Genetic diversity of promising accessions of spring soft wheat of russian and kazakh breeding for resistance to leaf and yellow rust

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The study was carried out to characterize the resistance to leaf and yellow rust in promising spring common wheat accessions and to assess their diversity by Lr and Yr resistance genes for searching of promising genotypes. The material included 36 new varieties and lines, 23 of them of Russian and 13 of Kazakh breeding. Juvenile resistance to leaf and yellow rust was evaluated in the laboratory using test-clones and populations differing in virulence. Resistance to leaf rust at the seedling stage was characterized by 42 % of the accessions. 20 Lr genes were identified using specific PCR markers. Thatcher isogenic lines with identifiable genes served as positive controls. Highly effective genes Lr24 (3 accessions), LrAgi2 (3), partially effective genes Lr9 (4), Lr19 (6), ineffective genes Lr1 (7), Lr3 (13), Lr10 (4), Lr26 (12) and Lr34 (4), and wheat-rye translocation 1AL.1RS with genes of resistance to leaf, stem and yellow rust were identified in spring accessions. Resistant accessions carried two or more Lr genes. According to phytopathological analysis, no highly resistant samples to all used regional populations of the yellow rust pathogen were found. When using molecular markers, no samples with highly effective genes Yr5, Yr10, Yr15, Yr17, Yr24 were detected. Ineffective Lr9 and Yr18 genes were identified in 30 % and 8 % of the lines, respectively. The analysis indicates success in breeding for resistance to leaf rust and the need for advanced breeding for resistance to yellow rust with the involvement of genetically diverse donors.

Full Text

Restricted Access

About the authors

E. I. Gultyaeva

All Russian Institute of Plant Protection

Author for correspondence.
Email: eigultyaeva@gmail.com

доктор биологических наук

Russian Federation, 196608, Cankt-Peterburg-Pushkin, sh. Podbelskogo, 3

E. L. Shaydayuk

All Russian Institute of Plant Protection

Email: eigultyaeva@gmail.com

кандидат биологических наук

Russian Federation, 196608, Cankt-Peterburg-Pushkin, sh. Podbelskogo, 3

V. V. Veselova

All Russian Institute of Plant Protection

Email: eigultyaeva@gmail.com
Russian Federation, 196608, Cankt-Peterburg-Pushkin, sh. Podbelskogo, 3

M. M. Levitin

All Russian Institute of Plant Protection

Email: eigultyaeva@gmail.com

доктор биологических наук, академик РАН

Russian Federation, 196608, Cankt-Peterburg-Pushkin, sh. Podbelskogo, 3

References

  1. Virulence characterization of Puccinia striiformis f. sp. tritici collections from six countries in 2013 to 2020 / X. Chen, M. Wang, A. Wan, et al. // Canadian Journal of Plant Pathology. 2021. Vol. 43. No. 2. P. 308–322. doi: 10.1080/07060661.2021.1958259.
  2. Левитин М. М. Распространение болезней растений в условиях глобального изменения климата // Сельскохозяйственные науки и агропромышленный комплекс на рубеже веков. 2016. С. 97–100.
  3. Генетическая защищенность сортов озимой пшеницы от ржавчинных болезней / Л. А. Беспалова, И. Б. Аблова, Ж. Н. Худокормова и др. // Рисоводство. 2019. Т. 4. № 45. С. 30–37.
  4. 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. Vol. 11. No. 4. Article 319. URL: https://www.mdpi.com/2077–0472/11/4/319 (дата обращения: 15.12.2023). doi: 10.3390/agriculture11040319.
  5. Зеленева Ю.В., Судникова В. П., Бучнева Г. Н. Иммунологическая характеристика сортов озимой мягкой пшеницы в условиях ЦЧР // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2022. № 96. С. 95–99. doi: 10.21515/1999-1703-96-95-99.
  6. Получение и характеристика линии мягкой пшеницы (Тулайковская 10×Саратовская 29) с интрогрессией хромосомы пырея Thinopyrum intermedium 6Agi2 / Ю. Н. Иванова, К. К. Розенфрид, А. И. Стасюк и др. // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021. Т. 25. Вып. 7. C. 701–712. doi: 10.18699/VJ21.080.
  7. Gultyaeva E. I., Shaydayuk E. L., Kosman E. Virulence diversity of Puccinia striiformis f. sp. tritici in common wheat in Russian Regions in 2019–2021 // Agriculture. 2022 V. 12 No. 11. Article 1957. URL: https://www.mdpi.com/2077–0472/12/11/1957 (дата обращения: 15.12.2023). doi: 10.3390/agriculture12111957.
  8. Шаманин В. П., Потоцкая И. В., Кузьмин О. Г. Скрининг сортов яровой мягкой пшеницы питомника КАСИБ к бурой и стеблевой ржавчине в условиях Западной Сибири // Вестник Казанского ГАУ. 2017. Т. 4. № 46. С. 61–66. doi: 10.12737/article_5a5f06807861a9.60475518.
  9. Агеева Е. В., Капко Т. Н., Советов В. В. Изучение устойчивости к некоторым заболеваниям сортов и линий яровой пшеницы питомника КАСИБ-22 // Письма в Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023. Т. 9. Вып. 1. С. 21–29. doi: 18699/LettersVJ-2023-9-04.
  10. Оценка коллекции сортов сети КАСИБ в условиях южной лесостепи Западной Сибири / В. Е. Пожерукова, В. П. Шаманин, М. С. Гладких и др. // Вестник Омского государственного аграрного университета. 2019. Т. 1. № 33. С. 30–37.
  11. Гультяева Е. И., Шайдаюк Е. Л., Рсалиев А. С. Идентификация генов устойчивости к бурой ржавчине у образцов яровой мягкой пшеницы российской и казахстанской селекции // Вестник защиты растений. 2019. № 3. С. 41–49. doi: 10.31993/2308-6459-2019-3(101)-41-49.
  12. Gultyaeva E. I., Shaydayuk E. L. Resistance of modern Russian winter wheat cultivars to yellow rust // Plants. 2023. Vol. 12. No. 19. Article 3471. URL: https://www.mdpi.com/2223–7747/12/19/3471 (дата обращения: 15.12.2023). doi: 10.3390/plants12193471.
  13. McIntosh R. A., Wellings C. R., Park R. F. Wheat rusts. An atlas of resistance genes. CSIRO Australia: Kluwer Acad. Publ., Dordrecht, the Netherlands, 1995. 213 p.
  14. Mas Wheat. URL: https://maswheat.ucdavis.edu/ (дата обращения 20.02.2024).
  15. Rani R., Singh R., Yadav N. R. Evaluating stripe rust resistance in Indian wheat genotypes and breeding lines using molecular markers // Comptes Rendus Biol. 2019. Vol. 342. P. 154–174. doi: 10.1016/j.crvi.2019.04.002.
  16. Chawla V. Genetic diversity of bread wheat genotypes (Triticum aestivum L.) revealed by microsatellite SSR markers for leaf and stripe rust resistance // J. Pharmacogn. Phytochem. 2019. Vol. 8. P. 86–93.
  17. Фенотипическая изменчивость селекционных линий мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) по элементам структуры урожая в экологических условиях Западной Сибири и Татарстана / А. И. Стасюк, И. Н. Леонова, М. Л. Пономарева и др. // Сельскохозяйственная биология. 2021. Т. 56. № 1. С. 78–91. doi: 10.15389/agrobiology.2021.1.78rus.
  18. Характеристики сортов растений, впервые включенных в 2023 году в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию: официальное издание. М: ФГБНУ «Росинформагротех»;2023. 326 с.
  19. Kokhmetova A., Rsaliyev Sh., Atishova M., et al. Evaluation of wheat germplasm for resistance to leaf rust (Puccinia triticina) and identification the sources of Lr-resistance genes using molecular markers // Plants. 2021. Vol. 10. No. 7. Article 1484. URL: https://www.mdpi.com/2223–7747/10/7/1484 (Дата обращения 15.12.2023). doi: 10.3390/ plants10071484.
  20. Postulation of Yr resistance genes to stripe rust in 12 commercial wheat cultivars of Russian breeding / I. Matveeva, G. Volkova, Y. Kim, et al. // Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture. 2023. Vol. 15. No. 4. P. 158–179. doi: 10.12731/2658-6649-2023-15-4-158-179.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig.1

Download (539KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».