Идентификация генов вирулентности возбудителя септориоза Zimoseptoria tritici на территории России

Исследования проводили с целью определения частоты встречаемости генов вирулентности возбудителя септориоза пшеницыZ.triticiи оценки эффективностиStb-генов устойчивости против региональных популяций этого вида септории. Работу выполняли в 2009–2022 гг. В опытах использовали 8 сортов пшеницы с известными генами устойчивости: Bulgaria 88 (Stb1), Veranopolis (Stb2), Israel 493 (Stb3), Tadinia (Stb4), CS/Synthetic 7D (Stb5), Flame (Stb6), Estanzuela Federal (Stb7) и W7984 (Stb8). Всего протестировано 412 моноспоровых изолятов Z. tritici, выделенных в 23 областях 8 регионов РФ: Северо-Кавказского, Центрально-Черноземного, Центрального, Поволжского, Северо-Западного, Волго-Вятского, Западно-Сибирского и Калининградской области. Эксперименты проводили в камерах искусственного климата и в теплице на растениях в фазе всходов. Наибольшую вирулентность изолятов Z. tritici отмечали к сортам, несущим гены Stb1, Stb2, Stb5 и Stb7, особенно в Северо-Кавказском, Центрально-Черноземном, Поволжском регионах и в Калининградской области. К сортам, несущим гены Stb3, Stb6 и Stb8, вирулентных изолятов практически не наблюдали. Изоляты с широким спектром генов вирулентности, вирулентные для более чем 3 сортов, преобладали в популяции Z. tritici из Калининградской области, составляя 55,6 %. В Северо-Кавказском, Центрально-Черноземном и Поволжском регионах широко вирулентные изоляты встречались с частотой 16,7…23,3 %. В Центральном, Северо-Западном и Волго-Вятском регионах величина этого показателя составляла 5,9…10 %, в Западно-Сибирском регионе широко вирулентные изоляты отсутствовали. На сегодняшний день для использования в селекционно-генетических программах по созданию форм устойчивых к септориозной листовой пятнистости могут быть рекомендованы гены Stb3, Stb6 и Stb8, как высоко эффективные против Z. tritici на территории РФ. Гены Stb1, Stb2 и Stb 4 эффективны только против отдельных региональных популяций Z. tritici. Гены Stb5 и Stb7 оказались неэффективными.

1. Fones H., Gurr S. The impact of Septoria tritici blotch disease on wheat: An EU perspective // Fungal Genetics and Biology. 2015. No. 79. P. 3–7.

2. Кононенко О. С., Шишкин Н. В., Дерова Т. Г. Септориоз озимой пшеницы (Zimoseptoria tritici) (Обзор литературы) // Зерновое хозяйство России. 2021. № 6 (78). С. 104–108. doi: 10.31367/2079-8725-2021-78-6-104-108.

3. Санин С. С. Фитосанитарная экспертиза зернового поля и принятие решений по опрыскиванию пшеницы фунгицидами. Теория и практические рекомендации // Приложение к журналу «Защита и карантин растений». 2016. № 5. 88 с.

4. Linde C. C., Zhan J., McDonald B. A. Population structure of Mycosphaerella graminicola: from lesions to continents // Phytopathology. 2002. Vol. 92. No. 9. P. 946–955.

5. Detection of virulence to Septoria tritici blotch (STB) resistance conferred by the winter wheat cultivar Cougar in the Irish Zymoseptoria tritici population and potential implications for STB control / S. Kildea, L. Sheppard, M. Cucak, et al. // Plant Pathology. 2021. Vol. 70. P. 2137–2147. doi: 10.1111/ppa.13432.

6. Санина А. А. Физиологическая специализация S. tritici Rob. et Desm. // Микология и фитопатология. 1991. Т. 25. Вып. 4. С. 338–341.

7. A gene-for-gene relationship between wheat and Mycosphaerella graminicola, the Septoria tritici blotch pathogen / P. A. Brading, E. C. P. Verstappen, G. H. J. Kema, et al. // Phytopathology. 2002. No. 92. P. 439–445.

8. Genome-wide association study for septoria tritici blotch resistance reveals the occurrence and distribution of Stb6 in a historic Swiss landrace collection / A. Dutta, D. Croll, B. A. McDonald, et al. // Euphytica. 2021. Vol. 217. Article 108. URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s10681-021-02843-7 (дата обращения: 01.02.2024). doi: 10.1007/s10681-021-02843-7.

9. Бакулина А. В., Харина А. В., Широких А. А. Септориоз листьев и колоса пшеницы: генетический контроль устойчивости хозяина (обзор) // Теоретическая и прикладная экология. 2020. № 2. С. 26–35. doi: 10.25750/1995-4301-2020-2-026-035.

10. Скрининг Stb генов устойчивости к септориозу у сортов мягкой пшеницы / Н. В. Новоселова, А. В. Харина, Е.А. Бессолицына и др. // Зерновое хозяйство России. 2023. Т. 15. № 2. С. 57–62. doi: 10.31367/2079-8725-2023-85-2-57-62.

11. Genetics of resistance to Zymoseptoria tritici and application to wheat breeding / K. M. Brown, L. Chartrain, P. Lasserre-Zuber, et al. // Fungal Genetics and Biology. 2015. Vol. 79. P. 33–41. doi: 10.1016/j.fgb.2015.04.017.

12. Ghaffary M. T., Chawade A., Singh P. K. Practical breeding strategies to improve resistance to Septoria tritici blotch of wheat Seyed // Euphytica. 2018. Vol. 214. Article 122. URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s10681-018-2205-4 (дата обращения: 31.01.2024). doi: 10.1007/s10681-018-2205-4.

13. QTL mapping and transcriptome analysis to identify differentially expressed genes induced by Septoria tritici blotch disease of wheat / F. Odilbekov, X. He, R. Armoniene, et al. // Agronomy. 2019. Vol. 9. Article 510. URL: https://www.mdpi.com/2073-4395/9/9/510 (дата обращения: 31.01.2024). doi: 10.3390/agronomy9090510.

14. Пахолкова Е. В., Сальникова Н. Н., Куркова Н. А. Генетическая структура региональных популяций Mycosphaerella graminicola (Septoria tritici) – возбудителя септориоза пшеницы // Сельскохозяйственная биология. 2016. Т. 51. № 5. С. 722–730. doi: 10.15389/agrobiology.2016.5.722rus.

15. Коломиец Т. М., Пахолкова Е. В., Дубовая Л. П. Отбор исходного материала для создания сортов пшеницы с длительной устойчивостью к септориозу. Методические рекомендации. М.: Печатный город, 2017. 56 с.

16. Санина А. А., Анциферова Л. В. Способы выделения и хранения возбудителей септориоза пшеницы // Микология и фитопатология. 1989. Т. 23. № 2. С. 172–175.