<<<  Назад

2023 год, № 106

УДК: 631.527.21:633.111
ГРНТИ: 68.35.03

СОЗДАНИЕ ДОНОРОВ УСТОЙЧИВОСТИ К ЛИСТОВОЙ РЖАВЧИНЕ ПШЕНИЦЫ ПУТЕМ ПИРАМИДИРОВАНИЯ ГЕНОВ ДЛЯ УСЛОВИЙ ЦРНЗ

Создание сортов пшеницы с полигенной устойчивостью получило название «пирамидирование генов». Этот трудоемкий и длительный процесс в настоящее время существенно упрощается, благодаря разработке молекулярных маркеров, позволяющих относительно быстро идентифицировать наличие целевого гена. В данной статье представлен этап работы по получению дигенных доноров устойчивости к бурой ржавчине на кафедре генетики, селекции и семеноводства РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева. Идентификацию искомых генотипов проводили посредством молекулярных маркеров во Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственной биотехнологии. Целью данной работы являлось получение генотипов яровой пшеницы на базе сорта Иволга, содержащих по 2 гена устойчивости к бурой ржавчине пшеницы, в условиях Центрального района Нечерноземной зоны. Актуальные для зоны гены были выявлены по литературным источникам (Lr 9, Lr 11, Lr 12, Lr 13, Lr 15, Lr 19, Lr 24, Lr 25, Lr 28, Lr 29, Lr 37, Lr 38, Lr 44, Lr 45). Донорами генов были изогенные линии сорта Thatcher с разными генами Lr. Условием совмещения генов являлось их независимое наследование. Оценку устойчивости линий к болезни проводили по методике государственного сортоиспытания. ДНК выделяли СТАВ-методом. Идентификацию генов проводили с использованием полимеразной цепной реакции. В результате были выделены линии с доминантными генами Lr в гомозиготном (Lr9, Lr12, Lr13, Lr15, Lr37, Lr38) и, частично, гетерозиготном состоянии (Lr 19, Lr25 и Lr45). Большинство линий являются высокоустойчивыми на естественном инфекционном фоне, две - иммунными (Lr29 и Lr44). Было получено 14 гибридов F от скрещиваний с сортом Иволга. На их основе было получено 10 гибридных комбинаций с двумя различными сочетаниями доминантных генов устойчивости (Lr11+Lr13; Lr9+Lr12; Lr19+Lr37; Lr24+Lr9; Lr25+Lr29; Lr28+Lr38; Lr29+Lr44; Lr37+Lr44; Lr13+Lr15; Lr13+Lr38). Работа продолжается.
Ключевые слова: Бурая ржавчина пшеницы, доминантные гены Lr, доноры устойчивости, молекулярные маркеры, пирамидирование генов, сорта пшеницы.
DOI: 10.21515/1999-1703-106-304-313

Литература:

1. Гультяева, Е. И. Расширение генетического разнообразия сортов яровой мягкой пшеницы по устойчивости к бурой ржавчине (Puccinia triticina Eriks.) в Нижнем Поволжье / Е. И. Гультяева // Сельскохозяйственная биология. - 2020. - Т. 55. - №. 1. - С. 27-44.
2. Гультяева, Е. И. Генетическое разнообразие российских сортов мягкой пшеницы по устойчивости к возбудителю бурой ржавчины / / Е. И. Гультяева // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2012. - № 2. - С. 29-32.
3. Доноры устойчивости яровой мягкой пшеницы к бурой ржавчине и мучнистой росе с генетическим материалом видов Aegilops speltoides L., Ae. triuncialis L., Triticum kiharae Dorof. et Migusch. / С. В. Дженин [и др.] // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2009. - Вып. 5. - С. 3-7.
4. Лапочкина, И. Ф. Разнообразие коллекции мягкой пшеницы «Арсенал» и его использование в селекционно-генетических исследованиях / И. Ф. Лапочкина // Иммунологическая защита сельскохозяйственных культур от болезней и вредителей: материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 125-летию со дня рожд. Н. И. Вавилова, Большие Вяземы Московской обл. 17-21 июля 2012 г. - Большие Вяземы, 2012. - С. 401-408.
5. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Выпуск первый. Общая часть / под общей ред. М. А. Федина. - М., 1985. - 270 с.
6. Молекулярные подходы в идентификации генов устойчивости к бурой ржавчине у российских сортов пшеницы // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2009. - Вып. 5. - С. 23-26.
7. Мочалова, Л. Вредоносность бурой ржавчины пшеницы / Л. Мочалова// Сборник науч. тр. Мироновского НИИСХ. - 1978. - Вып. 2. - С. 136-141.
8. Оценка и характеристика образцов коллекции синтетической пшеницы (2n=42) как новых источников устойчивости к бурой ржавчине и мучнистой росе в условиях Нечерноземной зоны РФ // Известия ТСХА. - 2011. - Вып. 6. - С. 39-48.
9. Плотникова, Л. Я. Тенденция преодоления устойчивости к бурой ржавчине интрогрессивных линий мягкой пшеницы с генетическим материалом Aegilops speltoides Tausch. / Л. Я. Плотникова, Л. В. Мешкова, Е. И. Гультяева, О. П. Митрофанова, И. Ф. Лапочкина // Вавиловский журнал генетики и селекции, 2018. - Вып. 22(5). - С. 560-567.
10. Практикум по селекции и семеноводству полевых культур: Учебное пособие / В. В. Пыльнев, Ю. Б. Коновалов, А. Н. Березкин и др.; под ред. профессора В. В. Пыльнева. - СПб.: Изд-во «Лань», 2014. - 448 с.
11. Сорокина, Г. К. Использование эффективных Lr-генов в селекции пшеницы на устойчивость к бурой ржавчине: методические рекомендации / Г. К. Сорокина. - М., 1990. - 32 с.
12. Урбанович, О. Ю. Определение генов устойчивости к бурой ржавчине в сортах пшеницы (Triticum aestivum L.) с использованием молекулярных маркеров / О. Ю. Урбанович, С. В. Малышев, Т. В. Долматович, Н. А. Картель // Генетика. - 2006. - Т. 42. - № 5. - С. 675-683.
13. Bolton, M. D. Wheat leaf rust caused by Puccinia triticina / M. D. Bolton, J. A. Kolmer, D. F. Garvin //Molecular plant pathology. - 2008. - Vol. 9. - No. 5. - P. 563-575.
14. Chhetri, M. Development Of Robust Molecular Markers For Marker-Assisted Selection Of Leaf Rust Resistance Gene Lr23 In Common And Durum Wheat Breeding Programs / M. Chhetri, H. Bariana, D. Wong, Y. Sohail, M. Hayden, U. Bansal. - Molecular Breeding, 2017. - 37 p.
15. Davoyan, E. R. Use of molecular markers in wheat breeding for resistance to leaf rust at the Lukyanenko Research Institute of Agriculture / E. R. Davoyan // Russian Journal of Genetics: Applied Research. - 2015. - Vol. 5. - No. 3. - P. 227-232.
16. Dholakia, B. Molecular Mapping Of Leaf Rust Resistance Gene Lr15 In Hexaploid Wheat / B. Dholakia, A. Rajwade, P. Hosmani, R. Khan, S. Chavan, D. Reddy, M. Lagu, U. Bansal, R. Saini, V. Gupta // Molecular Breeding. - 2012. - Р. 743-747.
17. Doyle, J. J. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue /j. J. Doyle // Phytochem. Bull., 1987. - Vol. 19. - P. 11-15.
18. Flor, Н. H. The complementary genetic system in flax and flax rusts / Н. H. Flor // Adv. Genet., 1956. - Vol. 8. - P. 29-54.
19. Gennaro, A. candidate for Lr19, an exotic gene conditioning leaf rust resistance in wheat / A. Gennaro // Functional and Integrative Genomic, 2009. - Vol. 9. - P. 325-334.
20. Gupta, S. K. Development and validation of molecular markers linked to an Aegilops umbellulata-derived leaf-rust-resistance gene, Lr9, for marker-assisted selection in bread wheat / S. K. Gupta // Genome, 2005. - Vol. 48. - P. 823-830.
21. Helguera, M. PCR assays for the Lr37-Yr17-Sr38 cluster of rust resistance genes and their use to develop isogenic hard red spring wheat lines / M. Helguera, I. A. Khan, J. Kolmer, D. Lijavetzky, L. Zhong-Gi, J. Dubcovsky // Crop Science, 2003. - Vol. 43. - P. 1839-1847.
22. Kloppers, F. J. Effects of combinations amongst genes Lr13, Lr34 and Lr37 on components of resistance in wheat to leaf rust / F. J. Kloppers // Plant Pathology. - 1997. - Vol. 46. - No. 5. - P. 737-750.
23. McIntosh, R. A. Catalogue of gene symbols for wheat / R. A. McIntosh // Proceedings of the 12th international wheat genetics symposium. - Yokohama Japan. - 2013. - P. 8-13.
24. Ren, X. Genetics of resistance to leaf rust in wheat: an overview in a genome-wide level / X. Ren // Sustainability. - 2023. - Vol. 15. - No. 4. - P. 3247.
25. Seyfarth, R. Molecular mapping of the adult-plant leaf rust resistance gene Lr13 in wheat (Triticum aestivum L.) / R. Seyfarth, C. Feuillet, G. Schachermayr, M. Messmer, M. Winzeler, and B. Keller // Journal of Genetics and Breeding. - 2000. - Vol. 54, No. 3. - Р. 193-198.
26. Singh, S. Molecular mapping of adult plant race-specific leaf rust resistance gene Lr12 in bread wheat / S. Singh // Mol. Breeding. - 2011. - Vol. 28 (2). - P. 137-142.
27. Sumíková, T. Multiplex PCR assay to detect rust resistance genes Lr26 and Lr37 in wheat / T Sumíková // Czech Journal of Genetics and Plant Breeding. - 2010. - Vol. 46. - No. 2. - P. 85-89.
28. Tamari, F. A Comparison of DNA Extraction Methods using Petunia hybrida Tissues / F. Tamari, C. S. Hinkley, N. Ramprashad // J Biomol Tech. - 2013. - Vol. 24. - No. 3. - P. 113-118.

Авторы:

1. Рубец Валентина Сергеевна, д-р биол. наук, профессор, ФГБОУ ВО «Российский Государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева».
2. Лаппо Анастасия Андреевна, магистрант, ФГБОУ ВО «Российский Государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева».
3. Шилова Ксения Олеговна, магистрант, ФГБОУ ВО «Российский Государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева».
4. Дивашук Михаил Георгиевич, канд. биол. наук, зав. лабораторией, Всероссийский институт сельскохозяйственной биотехнологии.
5. Черноок Анастасия Геннадьевна, мл. науч. сотрудник аспирант, Всероссийский институт сельскохозяйственной биотехнологии.