Изучение линий мягкой пшеницы, полученных с участием синтетической формы Авродес, в отношении их устойчивости к жёлтой ржавчине

Для передачи мягкой пшенице устойчивости к жёлтой ржавчине (Puccinia striiformis f. sp. tritici Eriks.) от Aegilops speltoides Tausch, (2n = 14) использовалась синтетическая геномно-замещенная форма Авродес (AABBSS). Проведено изучение 24 интрогрессивных линий мягкой пшеницы, полученных с применением формы Авродес. Отобраны устойчивые к жёлтой ржавчине линии P07-L.02, P07-L.1, P07-L.17, P07-L.43, P07-L.19, АS12-88, АS12-06, АS12-07, АS12-51, Asp81-21, Asp63-21, Asp053-21, Asp04-21, Asp022-19, Asp023-19 и Asp029-20, которые могут быть использованы в качестве новых доноров устойчивости к болезни. С помощью дифференциального окрашивания хромосом (С-окраска) и флуоресцентной in situ гибридизации (FISH) у линий идентифицирован генетический материал Ae. speltoides, переданный в форме замещения хромосомы 5S(5D) и транслокаций T5BS.5BL-5SL, T2DL.2DS-2SS, T5D, а также транслокация T1BL.1RS от Secale cereale L. В ходе работы выявлено, что линии с единичными транслокациями T1BL.1RS и T5BS.5BL-5SL были восприимчивы к жёлтой ржавчине, тогда как линии, у которых идентифицированы транслокация T2DL.2DS-2SS и замещения 5S(5D), а также линии с транслокациями T1BL.1RS, T2DL.2DS-2SS и T5D проявляли устойчивость к болезни. Предположительно, отобранные нами интрогрессивные линии, полученные с участием Авродес, могут нести новые гены или локусы устойчивости к жёлтой ржавчине.

1. Adonina I.G., Petrash N.V., Timonova E.M., Khristov Y.A., Salina E.A. Construction and study of leaf rust resistant common wheat lines with translocations of Aegilops speltoides Tausch. Russian Journal of Genetics. 2012;48(4):404-409. DOI: 10.1134/S1022795412020020

2. Adonina I.G., Timonova E.M., Salina E.A. Introgressive hybridization of common wheat: results and prospects. Russian Journal of Genetics. 2021;57(4):390-407. DOI: 10.1134/s1022795421030029

3. Badaeva E.D., Badaev N.S., Gill B.S., Filatenko A.A. Interspecific karyotype divergence in Triticum araraticum. Plant Systematics and Evolution. 1994;192(1):117-145.

4. Bedbrook J.R., Jones J., O'Dell M., Thompson R.D., Flavell R.B. A molecular description of telomeric heterochromatin in secale species. Cell. 1980;19(2):545-560. DOI: 10.1016/0092-8674(80)90529-2

5. Chen X.M., Epidemiology and control of stripe rust [Puccinia striiformis f. sp. tritici] on wheat. Canadian Journal of Plant Pathology. 2005;27:314-337. DOI: 10.1080/07060660509507230

6. Chen X.M., Penman L., Wan A.M., Cheng P. Virulence races of Puccinia striiformis f. sp. tritici in 2006 and 2007 and development of wheat stripe rust and distributions, dynamics, and evolutionary relationships of races from 2000 to 2007 in the United States. Canadian Journal of Plant Pathology. 2010;32(3):315-323. DOI: 10.1080/07060661.2010.499271

7. Давоян Р.О., Бебякина И.В. Давоян О.Р., Зинченко А.Н., Давоян Э.Р., Кравченко А.М., Зубанова Ю.С. Синтетические формы как основа для сохранения и использования генофонда диких сородичей мягкой пшеницы. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2012;16(1):44-51.

8. Давоян Р.О., Бебякина И.В., Давоян Э.Р., Миков Д.С., Бадаева Е.Д., Адонина И.Г., Салина Е.А., Зинченко А.Н., Зубанова Ю.С. Использование синтетической формы Авродес для передачи устойчивости к листовой ржавчине от Aegilops speltoides мягкой пшенице. Вавиловский журнал генетики селекции. 2017;21(6): 663-670. DOI: 10.18699/VJ17.284

9. Давоян Р.О., Бебякина И.В., Давоян Э.Р., Зубанова Ю.С., Болдаков Д.М., Миков Д.С., Бибишев В.А., Зинченко А.Н., Бадаева Е.Д. Использование синтетической формы RS5 для получения новых интрогрессивных линий мягкой пшеницы. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021;25(7):770-777. DOI: 10.18699/VJ21.088

10. Gassner G., Straib W. Die Bestimmung der biologischen Rassen des Weizengelbrostes Puccinia glumarum f. sp. tritici Schmidt Erikss. und Henn. Berlin: Arbeiten biologische Reichsanst. 1932;21:141-163.

11. Жиров Е.Г., Терновская Т.К. Геномная инженерия у пшеницы. Вестник сельскохозяйственной науки. 1984;10:58-66.

12. Гультяева Е.И., Шайдаюк Е.Л., Казарцев И.А., Аристова М.К. Структура российских популяций гриба Puccinia triticina Eriks. Вестник защиты растений. 2015;3(85):5-10.

13. Hovmøller M.S., Walter S., Bayles R.A., Hubbard A., Flath K., Sommerfeldt N., Leconte M., Czembor P., Rodriguez-Algaba J., Thach T., Hansen J.G., Lassen P., Justesen A.F., Ali S., de Vallavieille-Pope C. Replacement of the European wheat yellow rust population by new races from the center of diversity in the near-Himalayan region. Plant Pathology. 2016;65(3):402-411. DOI: 10.1111/ppa.12433

14. Jiang J., Fribe B., Gill B.S. Recent advances in alien gene transfer in wheat. Euphytica. 1993;73:199-212. DOI: 10.1007/BF00036700

15. Kerber E.R., Dyck P.L. Transfer to hexaploid wheat of linked genes for adult-plant leaf rust and seedling stem rust resistance from an amphiploid of Aegilops speltoides × Triticum monococcum. Genome. 1990;33(4):530-537. DOI: 10.1139/g90-079

16. Kokhmetova A., Sharma R., Rsaliyev S., Galymbek K., Baymagambetova K., Ziyaev Z., Morgounov A. Evaluation of Central Asian wheat germplasm for stripe rust resistance. Plant Genetic Resources. 2018;16(2):178-184. DOI: 10.1017/S1479262117000132

17. Mboup M., Bahri B., Leconte M., De Vallavieille-Pope C.; Kaltz O., Enjalbert J. Genetic structure and local adaptation of European wheat yellow rust populations: The role of temperature-specific adaptation. Evolutionary applications. 2012;5(4):341-352. DOI: 10.1111/j.1752-4571.2011.00228.x

18. Мигушова, Э.Ф., Григорьева О.Г. Устойчивость эгилопсов к бурой ржавчине. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1973;50(1):227-243.

19. Milus E.A., Kristensen K., Hovmøller M.S. Evidence for increased aggressiveness in a recent widespread strain of Puccinia striiformis f. sp. Tritici causing stripe rust of wheat. Phytopathology. 2009;99(1):89-94. DOI: 10.1094/PHYTO-99-1-0089

20. Peterson R.F., Cambell A.B., Hannah A.E. A diagrammatic scale for estimating rust intensity on leaves and stems of cereals. Canadian Journal of Research. 1948;26c:496-500. DOI: 10.1139/cjr48c-033

21. Salina E.A., Adonina I., Vatolina T., Kurata N. Comparative analysis of the composition and organization of two subtelomeric repeat families in Aegilops speltoides Tausch. and related species. Genetics. 2004;122:227-237. DOI: 10.1007/s10709-004-5602-7

22. Salina E.A., Lim Y.K., Badaeva E.D., Shcherban A.B., Adonina I.G., Amosova A.V., Samatadze T.E., Vatolina T.Yu., Zoshchuk S.A., Leitch A.A. Phylogenetic reconstruction of Aegilops section Sitopsis and the evolution of tandem repeats in the diploids and derived wheat polyploids. Genome. 2006;49:1023-1035. DOI: 10.1139/G06-050

23. Sharma-Poudyal D., Chen X.M., Wan A.M., Zhan G.M., Kang Z.S., Cao S.Q., Jin S.L., Morgounov A., Akin B., Mert Z., Shah S.J.A., Bux H., Ashraf M., Sharma R.C., Madariaga R., Puri K.D., Wellings C., Xi K.Q., Wanyera R., Manninger K., Ganzález M.I., Koyda M., Sanin S., Patzek L.J. Virulence characterization of international collections of the wheat stripe rust pathogen, Puccinia striiformis f. sp. tritici. Plant Disease. 2013;97(3):379-386. DOI: 10.1094/PDIS-01-12-0078-RE

24. Rayburn A.L., Gill B.S. Isolation of a D-genome specific repeated DNA sequence from Aegilops squarrosa. Plant Molecular Biology Reporter. 1986;4(2):102-109. DOI: 10.1007/BF02732107

25. Schneider A., Linc G., Molnár-Láng M., Graner A. Fluorescence in situ hybridization polymorphism using two repetitive DNA clones in different cultivars of wheat. Plant Breeding. 2003;122(5):396-400. DOI: 10.1046/j.1439-0523.2003.00891.x

26. Shaydayuk E.L., Gultyaeva E.I. Population studies of causative agent of wheat yellow rust in the Northwest Russia. BIO Web of Conferences. 2020;23:01006. DOI: 10.1051/bioconf/20202301006

27. Волкова Г.В., Матвеева И.П., Кудинова О.А. Вирулентность популяции возбудителя желтой ржавчины пшеницы в Северо-Кавказском регионе России. Микология и фитопатология. 2020;54;(1):33-41.

28. Wan A., Muleta K.T., Zegeye H., Hundie B., Pumphrey M., Chen X. Virulence characterization of wheat stripe rust fungus Puccinia striiformis f. sp. tritici in Ethiopia and evaluation of Ethiopian wheat germplasm for resistance to races of the pathogen from Ethiopia and the United States. Plant Disease. 2017;101(1):73-80. DOI: 10.1094/PDIS-03-16-0371-RE

29. Wang M., Chen X. Stripe Rust Resistance. In: X.M. Chen, Z.S. Kang (eds). Stripe Rust. Dordrecht: Springer; 2017. p.353-558. DOI: 10.1007/978-94-024-1111-9_5

30. Wellings C.R. Global status of stripe rust: a review of historical and current threats. Euphytica, 2011;179(1):129-141. DOI: 10.1007/s10681-011-0360-y

31. Wellings C.R. Puccinia striiformis in Australia: A review of the incursion, evolution, and adaptation of stripe rust in the period 1979–2006. Australian Journal of Agricultural Research. 2007;58(6):567-575. DOI: 10.1071/AR07130

32. Weng Y., Azhaguvel P., Devkota R.N., Rudd J.C. PCR-based markers for detection of different sources of 1AL.1RS and 1BL.1RS wheat-rye translocations in wheat background. Plant Breeding. 2007;126:482-486. DOI: 10.1111/j.1439-0523.2007.01331.x