Разнообразие голозерных образцов ячменя из коллекции ВИР по устойчивости к мучнистой росе в условиях Северо-Западного региона Российской Федерации

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Актуальность. Ячмень — важная зерновая культура, отличающаяся высокой адаптивностью к различным условиям выращивания. В последние годы пристальное внимание уделяется голозерному ячменю, который по сравнению с пленчатым требует меньших затрат на механизированную переработку и обладает рядом биохимических преимуществ. В то же время он сильнее подвержен влиянию патогенов, что приводит к снижению урожайности и качества зерна. К наиболее вредоносным болезням ячменя относится мучнистая роса, возбудитель — Blumeria graminis (DC.) Golovin ex Speer f. sp. hordei Marchal. Поиск новых перспективных источников устойчивости к мучнистой росе необходим для селекции ячменя.

Цель — изучение устойчивости к мучнистой росе голозерных образцов ярового ячменя из мировой коллекции ВИР и выявление перспективных источников по хозяйственно ценным признакам.

Материалы и методы. В полевых и лабораторных условиях исследовали 271 образец голозерного ячменя по устойчивости к мучнистой росе, полеганию, продолжительности вегетационного периода и урожайности. Изучение образцов ячменя в поле проводили с использованием «Методических указаний по изучению и сохранению мировой коллекции ячменя и овса». Инокулюм для лабораторной работы был представлен северо-западной популяцией B. graminis. Тип реакции на заражение в лаборатории оценивали с помощью шкалы E.B. Mains, S.M. Dietz, где 0 — иммунный, 4 — высоко восприимчивый. Высокоэффективный аллель mlo11 идентифицировали с помощью ПЦР.

Результаты. Показано разнообразие ячменя по устойчивости к B. graminis. Устойчивыми на естественном фоне оказались 16 образцов, преимущественно из Европы, а также местные формы из Эфиопии, Японии и Индии. По результатам оценки на ювенильной стадии выявлены один высокоустойчивый образец к-31058 и пять умеренно устойчивых к-20923, к-25801, к-27165, к-29911, к-30231. Среди голозерных форм на всех стадиях развития растений устойчивостью отличались к-20923 из Германии и к-29911 из Польши. Аллель mlo11 был обнаружен у сорта Arabische к-20923 и гетерогенных по устойчивости к патогену образцов к-20921, к-25793, к-27080, к-29440, к-29820.

Выводы. В результате выполненной работы выделены источники устойчивости к мучнистой росе с комплексом хозяйственно ценных признаков, которые могут быть успешно использованы для создания новых сортов голозерного ячменя.

Об авторах

Ксения Андреевна Лукина

Федеральный исследовательский центр «Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова»

Автор, ответственный за переписку.
Email: k.lukina@vir.nw.ru
ORCID iD: 0000-0001-5477-8684
SPIN-код: 7294-7603
Россия, Санкт-Петербург

Ренат Абдуллаевич Абдуллаев

Федеральный исследовательский центр «Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова»

Email: abdullaev.1988@list.ru
ORCID iD: 0000-0003-1021-7951
SPIN-код: 3377-2241
Scopus Author ID: 57211915135

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Наталья Владимировна Алпатьева

Федеральный исследовательский центр «Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова»

Email: alpatievanatalia@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5531-2728
SPIN-код: 9882-0850

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Игорь Градиславович Лоскутов

Федеральный исследовательский центр «Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова»

Email: i.loskutov@vir.nw.ru
ORCID iD: 0000-0002-9250-7225
SPIN-код: 2715-2082
Scopus Author ID: 8619012600
ResearcherId: D-5238-2013

д-р биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Ольга Николаевна Ковалева

Федеральный исследовательский центр «Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова»

Email: o.kovaleva@vir.nw.ru
ORCID iD: 0000-0002-3990-6526
SPIN-код: 6676-5316

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Лукьянова М.В., Трофимовская А.Я., Гудкова Г.Н., и др. Культурная флора СССР. Т. II, ч. 2. Ячмень. Ленинград: Агропромиздат, 1990.
  2. Филиппов Е.Г., Дорошенко Э.С. Голозерный ячмень: состояние изученности и перспективы использования (обзор литературы) // Зерновое хозяйство России. 2015. № 4. С. 8–12. EDN: UHLCOP
  3. Министерство сельского хозяйства РФ, ФГБУ «Государственная комиссия Российской Федерации по испытанию и охране селекционных достижений». Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. «Сорта растений» (официальное издание). Москва: ФГБНУ «Росинформагротех», 2023.
  4. Kusch S., Panstruga R. mlo-Based resistance: an apparently universal «weapon» to defeat powdery mildew disease // Mol Plant Microbe Interact. 2017. Vol. 30, N 3. P. 179–189. doi: 10.1094/MPMI-12-16-0255-CR
  5. Tratwal A., Bocianowski J. Blumeria graminis f. sp. hordei virulence frequency and the powdery mildew incidence on spring barley in the Wielkopolska province // J Plant Protect Res. 2014. Vol. 54, N 1. P. 28–35. doi: 10.2478/jppr-2014-0005
  6. Kauppi K., Rajala A., Huusela E., et al. Impact of pests on cereal grain and nutrient yield in boreal growing conditions // Agronomy. 2021. Vol. 11, N 3. ID 592. doi: 10.3390/agronomy11030592
  7. Wei F., Gobelman-Werner K., Morroll S.M., et al. The Mla (powdery mildew) resistance cluster is associated with three NBS-LRR gene families and suppressed recombination within a 240-kb DNA interval on chromosome 5S (1HS) of barley // Genetics. 1999. Vol. 153, N 4. P. 1929–1948. doi: 10.1093/genetics/153.4.1929
  8. Jørgensen I.H. Discovery characterization and exploitation of Mlo powdery mildew resistance in barley // Euphytica. 1992. Vol. 63, N1–2. P. 141–152. doi: 10.1007/BF00023919
  9. Schonfeld M., Ragni A., Fischbeck G., Jahoor A. RFLP mapping of three new loci for resistance genes to powdery mildew (Erysiphe graminis f. sp. hordei) in barley // Theor Appl Genet. 1996. Vol. 93, N 1-2. P. 48–56. doi: 10.1007/s001220050246
  10. Абдуллаев Р.А., Лебедева Т.В., Алпатьева Н.В., и др. Устойчивость образцов ячменя из Дагестана к мучнистой росе // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021. Т. 25, № 5. С. 528–533. EDN: JMOBOO doi: 10.18699/VJ21.059
  11. Радченко Е.Е., Абдуллаев Р.А., Анисимова И.Н. Генетическое разнообразие зерновых культур по устойчивости к мучнистой росе // Экологическая генетика. 2020. Т. 18, № 1. С. 59–78. EDN: DPGVZR doi: 10.17816/ecogen14530
  12. Dreiseitl A. Genes for resistance to powdery mildew in European barley cultivars registered in the Czech Republic from 2011 to 2015 // Plant Breed. 2017. Vol. 136, N 3. P. 351–356. doi: 10.1111/pbr.12471
  13. Baker S.J., Newton A.C., Gurr S.J. Cellular characteristics of temporary partial breakdown of mlo-resistance in barley to powdery mildew // Physiol Mol Plant Pathol. 2000. Vol. 56, N 1. P. 1–11. doi: 10.1006/pmpp.1999.0242
  14. Лоскутов И.Г., Ковалева О.Н., Блинова Е.В. Методические указания по изучению и сохранению мировой коллекции ячменя и овса. Санкт-Петербург: ВИР, 2012.
  15. Абдуллаев Р.А., Баташева Б.А., Алпатьева Н.В., и др. Устойчивость допущенных к использованию в России сортов ячменя к вредным организмам и токсичным ионам алюминия // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020. Т. 181, № 3. С. 120–127. EDN: COHCJU doi: 10.30901/2227-8834-2020-3-120-127
  16. Mains E.B., Dietz S.M. Physiologic forms of Barley mildew, Erysiphe graminis hordei // Phytopathology. 1930. Vol. 20, N 3. P. 229–239.
  17. Дорохов Д.Б., Клоке Э. Быстрая и экономичная технология RAPD анализа растительных геномов // Генетика. 1997. T. 33, № 4. C. 443–450. EDN: MOXWJJ
  18. Piffanelli P., Ramsay L., Waugh R., et al. A barley cultivation-associated polymorphism conveys resistance to powdery mildew // Nature. 2004. Vol. 430, N 7002. P. 887–891. doi: 10.1038/ nature02781
  19. Lukina K.A., Porotnikov I.V., Antonov O.Y., Kovaleva O.N. Determination of the Allelic composition of the sdw1/denso (HvGA20ox2), uzu1 (HvBRI1) and ari-e (HvDep1) genes in spring barley accessions from the VIR collection // Plants. 2024. Vol. 13, N 3. ID 376. doi: 10.3390/plants13030376
  20. Dreiseitl A. Mlo-Mediated broad-spectrum and durable resistance against powdery mildews and its current and future applications // Plants. 2024. Vol. 13, N 1. ID 138. doi: 10.3390/ plants13010138
  21. Jørgensen J.H., Mortensen K. Primary infection by Erysiphe graminis f. sp. hordei of barley mutants with resistance genes in the ml-o locus // Phytopathology. 1977. Vol. 67. P. 678–685. doi: 10.1094/Phyto-67-678
  22. Freialdenhoven A., Peterhansel C., Kurth J., et al. Identification of genes required for the function of non-race-specific mlo resistance to powdery mildew in barley // Plant Cell. 1996. Vol. 8, N 1. P. 5–14. doi: 10.1105/tpc.8.1.5
  23. Newton A.C., Young I.M. Temporary partial breakdown of Mlo-resistance in spring barley by the sudden relief of soil water stress // Plant Pathol. 1996. Vol. 45, N 5. P. 973–977. doi: 10.1111/j.1365-3059.1996.tb02908.x
  24. Baker S.J., Newton A.C., Crabb D., et al. Temporary partial breakdown of mlo-resistance in spring barley by sudden relief of soil water-stress under field conditions: The effects of genetic background and mlo allele // Plant Pathol. 1998. Vol. 47, N 4. P. 401–410. doi: 10.1046/j.1365-3059.1998.00261.x
  25. Орлов А.А. Ячмени Абиссинии и Эритреи // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1929. Т. 20. C. 283–345.
  26. Berhane L., Semeane Y.F., Gebre H., et al. Exploiting the diversity of barley landraces in Ethiopia // Genet Res Crop Evol. 1997. Vol. 44. P. 109–116. doi: 10.1023/A:1008644901982

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Симптомы мучнистой росы на голозерном ячмене в полевых условиях в фазе молочной спелости зерна (a) и в фазе проростков в лаборатории (b)

Скачать (388KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Идентификация аллельного состава аллеля mlo11 с использованием маркеров ADUP7 и Mlo6 (a), Mlo6 и Mlo10 (b). Цифрами обозначены образцы ячменя: 1 — к-31494; 2 — к-20923; 3 — к-31332 контроль; 4 — к-31488; 5 — к-31540; 6 — к-31380; 7 — к-20921; 8 — к-29440; 9 — к-25873; 10 — к-29719; 11 — к-25793; 12 — к-25872; 13 — к-19483; 14 — к-29820; 15 — к-31367; 16 — к-29820. М — маркер молекулярного веса 3000 (a) и 1000 (b) п. о.

Скачать (182KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


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».