ХАРАКТЕРИСТИКА СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ПОПУЛЯЦИИ PUCCINIA STRIIFORMIS F. SP. TRITICI ПО ПРИЗНАКУ ВИРУЛЕНТНОСТИ И ПРЕДСТАВЛЕННОСТИ ИНВАЗИВНЫХ РАС PstS1 И PstS2

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

В последние годы отмечается расширение ареала вредоносности желтой ржавчины. До недавнего времени в условиях Северо-Запада заболевание проявлялось спорадически. Однако в последние годы наблюдается его сильное развитие на образцах пшеницы, изучаемых на коллекционных посевах НИИ и госсортоучастков, а также отдельных производственных полях в Ленинградской обл. Цель данной работы – изучить вирулентность и расовый состав возбудителя желтой ржавчины в условиях Северо-Запада и провести молекулярный анализ образцов популяции на наличие инвазивных рас PstS1 и PstS2. Листья образцов мягкой пшеницы с урединиопустулами Puccinia striiformis собирали на производственных посевах, государственных сортоучастках и экспериментальных полях НИИ в 2020–2022 гг. Почти изогенные линии сорта Avocet (Av NIL): Yr1, Yr5, Yr6, Yr7, Yr8, Yr9, Yr10, Yr15, Yr17, Yr18, Yr24, Yr26, YrSp, Yr27 и сорта-дифференциаторы из международного [Chinese 166 (Yr1), Lee (Yr7, Yr+), Heines Kolben (Yr6, Yr+), Vilmorin 23 (Yr3), Moro (Yr10, YrMor), Strubes Dickkopf (YrSD, Yr25, Yr+), Suwon 92/Omar) (YrSu, Yr+)] и европейского [Hybrid 46 (Yr4, Yr+), Reichersberg 42 (Yr7, Yr+), Heines Peko (Yr2, Yr6, Yr25, Yr+), Nord Desprez (Yr3, YrND, Yr+), Compair (Yr8, Yr19), Carstens V (Yr32, Yr25, Yr+), Spaldings Prolific (YrSP, Yr+), Heines VII (Yr2, Yr25, Yr+)] наборов использовали для характеристики вирулентности патогена. Набор SCAR-маркеров (SCP19M24a1, SCP19M24a2, SCP19M26a1, SCP19M26a2) использовали для поиска инвазивных рас. Всего изучено 92 изолята. Высокой эффективностью в фазе проростков характеризовались гены Yr5, Yr10, Yr15, Yr24, Yr26. Изоляты, вирулентные к сортам-дифференциаторам Moro (Yr10, YrMor) и Nord Desprez (Yr3, YrND, Yr+), не выявлены. Вирулентность к образцам с геном Yr17 встречалась редко. 24 фенотипа вирулентности выявлено при использовании 29 тестеров вирулентности. Число аллелей вирулентности варьировало от 7 до 21. При этом различия между фенотипами P. striiformis на изученных сортах мягкой пшеницы были несущественными. Большинство из них объединились в общую группу. Незначительно дифференцировались две группы изолятов. Первая включала изоляты, характеризующихся минимальным числом аллелей вирулентности, вторая – с максимальным числом аллелей вирулентности. Молекулярный анализ северо-западной популяции выявил изоляты, относящиеся к инвазивной группе PstS2 в 2020 и 2022 гг. Вирулентность их существенно не отличалась от других северо-западных фенотипов. Высокий эволюционный потенциал предопределяет необходимость проведения ежегодного мониторинга популяций патогена по признаку вирулентности и представленности инвазивных рас.

Об авторах

Е. Л. Шайдаюк

Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений

Автор, ответственный за переписку.
Email: eshaydayuk@bk.ru
Россия, 196608, Санкт-Петербург

Е. И. Гультяева

Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений

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

Список литературы

  1. Ali S., Rodriguez-Algaba J., Thach T. et al. Yellow rust epidemics worldwide were caused by pathogen races from divergent genetic lineages. Front. Plant Sci. 2017. V. 8. P. 1057. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01057
  2. Bogoyavlenskaya R.A. Specialization of the species Puccinia glumarum (Schmidt) Eriks. et Henn. Botanicheskiy zhurnal. 1962. V. 47 (8). P. 197–201 (in Russ.).
  3. Brar G.S., Kutcher H.R. Race characterization of Puccinia striiformis f. sp. tritici, the cause of wheat stripe rust, in Saskatchewan and southern Alberta, Canada and virulence comparison with races from the United States. Plant Dis. 2016. V. 100. P. 1744–1753. https://doi.org/10.1080/07060661.2014.924560
  4. Chen X.M. Epidemiology and control of stripe rust (Puccinia striiformis f. sp. tritici) on wheat. Can. J. Plant Pathol. 2005. V. 27 (3). P. 314–337. https://doi.org/10.1080/07060660509507230
  5. Chen X.M. Integration of cultivar resistance and fungicide application for control of wheat stripe rust. Can. J. Plant Pathol. 2014. V. 36 (3). P. 311–326. https://doi.org/10.1080/07060661.2014.924560
  6. Gangwar O.P., Kumar S., Bhardwaj S.C. et al. Virulence and molecular diversity among Puccinia striiformis f. sp. tri-tici pathotypes identified in India between 2015 and 2019. Crop Protection. 2021. V. 148. P. 105717. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2021.105717
  7. Gassner G., Straib W. Untersuchungen Über die Infektionsbedingungen von Puccinia glumarum und Puccinia graminis. Arb. Biol. Reichsanst.Land-Forst-wirtsch Berlin-Dahlem. 1929. V. 16 (4). P. 609–629.
  8. Georgievskaya N.A. To the knowledge of the mass development of wheat yellow rust. Trudy VIZR. 1966. V. 26. P. 55–63 (in Russ).
  9. 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 (4). P. 319. https://doi.org/10.3390/agriculture11040319
  10. Gultyaeva E.I., Shaydayuk E.L. Virulence of Russian populations of the stripe rust causal agent. Mikologiya i fitopatologiya. 2020. V. 54 (4). P. 299–304 (in Russ). https://doi.org/10.31857/S0026364820040042
  11. Gultyaeva E., Shaydayuk E., Kosman E. Virulence diversity of Puccinia striiformis f. sp. tritici in common wheat in Russian regions in 2019–2021. Agriculture. 2022. V. 12 (11). P. 1957. https://doi.org/10.3390/agriculture12111957
  12. Hendrix J.W., Lloyd E.H. Low temperature survival of the stripe rust fungus in host tissue. Phytopathology. 1966. V. 56 (2). P. 148.
  13. Hovmøller M.S., Justesen A.F., Brown J.K.M. Clonality and longdistance migration of Puccinia striiformis f. sp. tritici in north-west Europe. Plant Pathol. 2002. V. 51 (1). P. 24–32. https://doi.org/10.1046/j.1365-3059.2002.00652.x
  14. Hovmøller M.S., Patpour M., Rodriguez-Algaba J. et al. GRRC report of yellow and stem rust races 2022. GRRC, Aarhus, 2022. https://agro.au.dk/fileadmin/ www.grcc.au.dk/International_Services/Pathotype_YR_results/GRRC_annual_report_2022.pdf
  15. Hovmøller M.S., Patpour M., Rodriguez-Algaba J. et al. GRRC report of yellow and stem rust races 2021. GRRC, Aarhus, 2021: https://agro.au.dk/fileadmin/www.grcc.au.dk
  16. Justesen A.F., Ridoutb C.J., Hovmøller M.S. The recent history of Puccinia striiformis f.sp. tritici in Denmark as revealed by disease incidence and AFLP markers. Plant. Pathol. 2002. V. 51 (1). P. 13–23. https://doi.org/10.1046/j.0032-0862.2001.00651.x
  17. Kaidash A.S., Shinkarev V.P., Afonin S.P. An increase in visible infection rates on wheat plants attacked by yellow rust as a result of mycelial growth in leaves. Mikologiya i fitopatologiya. 1975. V. 9 (1). P. 57–60 (in Russ.).
  18. Kokhmetova A., Rsaliyev A., Malysheva A. et al. Identification of stripe rust resistance genes in common wheat cultivars and breeding lines from Kazakhstan. Plants. 2021. V. 10. P. 2303. https://doi.org/10.3390/plants10112303
  19. Kokhmetova A., Sharma R., Rsaliyev S. et al. Evaluation of Central Asian wheat germplasm for stripe rust resistance. Plant Genet. Resour. 2018. V. 16. P. 178–184. https://doi.org/org/10.1017/S1479262117000132
  20. Koyshibaev M. About the international conference on yellow rust. Mikologiya i fitopatologiya. 2002. V. 36 (4). P. 83–85 (in Russ.).
  21. Krayeva G.A., Matveyenko A.N. Race composition of Puccinia striiformis West. on small grasses in the North Caucasus. Mikologiya i fitopatologiya. 1974. V. 8 (6). P. 521–523 (in Russ.).
  22. Kuznetsova R.A. Specialization of the species Puccinia glumarum and the role of grasses in the transmission of infection to cereals. Abstract Thesis … Cand. Biol. All-Union Scientific Research Institute for Plant Protection (VIZR), Leningrad, 1956 (in Russ.).
  23. Martínez-Moreno F., Solís I. Wheat rust evolution in Spain: an historical review. Phytopathologia Mediterranea. 2019. V. 58 (1). P. 3–16. https://doi.org/10.13128/Phytopathol_Mediterr-22561
  24. Mikhailova L.A., Gultyaeva E.I., Mironenko N.V. Methods for studying the structure of populations of the leaf rust causative agent. In: Guidelines for plant protection. VIZR, SPb., 1998, pp. 105–126 (in Russ.).
  25. Popov D.F. Local sources of yellow rust pathogen of wheat in the Altai. Sibirskiy vestnik. 1979. V. 3. P. 63–66 (in Russ.).
  26. Sharma-Poudyal D., Chen X.M., Wan A.M. et al. Virulence characterization of international collections of the wheat stripe rust pathogen, Puccinia striiformis f. sp. tritici. Plant Dis. 2013. V. 97. P. 379–386. https://doi.org/10.1094/pdis01-12-0078-re
  27. Sharp E.L. Prepenetration and postpenetration environment and development of Puccinia striiformis on wheat. Phytopathology. 1965. V. 55 (2). P. 198–203.
  28. Singh R.P., Hodson D.P., Jin Y. et al. Emergence and spread of new races of wheat stem rust fungus: Continued threat to food security and prospects of genetic control. Phytopathology. 2015. V. 105 (7). P. 872–884. https://doi.org/10.1094/PHYTO-01-15-0030-FI
  29. Stubbs R.W. Influence of light intensity on the reactions of wheat and barley seedlings to Puccinia striiformis. Phytopathology. 1967. V. 57 (6). P. 615–619.
  30. Walter S., Ali S., Kemen E. et al. Molecular markers for tracking the origin and worldwide distribution of invasive strains of Puccinia striiformis. Ecol. Evol. 2016. V. 6 (9). P. 2790–2804. https://doi.org/10.1002/ece3.2069
  31. Wellings C.R. Global status of stripe rust: A review of historical and current threats. Euphytica. 2011. V. 179 (1). P. 129–141. https://doi.org/10.1007/s10681-011-0360-y
  32. Zadoks J.C., Bouwman J.J. Epidemiology in European. In: A.A. Roelfs, W.R. Bushnell (eds). The cereal rusts. Vol. 2: Diseases, distribution, epidemiology, and control. Acad. Press, Orlando, 1985, pp. 329–369.
  33. Zeleneva Y.V., Sudnikova V.P., Buchneva G.N. Immunological characteristics of soft winter wheat varieties in conditions of the CBR. Trudy Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2022. № 96. P. 95–99 (in Russ). https://doi.org/10.21515/1999-1703-96-95-99
  34. Богоявленская Р.А. (Bogoyavlenskaya) Специализация вида Puccinia glumarum (Schmidt) Eriks. et Henn. // Ботанический журнал. 1962. Т. 47 (8). С. 1197–1201.
  35. Георгиевская Н.А. (Georgievskaya) К познанию закономерностей развития желтой ржавчины пшеницы // Труды ВИЗР. 1966. № 26. С. 55–63.
  36. Гультяева Е.И., Шайдаюк Е.Л. (Gultyaeva, Shaydayuk) Вирулентность российских популяций возбудителя желтой ржавчины пшеницы // Микология и фитопатология. 2020. Т. 54. № 4. С. 299–304.
  37. Зеленева Ю.В., Судникова В.П., Бучнева Г.Н. (Zeleneva et al.) Иммунологическая характеристика сортов озимой мягкой пшеницы в условиях ЦЧР // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2022. № 96. С. 95–99.
  38. Кайдаш А.С., Шинкарев В.П., Афонин С.П. (Kaydash et al.) Увеличение степени видимого заражения растений пшеницы желтой ржавчиной за счет роста мицелия в листьях // Микология и фитопатология. 1975. Т. 9. № 1. С. 57–60.
  39. Койшибаев М. (Koyshibaev) О международной конференции по желтой ржавчине // Микология и фитопатология. 2002. Т. 36. № 4. С. 83–85.
  40. Краева Г.А., Матвеенко А.Н. (Kraeva, Matveenko) Расовый состав Puccinia striiformis West. на злаках в условиях Северного Кавказа // Микология и фитопатология. 1974. Т. 8. № 6. С. 521–523.
  41. Кузнецова Р.А. (Kuznetsova) Специализация вида Puccinia glumarum и роль злаковых трав в передаче инфекции на зерновые культуры. Автореф. дисс. … канд. биол. наук. Л.: Всесоюзный научно-исследовательский институт защиты растений (ВИЗР), 1956. 20 с.
  42. Михайлова Л.А., Гультяева Е.И., Мироненко Н.В. (Mikhailova et al.) Методы исследований структуры популяции возбудителя бурой ржавчины пшеницы // Сборник методических рекомендаций по защите растений. СПб.: ВИЗР, 1998. С. 105–126.
  43. Попов Д.Ф. (Popov) Местные источники возбудителя желтой ржавчины пшеницы в Алтайском крае // Сибирский вестник. 1979. № 3. С. 63–66.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (80KB)
Метаданные

© Е.Л. Шайдаюк, Е.И. Гультяева, 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