a doubled-haploid population of six-rowed barley. Euphytica. 2004. V. 137 (3). P. 291–296. https://doi.org/10.1023/B:EUPH.0000040441.36990.58
  33. Manninen O., Jalli M., Kalendar R. et al. Mapping of major spot-type and net-type net blotch resistance genes in the Ethiopian barley line CI 9819. Genome. 2006. V. 49 (12). P. 1564–1571. https://doi.org/10.1139/g06-119
  34. Marshall J.M., Kinzer K., Brueggeman R.S. First report of Pyrenophora teres f. maculata the cause of spot form net blotch of barley in Idaho. Plant Dis. 2015. V. 99 (12). P. 1860. https://doi.org/10.1094/PDIS-03-15-0349-PDN
  35. Mathre D.E. (ed.) Compendium of barley diseases, 2nd ed. St. Paul, MN: American Phytopathological Society, 1997. P. 28–31.
  36. McLean M., Weppler R., Howlett B. Spot form of net blotch suppression and yield of barley in response to fungicide application in the Wimmera region of Victoria, Australia. Australas. Plant Pathol. 2016. V. 45 (1). P. 37–43. https://doi.org/10.1007/s13313-015-0387-y
  37. McLean M.S., Howlett B.J., Hollaway G.J. Epidemiology and control of spot form of net blotch (Pyrenophora teres f. maculata) of barley: a review. Crop Pasture Sci. 2009. V. 60 (4). P. 303–315. https://doi.org/10.1071/CP08173
  38. McLean M.S., Keiper F.J., Hollaway G.J. Genetic and pathogenic diversity in Pyrenophora teres f. maculata in barley crops of Victoria, Australia. Australas. Plant Pathol. 2010a. V. 39 (4). P. 319–325. https://doi.org/10.1071/Ap09097
  39. McLean M.S., Howlett B.J., Hollaway G.J. Spot form of net blotch, caused by Pyrenopohra teres f. maculata, is the most prevalent foliar disease of barley in Victoria, Australia. Australas. Plant Pathol. 2010b. V. 39. P. 46–49. https://doi.org/10.1071/AP09054
  40. McLean M.S., Martin A., Gupta S. et al. Validation of a new spot form of net blotch differential set and evidence for hybridisation between the spot and net forms of net blotch in Australia. Australas. Plant Pathol. 2014. V. 43. P. 223–233. https://doi.org/10.1007/s13313-014-0285-8
  41. Mironenko N.V., Anisimova A.V., Baranova O.A. et al. Species composition and structure on mating-type loci and virulence of Pyrenophora teres populations in the North-West region of Russia and Belarus. Mikologiya i fitopatologiya. 2016. V. 50 (3). P. 185–194. (in Russ.).
  42. Mironenko N.V., Lashina N.M., Baranova O.A. et al. Hybridization between forms of Pyrenophora teres in natural populations of Russia and Belarus. Mikologiya i fitopatologiya. 2021. V. 55 (1). P. 51–58. (in Russ.) https://doi.org/10.31857/S0026364821010074
  43. Muria-Gonzalez M.J., Zulak K.G., Allegaert E. et al. Profile of the in vitro secretome of the barley net blotch fungus, Pyrenophora teres f. teres. Physiol. Mol. Plant Pathol. 2020. V. 109. P. 101451. https://doi.org/10.1016/j.pmpp.2019.101451
  44. Murray G.M., Brennan J.P. Estimating disease losses to the Australian barley industry. Australas. Plant Pathol. 2010. V. 39 (1). P. 85–96. https://doi.org/10.1071/AP09064
  45. Neupane A., Tamang P., Brueggeman R.S. et al. Evaluation of a barley core collection for spot form of net blotch reaction reveals distinct genotype-specific pathogen virulence and host susceptibility. Phytopathology. 2015. V. 105 (4). P. 509–517. https://doi.org/10.1094/PHYTO-04-14-0107-R
  46. Novakazi F., Afanasenko O., Anisimova A. Genetic analysis of a worldwide barley collection for resistance to net form of net blotch disease (Pyrenophora teres f. teres). Theor. Appl. Genet. 2019. V. 132 (9). P. 2633–2650. https://doi.org/10.1007/s00122-019-03378-1
  47. Poudel B., Ellwood S.R., Testa A.C. et al. Rare Pyrenophora teres hybridization events revealed by development of sequence-specific PCR markers. Phytopathology. 2017. V. 107 (7). P. 878–884. https://doi.org/10.1094/PHYTO-11-16-0396-R
  48. Rau D., Attene G., Brown A.H. et al. Phylogeny and evolution of mating-type genes from Pyrenophora teres, the causal agent of barley “net blotch: disease. Current Genetics. 2007. V. 51 (6). P. 377–392. https://doi.org/10.1007/s00294-007-0126-1
  49. Rehman S., Gyawali S., Amri A. et al. First report of spot blotch of barley caused by Cochliobolus sativus in Morocco. Plant Dis. 2020. V. 104 (3). P. 988. https://doi.org/10.1094/PDIS-09-19-1923-PDN
  50. Richards J., Chao S., Friesen T. et al. Fine mapping of the barley chromosome 6H net form net blotch susceptibility locus. G3 (Bethesda). 2016. V. 6 (7). P. 1809–1818. https://doi.org/10.1534/g3.116.028902
  51. Rozanova I.V., Lashina N.M., Mustafin Z.S. et al. SNPs associated with barley resistance to isolates of Pyrenophora teres f. teres. BMC Genomics. 2019. V. 20 (3). P. 292. https://doi.org/10.1186/s12864-019-5623-3
  52. Serenius M. Population structure of Pyrenophora teres, causal agent of net blotch of barley. PhD Thesis. Helsinki, 2006.
  53. Serenius M., Manninen O., Wallwork H. et al. Genetic differentiation in Pyrenophora teres populations measured with AFLP markers. Mycol. Research. 2007. V. 111 (2). P. 213–223. https://doi.org/10.1016/j.mycres.2006.11.009
  54. Shipton W.A., Khan T.N., Boyd W.J.R. Net blotch of barley. Rev. Plant Pathol. 1973. V. 52. P. 269–290.
  55. Smedegård-Petersen V. Inheritance of genetic factors for symptoms and pathogenicity in hybrid of Pyrenophora teres and Pyrenophora graminea. Phytopath. Z. 1977. V. 89 (3). P. 193–202. https://doi.org/10.1111/j.1439-0434.1977.tb02858.x
  56. Smedegård-Petersen V. Isolation of two toxins produced by Pyrenophora teres and their significance in disease development of net spot blotch of barley. Physiological Plant Pathology. 1977. V. 10 (3). P. 203–208. https://doi.org/10.1016/0048-4059(77)90024-8
  57. Smedegård-Petersen V. Pyrenophora teres f. maculata f. nov. and Pyrenophora teres f. teres on barley in Denmark. Yearb. R. Vet. Agric. 1971. P. 124–144.
  58. Syme R.A., Martin A., Wyatt N.A. et al. Transposable element genomic fissuring in Pyrenophora teres is associated with genome expansion and dynamics of host–pathogen genetic interactions. Front. Genet. 2018. V. 9. P. 130. https://doi.org/10.3389/fgene.2018.00130
  59. Tamang P., Richards J.K., Alhashal A. et al. Mapping of barley susceptibility/resistance QTL against spot form net blotch caused by Pyrenophora teres f. maculata using RIL populations. Theor. Appl. Genet. 2019. V. 132 (7). P. 1953–1963. https://doi.org/10.1007/s00122-019-03328-x
  60. Tekauz A. A numerical scale to classify reactions of barley to Pyrenophora teres. Can J. Plant Pathology. 1985. V. 7 (2). P. 181–183. https://doi.org/10.1080/07060668509501499
  61. Tekauz A. Characterization and distribution of pathogenic variation in Pyrenophora teres f. teres and P. teres f. macu-lata from western Canada. Can. J. Plant Pathol. 1990. V. 12 (2). P. 141–148. https://doi.org/10.1080/07060669009501017
  62. Turkington T. K., Tekauz A., Xi K. et al. Foliar diseases of barley: don’t rely on a single strategy from the disease management toolbox. Prairie Soils Crops. 2011. V. 4. P. 142–150. http://www.prairiesoilsandcrops.ca [2022 May 11].
  63. Wallwork H., Butt M., Capio E. Pathogendiversity and screening for minor gene resistance to Pyrenophora teres f. teres in barley and its use for plant breeding. Australas. Plant Pathol. 2016. V. 45 (5). P. 527–531. https://doi.org/10.1007/s13313-016-0433-4
  64. Wang X., Mace E.S., Platz G.J. et al. Spot form of net blotch resistance in barley is under complex genetic control. Theor. Appl. Genet. 2015. V. 128 (3). P. 489–499. https://doi.org/10.1007/s00122-014-2447-z
  65. Weiergang I., Jørgensen H.J.L., Møller I.M. et al. Correlation between sensitivity of barley to Pyrenophora teres toxins and susceptibility to the fungus. Physiol. Mol. Plant Pathol. 2002. V. 60 (3). P. 121–129. https://doi.org/10.1006/pmpp.2002.0384
  66. Williams K.J., Platz G.J., Barr A.R. et al. A comparison of the genetics of seedling and adult plant resistance to the spot form of net blotch (Pyrenophora teres f. maculata). Crop Pasture Sci. 2003. V. 54 (12). P. 1387–1394. https://doi.org/10.1071/AR03028
  67. Williams K.J., Smyl C., Lichon A. et al. Development and use of an assay based on the polymerase chain reaction that differentiates the pathogens causing spot form and net form of net blotch of barley. Austral. Plant Pathol. 2001. V. 30. P. 37–44. https://doi.org/10.1071/AP00063
  68. Анисимова А.В., Мироненко Н.В., Левштанов С.А. (Anisimova et al.) Первая находка гриба Pyrenophora teres f. maculata в Краснодарском крае // Вестник защиты растений. 2011. № 3. С. 53–56.
  69. Лашина Н.М., Афанасенко О.С. (Lashina, Afanasenko) Поражаемость пятнистостями сортов ячменя, включенных в государственный реестр селекционных достижений и находящихся на сортоиспытаниях в условиях Северо-Запада Российской Федерации // Вестник защиты растений. 2019. № 2 (100). С. 23–28.
  70. Мироненко Н.В., Анисимова А.В., Баранова О.А. (Miro-nenko et al.) Внутривидовой состав и структура популяций Pyrenophora teres в Северо-Западном регионе России и Беларуси по вирулентности и локусам типа спаривания // Микология и фитопатология. 2016. Т. 50. № 3. С. 185–194.
  71. Мироненко Н.В., Лашина Н.М., Баранова О.А. и др. (Mironenko et al.) Гибридизация между формами Pyrenophora teres в природных популяциях России и Республики Беларусь // Микология и фитопатология. 2021. Т. 55. № 1. С. 51–58.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (1MB)
Метаданные
3.

Скачать (1MB)
Метаданные
4.

Скачать (52KB)
Метаданные

© Н.М. Лашина, Н.В. Мироненко, А.А. Зубкович, О.С. Афанасенко, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах