DETECTION OF CARRIERS OF RESISTANCE GENES TO LEAF RUST USING MOLECULAR GENETIC ANALYSIS IN VARIETIES OF SOFT AND DURUM WHEAT
DOI:
https://doi.org/10.26577/eb.2022.v92.i3.07Keywords:
мягкая и твердая пшеница, устойчивость, Lr-гены, STS, SSR, бурая ржавчинаAbstract
Brown or leaf rust is one of the devastating wheat diseases, caused by the fungus Puccinia triticina, which can lead to crop losses and also to deterioration of grain quality. The brown rust resistance of soft and durum wheat is a prerequisite for consistently high yields. Eleven samples (of local and Russian selection) were used as a research material. In order to study wheat resistance to leaf rust, seven genes were selected – Lr9, Lr10, Lr14, Lr22a, Lr28, Lr34, and Lr67. Based on the results of the molecular screening, it was found that both soft and durum wheat varieties have Lr10, Lr22a, Lr34 and Lr67 genes in their genomes and are carriers of both effective and ineffective resistance genes. The marker linked to the Lr9 gene was identified only in the control sample Novosibirskaya 29, which indicates the absence of this gene in durum wheat materials. Even so durum wheat samples are protected by genes Lr10, Lr14 and highly efficient gene Lr28. Wheat varieties in which resistance genes have been amplified can be pyramidized with other resistance genes and successfully used in appropriate breeding programs.
References
Койшыбаев М. Болезни пшеницы / Койшыбаев М. – ФАО, Анкара, 2018. – 394 с.
Гриднева Е.Е. Современные тенденции развития рынка пшеницы в Республике Казахстан / Гриднева Е.Е., Калиакпарова Г.Ш., Гусева О.С. // Проблемы агрорынка. – 2018. – 2. – С. 148-154.
Агапова В.Д. Эффективность ювенильных генов устойчивости к возбудителю бурой ржавчины озимой пшеницы в фазу проростков в условиях юга России / Агапова В.Д., Ваганова О.Ф., Волкова Г.В. // Международный научно-исследовательский журнал. – 2020. – № 8 (98) Часть 1. – С. 163-167.
Koishybayev M.K. Genetic study of wheat resistance to leaf rust / Koishybayev M.K., Zhanarbekova A.B., Kokhmetova A.V., Rsaliev Sh.S. // Bulletin of NAS RK. – 2010. – 6. – С. 10-15.
Койшыбаев М. Особенности распространения особо опасных болезней пшеницы в Казахстане, устойчивость сортов и внутривидовое разнообразие патогенов / Койшыбаев М. // Иммуногенетическая защита сельскохозяйственных культур от болезней. Теория и практика. – М., Большие Вяземы, 2012. – С.118-126.
McIntosh, R.A.; Dubcovsky, J.; Rogers, J.M.; Xia, X.; Raupp, W.J. Catalogue of gene symbols for wheat: 2020 supplement. Annu. Wheat Newsl. 2020, 66, 109–128
Dinh H.X. Molecular genetics of leaf rust resistance in wheat and barley / Dinh H.X., Singh D., Periyannan S., Park R.F., Pourkheirandish M. // Theor. Appl. Genet. – 2020. – 133(7). – P. 2035-2050. https://doi.org/10.1007/s00122-020-03570-8.
Odintsova I.G. Grain Cultivars with Known Disease Resistance Genes in VIR Catalogue of theWorld Collection / Odintsova I.G., Makarova N.A., Krupnov V.A. – Leningrad, 1988. – Р. 12–21.
Manninger K. Effective Resistance Genes as Sources of Resistance Against Hungarian Wheat Rust / Manninger K. // Czech J.Genet. Plant Breed. – 2002. – vol. 38, no. 3-4. – Р. 153-154.
Kthiri D. Mapping of Genetic Loci Conferring Resistance to Leaf Rust From Three Globally Resistant Durum Wheat Sources / Kthiri D., Loladze A., N’Diaye A., Nilsen K.T., Walkowiak S., Dreisigacker S., Ammar K., Pozniak C.J. // Front. Plant Sci. – 2019. – 10:1247. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01247.
Тырышкин Л.Г. Индукция экспрессии генов устойчивости взрослых растений к листовой ржавчине у проростков пшеницы / Тырышкин Л.Г., Курбанова П.М. // Микология и фитопатология. – 2009. – 43(1). – С. 75-80.
Бабкенова С.А. Мониторинг структуры популяции бурой ржавчины в Акмолинской области / Бабкенова С.А. / Генофонд и селекция. – 2013. – 1. – P. 39–47.
Gultyaeva E.I. Virulence of Puccinia triticina on Triticum and Aegilops species / Gultyaeva E.I., Shaydayuk E.L., Goncharov N.P., Аkhmetova A., Abdullaev K.M., Belousova M.H., Kosman E. // Australas. Plant Pathol. – 2016. – 45 (2). – P. 155-163. https://doi.org/10.1007/s13313-016-0395-6.
Гультяева Е.И. Генетическая структура популяций Puccinia triticina в России и её изменчивость под влиянием растения-хозяина / Гультяева Е.И. / Диссерт. ВАК РФ 03.02.12. – 2018.
Тюнин В.А. К 80-летию селекции яровой мягкой пшеницы в Челябинском НИИ сельского хозяйства. Достижения и основные пути развития аграрной науки Южного Урала / Тюнин В.А., Шрейдер Е.Р., Бондаренко Н.П. // Сборник научных трудов, Челябинск – 2017. – С. 133–139.
Kokhmetova A. Identification of Leaf Rust Resistance Genes in Wheat Cultivars Produced in Kazakhstan / Kokhmetova A., Madenova A., Kampitova G., Urazaliev R., Yessimbekova M., Morgounov A., Purnhauser L. // Cereal Res. Commun. – 2016. – Vol.44. – Р. 240–250. https://doi.org/10.1556/0806.43.2015.056.
Herrera-Foessel S.A. Identification and molecular characterization of leaf rust resistance gene Lr14a in durum wheat / Herrera-Foessel S.A., Singh R.P., Huerta-Espino J., William H.M., Garcia V., Djurle A., Yuen J. // J Plant Dis. – Vol. 92, No. 3. – 2008. – Р. 469–473. https://doi.org/10.1094/PDIS-92-3-0469.
Kumar A.A. Effect of the leaf rust resistance gene Lr28 on grain yield and bread making quality of wheat / A.A. Kumar, P. Raghavaiah // Plant Breed. – 2004. – Vol. 123. – P. 35–38. https://doi.org/10.1046/j.1439-0523.2003.00937.x.
Шишкин Н.В. Эффективность генов устойчивости пшеницы к бурой ржавчине в условиях Ростовской области / Н.В. Шишкин, Т.Г. Дерова, Е.И. Гультяева, Е.Л. Шайдаюк // Зерновое хозяйство России. – 2019. – С. 69–73
Kadkhodaei M. Identification of the leaf rust resistance genes Lr9, Lr26, Lr28, Lr34, and Lr35 in a collection of Iranian wheat genotypes using STS and SCAR markers / Kadkhodaei M., Dadkhodaie A. Assad M.T., Heidari B., Mostowfizadeh-Ghalamfarsa R. // J Crop Sci Biotechnol. – 2012. – 15(4). –
Р. 267–274. https://doi.org/10.1007/s12892-012-0035-9.
Schachermayr G. Molecular markers for the detection of the wheat leaf rust resistance gene Lr10 in diverse genetic backgrounds / Schachermayr G., Feuillet C., Keller B. // Mol. Breed. – 1997. – Vol. 3. – P. 65–74. https://doi.org/10.1023/A:1009619905909.
Singh P. Early Cambrian Trail Archaeonassa from the Sankholi Formation (Tal Group), Nigali Dhar Syncline (Sirmur District), Himachal Pradesh / Singh P., Bhargava O.N., Chaubey R.S., Kishore N., Prasad S.K. // J Geol Soc India. – 2015. – Vol. 85. – P.717–721.
Liu J.Q. Genetics of Stem Rust Resistance in Wheat Cvs. Pasqua and AC Taber / Liu J.Q., Kolmer J.A. // Phytopathol. – 1998. – 88 (2). – P. 171-176. doi: 10.1094/PHYTO.1998.88.2.171.
Dyck P.L. Aneuploid analysis of a gene for leaf rust resistance derived from the common wheat cultivar / Dyck P.L., Kerber E.R. // Can J Genet Cytol. – 1981. -Vol. 23. – P. 405–409. https://doi.org/10.1139/g81-043.
Урбанович О.Ю. Определение генов устойчивости к бурой ржавчине в сортах пшеницы с использованием молекулярных маркеров / Урбанович О.Ю., Малышев С.В., Долматович Т.В., Картель Н.А. // Генетика. – 2006. – Т. 42. – №5. – С. 675–685.
