Андрей В. Алабушев

1 Федерална държавна бюджетна научна институция „Център за селскостопански изследвания„ Донской “(FSBSI„ ARC „Донской“), 347740 Зерноград, Ростовска област, Русия

колекция

Наталия Н. Вожжова

2 Лаборатория за размножаване на маркери FSBSI „ARC“ Донской ”, 347740 Зерноград, Ростовска област, Русия

Натия Т. Купрейшвили

2 Лаборатория по размножаване на маркери FSBSI “ARC“ Донской ”, 347740 Зерноград, Ростовска област, Русия

Николай В. Шишкин

3 Лаборатория за имунитет и защита на растенията FSBSI “ARC“ Донской ”, 347740 Зерноград, Ростовска област, Русия

Дмитрий М. Марченко

4 Отдел за зимно развъждане на пшеница и семепроизводство FSBSI „ARC“ Донской ”, 347740 Зерноград, Ростовска област, Русия

Елена В. Йонова

5 Лаборатория по физиология на растенията FSBSI “ARC“ Донской ”, 347740 Зерноград, Ростовска област, Русия

Свързани данни

Резюме

Потенциалът за висок добив на зимните пшенични плодове не може да бъде реализиран поради болестно налягане при полеви условия. Една от най-вредните сред подобни болести е ръждата на стъблата, поради което непрекъснатото търсене на източници на устойчивост и разработването на нови сортове, устойчиви на ръжда на стъблото е от голямо значение. Това проучване се занимава с идентифицирането на гените за устойчивост на ръжда в колекция от зимни пшенични култури, отглеждани в Южна Русия. Този генофонд все още не е проучен. Общо 620 проби от зимна мека пшеница от различни екологични и географски зони са тествани при полеви условия. За да се идентифицират специфичните гени или алели, отговорни за резистентността, всички проби са генотипирани с помощта на PCR. В резултат на това бяха идентифицирани групите на резистентни проби, носещи гените Sr2, Sr31, Sr38 и Sr44 в различни комбинации. По-голямата част от устойчивостта на ръжда на стъблото се осигурява от присъствието на ефективния ген Sr44. Тази информация може да се използва в бъдещата развъдна дейност за устойчивост на ръжда на стъблата.

1. Въведение

Зимната пшеница е един от основните източници на храна за населението в повечето страни по света [1]. Необходимо е да се получат стабилни и високи добиви на зърно, за да се осигури на населението храна. Разработените от животновъдите сортове имат висок производствен потенциал, който не може да бъде реализиран напълно поради болести по културите [2].

Едно от най-вредните заболявания на зимната пшеница е ръждата на стъблото (Puccinia graminis f. Sp. Tritici). Болестта се появява след цъфтежа върху стъблата и обвивките на листата, под формата на ръждиво-кафява продълговата прахообразна форма с пурпури урединиоспори, които се сливат под формата на кафяви ивици и разкъсване на епидермиса. Това заболяване може да намали добивите на зимна пшеница с до 80% [3]. Появата на ръжда Ug99 през 1999 г. [4], която преодолява устойчивостта на ръжда на много сортове [5], наложи спешно намиране на източници на устойчивост и идентифициране на нови сортове зимна пшеница с тези гени.

Гените за устойчивост на ръжда на стъблото, използвани най-често в световното размножаване, са Sr31 (разположени в транслокацията с Lr26, Yr9 и Pm8) и Sr38 (свързани с гена за устойчивост на растенията на възрастни към ръждата на листа Lr37 и Yr17) [6]. В момента Ug99 преодолява тяхната съпротива. Според Terefe [7] е имало вирулентност към основните гени за устойчивост на ръжда на стволови сърдечни, Sr5, Sr6, Sr9e и Sr38 от расата TTKSF, което е една от разновидностите на силно вирулентната раса Ug99. Тази раса е открита в Африка и именно Boshoff за първи път съобщава за изолация на стволови ръжди, вирулентни към Sr38 [8].

Сибикеев [9] съобщава за откриването на изолати на стволови ръжди, преодоляващи устойчивостта на гена Sr31 в централната нечерноземна зона на Русия през 2012 и 2013 г. Въпреки това, гените Sr31 и Sr38 продължават да оказват устойчивост на местните расови стъблови ръжди в някои региони на света [10,11,12]. В Китай гените Sr38 и Sr44 и тяхната комбинация с гените Sr25 и Sr2 се оказаха ефективни гени за устойчивост на ръжда при стволови [13]. Гените Sr38, Sr26 и Sr36 остават ефективни срещу индийската раса от стъблена ръжда [11]. В южната част на Русия, в Южния федерален окръг, ген Sr31 поддържа своята ефективност [14,15].

Гените Sr2 и Sr44 принадлежат към групата на ефективните гени, резистентни към расата Ug99 и другите нейни фенотипове [16]. Генът Sr2 осигурява частична, но дълготрайна устойчивост на ръжда на стъблото за повече от 50 години [17,18]. Генът е неспецифичен и ефективен срещу много изолати Puccinia graminis tritici във всички региони на отглеждане на пшеница по света. [19]. Генът на устойчивостта на ръжда на стъблото Sr44 е устойчив на сложната раса Ug99, а именно TTKSK, TTSKT и TTTSK [20].

Преди това не сме изследвали генотипите на пробите от устойчива зимна мека пшеница, събрани в нашия изследователски център. Целта на нашата работа беше да идентифицираме източниците на гени на устойчивост на ръжда на стъблата в пробите за събиране на мека пшеница през зимата на Федералната държавна бюджетна научна институция „Център за селскостопански изследвания„ Донской “(FSBSI„ ARC „Donskoy“) за по-нататъшното им използване при отглеждане.

2. Резултати

PCR анализът показва голямо разнообразие от проби според наличието на изследваните гени за устойчивост на ръжда на стволови. За PCR анализ използвахме всички 620 линии.

Фигура 1 показва фрагменти от електрофореграми за анализ на гените Sr2 (Фигура 1 а), Sr31 (Фигура 1 b) и Sr38 (Фигура 1 c), съответно.