vavilovВавиловский журнал генетики и селекцииVavilov Journal of Genetics and Breeding2500-3259Institute of Cytology and Genetics of Siberian Branch of the RAS10.18699/VJ19.536vavilov-2253Research ArticleИммунитет растений к болезнямPlant immunityАльтернариозные пятнистости гуараAlternaria leaf blight of clusterbeanhttps://orcid.org/0000-0002-3019-0306РадченкоE. E.RadchenkoЕ. Е.

Санкт-Петербург.

St. Petersburg.

eugene_radchenko@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1021-7951АбдуллаевР. А.AbdullaevR. A.

Санкт-Петербург.

St. Petersburg.

https://orcid.org/0000-0002-5531-2728АлпатьеваН. В.AlpatievaN. V.

Санкт-Петербург.

St. Petersburg.

https://orcid.org/0000-0003-1013-7273ПутинаО. В.PutinaO. V.https://orcid.org/0000-0002-3342-6775ГасичЕ. Л.GasichE. L.Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР)РоссияFederal Research Center the N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources (VIR)Russian FederationКрымская опытно-селекционная станция – Филиал Федерального исследовательского центра Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР)РоссияKrymsk Experiment Breeding Station – Branch of Federal Research Center the N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources (VIR)Russian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт защиты растенийРоссияAll-Russian Institute of Plant ProtectionRussian Federation201909102019236641649Copyright © Радченко E.E., Абдуллаев Р.А., Алпатьева Н.В., Путина О.В., Гасич Е.Л., 20192019Радченко E.E., Абдуллаев Р.А., Алпатьева Н.В., Путина О.В., Гасич Е.Л.Radchenko Е.Е., Abdullaev R.A., Alpatieva N.V., Putina O.V., Gasich E.L.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vavilov.elpub.ru/jour/article/view/2253

Однолетняя  бобоваякультурагуар (Cyamopsis tetragonoloba  (L.) Taub.) перспективна для выращивания на юге России. В 2018 г. были проведены фитосанитарные обследования посевов  гуара (13 коллекционных  образцов) в пяти филиалах ВИР (Краснодарский край, Дагестан, Астраханская и Волгоградская области). Во всех пунктах на листьях гуара отмечено несколько типов листовых пятнистостей,  среди  которых преобладали симптомы поражения растений  грибами  рода  Alternaria Nees. Видовой состав микромицетов идентифицировали с помощью микробиологических методов и высокопроизводительного секвенирования последовательности межгенного спейсера гена ядерной рибосомальной РНК (ITS2). Установлено, что грибы Alternaria spp. в различных эколого-географических условиях юга России вызывают два основных  типа пятнистостей  листьев: типичную (бежевые и бурые округлые пятна, обычно сопровождающиеся концентрической зональностью) и коричневую пятнистость  (мелкие бурые выпуклые сливающиеся  пятна). В большинстве случаев  поражение тканей листа вызвано  грибом A. tenuissima (Nees & T. Nees : Fr.) Wiltshire. Выявлена также сопутствующая микофлора (прежде всего, грибы рода Fusarium Link). Один из самых вредоносных патогенов  гуара в странах, где сосредоточены основные  посевные  площади  (Индия, Пакистан, США), – специализированный микромицет A. cyamopsidis Rangaswami & A.V. Rao на посевах в России не обнаружен.  Образцы гуара различаются по степени поражения возбудителем альтернариоза A. tenuissima. Показано дифференциальное взаимодействие паразита  и хозяина. Соответственно,  для предотвращения эпифитотий следует выращивать  сорта, защищенные  нетождественными генами устойчивости.  Во всех пунктах изучения  слабо поражались альтернариозом образцы  к-52568 (Аргентина) и к-52569 (Пакистан), ряд образцов был устойчив только в условиях одной или двух опытных станций. Изученные формы гетерогенны по устойчивости к патогену, что предоставляет возможность отбора резистентных к болезни линий из большей части коллекционных  образцов. Так, в различных филиалах ВИР из образцов к-52571, к-52573 и к-52580 отобраны растения без симптомов поражения, собран семенной материал, который может быть использован для создания  новых доноров устойчивости к болезни.

The annual  legume  crop clusterbean (Cyamopsis tetragonoloba  (L.) Taub.) is a promising  crop for cultivation  in the south of Russia. In 2018, phytosanitary examinations of clusterbean fields (13 collection accessions) were conducted in five VIR branches (Krasnodar Territory, Dagestan,  Astrakhan and Volgograd Regions). At all points,  several types of leaf spots were observed on clusterbean leaves and symptoms of plant damage by fungi of the genus  Alternaria Nees prevailed.  Using microbiological  methods and  Next-Generation Sequencing (NGS) of the  nuclear  ribosomal internal  transcribed spacer  two (ITS2), the  species  composition of micromycetes was identified.  It was found  that the  micromycetes Alternaria spp. in different  ecological  and  geographical conditions of the  south  of Russia cause two main types of leaf spots: the typical (beige and brown round spots, usually accompanied by concentric zonality) and brown  spot (small brown  bulging  merging spots). Overwhelmingly  the damage to leaf tissues is caused  by the fungus  A. tenuissima (Nees & T. Nees : Fr.) Wiltshire. A quite  numerous accompanying mycoflora (first of all, fungi of the genus  Fusarium Link) was also detected. A. cyamopsidis Rangaswami & A.V. Rao, one of the most  harmful guar pathogens in the countries  where the main acreage is located  (India, Pakistan, USA), was not found on clusterbean fields in Russia. The accessions  of clusterbean differ in degree of damage by A. tenuissima that causes Alternaria leaf blight. Differential interaction of parasite  and plant  host was revealed.  Therefore, to prevent epiphytotics, varieties protected by non-identical resistance genes  should  be grown.  At all VIR branches, accessions  k-52568 (Argentina) and k-52569 (Pakistan) were weakly damaged by Alternaria leaf blight, and some  accessions  were resistant only in the environmental conditions of one or two experimental stations. The accessions  studied were heterogeneous  in pathogen resistance,  which  allows selecting  disease-resistant lines from most  of the  collection  accessions.  Thus, in various VIR branches, plants  without symptoms of disease  were selected from accessions  k-52571, k-52573 and k-52580, and seeds were collected to create new donors of disease resistance.

гуарфитосанитарный мониторингальтернариозвысокопроизводительное секвенирование (NGS)устойчивостьвзаимодействие паразит–растение-хозяинclusterbeanphytosanitary monitoringAlternaria leaf blightnext-generation sequencing (NGS)resistanceparasite – host-plant interactionThis study was supported by the Ministry of Education and Science of the Russian Federation, project RFMEFI60417X0168, agreement 14.604.21.0168. The authors are grateful to Dr. A.S. Orina, Laboratory of Mycology and Plant Pathology, All-Russia Institute of Plant Protection, for identification of Alternaria species.ReferencesВишнякова М.А., Буравцева Т.В., Булынцев С.В., Бурляева М.О., Семенова Е.В., Сеферова И.В., Александрова Т.Г., Яньков И.И., Егорова Г.П., Герасимова Т.В., Другова Е.В. Коллекция мировых генетических ресурсов зерновых бобовых ВИР: пополнение, сохранение и изучение. Методические указания. СПб.: ВИР, 2010.Vishnyakova M.A., Buravtseva T.V., Bulyntsev S.V., Burlya­ eva M.O., Semenova E.V., Seferova I.V., Aleksandrova T.G., Yankov I.I., Egorova G.P. Gerasimova T.V., Drugova E.V. The VIR Сollection of Genetic Resources of Grain Legumes: Replenishment, Preservation, and Study Guidelines. St. Petersburg: VIR, 2010. (in Russian)Ганнибал Ф.Б. Мониторинг альтернариозов сельскохозяйственных культур и идентификация грибов рода Alternaria. СПб., 2011.Gannibal Ph.B. Monitoring of Crop Infections by Alternaria and Identification of Fungi of the Genus. St. Petersburg, 2011. (in Russian)Лебедь Д.В., Костенкова Е.В., Волошин М.И. Агрономическое обоснование размещения посевов Cyamopsis tetragonoloba (L.) на юге европейской части России. Тавр. вестн. аграр. науки. 2017;1(9):53­64.Lebed D.V., Kostenkova E.V., Voloshin M.I. Agronomic rationale for the growing of Cyamopsis tetragonoloba (L.) in southern European Russia. Tavricheskiy Vestnik Agrarnoi Nauki = Taurida Herald of Agrarian Sciences. 2017;1(9):53­64. (in Russian)Радченко Е.Е., Соколова Д.В. Устойчивость гуара Cyamopsis tetragonolоba (L.) Taub. к вредным организмам. С.­х. биология. 2018; 53(5):897­906. DOI 10.15389/agrobiology.2018.5.897rus.Radchenko E.E., Sokolova D.V. Resistance of guar Cyamopsis tetragonolоba (L.) Taub. to harmful organisms. Selskokhozyaystvennaya Biologiya = Agricultural Biology. 2018;53(5):897­906. DOI 10.15389/agrobiology.2018.5.897eng. (in Russian)Boghara M.C., Dhaduk H.L., Kumar S., Parekh M.J., Patel N.J., Sharma R. Genetic divergence, path analysis and molecular diversity analysis in cluster bean (Cyamopsis tetragonoloba L. Taub.). Ind. Crops Prod. 2016;89:468­477. DOI 10.1016/j.indcrop.2016.05.049.Boghara M.C., Dhaduk H.L., Kumar S., Parekh M.J., Patel N.J., Sharma R. Genetic divergence, path analysis and molecular diversity analysis in cluster bean (Cyamopsis tetragonoloba L. Taub.). Ind. Crops Prod. 2016;89:468­477. DOI 10.1016/j.indcrop.2016.05.049.Gandhi S.K., Chand J.N. Yield losses in guar due to bacterial blight caused by Xanthomonas campestris pv. cyamopsidis. Indian Phytopathol. 1985;38:516­519.Gandhi S.K., Chand J.N. Yield losses in guar due to bacterial blight caused by Xanthomonas campestris pv. cyamopsidis. Indian Phytopathol. 1985;38:516­519.Gweon H.S., Oliver A., Taylor J., Booth T., Gibbs M., Read D.S., Griffiths R.I., Schonrogge K. PIPITS: an automated pipeline for analyses of fungal internal transcribed spacer sequences from the Illumina sequencing platform. Methods Ecol. Evol. 2015;6(7):973­980. DOI 10.1111/2041­210X.12399.Gweon H.S., Oliver A., Taylor J., Booth T., Gibbs M., Read D.S., Griffiths R.I., Schonrogge K. PIPITS: an automated pipeline for analyses of fungal internal transcribed spacer sequences from the Illumina sequencing platform. Methods Ecol. Evol. 2015;6(7):973­980. DOI 10.1111/2041­210X.12399.Joshi U.N., Gupta P.P., Gupta V., Kumar S. Biochemical factors in cluster bean that impart Alternaria blight resistance. J. Mycol. Plant Pathol. 2004;34(2):581­583.Joshi U.N., Gupta P.P., Gupta V., Kumar S. Biochemical factors in cluster bean that impart Alternaria blight resistance. J. Mycol. Plant Pathol. 2004;34(2):581­583.Kaur B., Purkayastha S., Dilbaghi N., Chaudhury A. Characterization of Xanthomonas axonopodis pv. cyamopsidis, the bacterial blight pathogen of cluster bean using PCR­based molecular markers. J. Phytopathol. 2005;153(7­8):470­479.Kaur B., Purkayastha S., Dilbaghi N., Chaudhury A. Characterization of Xanthomonas axonopodis pv. cyamopsidis, the bacterial blight pathogen of cluster bean using PCR­based molecular markers. J. Phytopathol. 2005;153(7­8):470­479.Kumar D. Status and direction of arid legumes research in India. Indian J. Agric. Sci. 2005;75(7):375­391.Kumar D. Status and direction of arid legumes research in India. Indian J. Agric. Sci. 2005;75(7):375­391.Kumar S., Modi A.R., Parekh M.J., Mahla H.R., Sharma R., Fougat R.S., Yadav D., Yadav N.R., Patil G.B. Role of conventional and biotechnological approaches for genetic improvement of cluster bean. Ind. Crops Prod. 2017;97:639­648. DOI 10.1016/j.indcrop.2017.01.008.Kumar S., Modi A.R., Parekh M.J., Mahla H.R., Sharma R., Fougat R.S., Yadav D., Yadav N.R., Patil G.B. Role of conventional and biotechnological approaches for genetic improvement of cluster bean. Ind. Crops Prod. 2017;97:639­648. DOI 10.1016/j.indcrop.2017.01.008.Malaghan S.N., Madalageri M.B., Ganiger V.M., Bhuvaneshwari G., Kotikal Y.K., Patil H.B. Genetic variability and heritability in cluster bean [Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub.] for vegetable pod yield and its component characters. Int. J. Agric. Sci. 2013;9(2): 765­768.Malaghan S.N., Madalageri M.B., Ganiger V.M., Bhuvaneshwari G., Kotikal Y.K., Patil H.B. Genetic variability and heritability in cluster bean [Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub.] for vegetable pod yield and its component characters. Int. J. Agric. Sci. 2013;9(2): 765­768.Meena A.K., Godara S.L., Gangopadhyay S., Ram J. Changes in biochemical constituents in cluster bean due to Alternaria cucumerina var. cyamopsidis. Ann. Plant Prot. Sci. 2012;20(2):386­388.Meena A.K., Godara S.L., Gangopadhyay S., Ram J. Changes in biochemical constituents in cluster bean due to Alternaria cucumerina var. cyamopsidis. Ann. Plant Prot. Sci. 2012;20(2):386­388.Pathak R. Clusterbean: Physiology, Genetics and Cultivation. Springer Science + Business Media Singapore, 2015. DOI 10.1007/978­981­287­907­3_2.Pathak R. Clusterbean: Physiology, Genetics and Cultivation. Springer Science + Business Media Singapore, 2015. DOI 10.1007/978­981­287­907­3_2.Pavón M.Á., González I., Rojas M., Pegels N., Martin R., García T. PCR detection of Alternaria spp. in processed foods, based on the internal transcribed spacer genetic marker. J. Food Prot. 2011;74(2): 240­247. DOI 10.4315/0362­028X.JFP­10­110.Pavón M.Á., González I., Rojas M., Pegels N., Martin R., García T. PCR detection of Alternaria spp. in processed foods, based on the internal transcribed spacer genetic marker. J. Food Prot. 2011;74(2): 240­247. DOI 10.4315/0362­028X.JFP­10­110.Saharan M.S., Saharan G.S., Gupta P.P., Joshi U.N. Phenolic compounds and oxidative enzymes in cluster bean leaves in relation to Alternaria blight severity. Acta Phytopathol. Entomol. Hungarica. 2001;36(3/4):237­242.Saharan M.S., Saharan G.S., Gupta P.P., Joshi U.N. Phenolic compounds and oxidative enzymes in cluster bean leaves in relation to Alternaria blight severity. Acta Phytopathol. Entomol. Hungarica. 2001;36(3/4):237­242.Simmons E.G. Alternaria. An identification manual. CBS Biodiversity Series 6. Utrecht, Netherlands: CBS Fungal Biodiversity Centre, 2007. Vijayanand G.K., Shylaja M.D., Krishnappa M., Shetty H.S. An approach to obtain specific polyclonal antisera to Xanthomonas cam­ pestris pv. cyamopsidis and its potential application in indexing of infected seeds of guar. J. Appl. Microbiol. 1999;87(5):711­717. White T.J., Bruns T., Lee S., Taylor J. Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics. In: Innis M.A., Gelfand D.H., Sninsky J.J., White T.J. (Eds.) PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications. New York: Acad. Press, 1990;315­322.Simmons E.G. Alternaria. An identification manual. CBS Biodiversity Series 6. Utrecht, Netherlands: CBS Fungal Biodiversity Centre, 2007. Vijayanand G.K., Shylaja M.D., Krishnappa M., Shetty H.S. An approach to obtain specific polyclonal antisera to Xanthomonas cam­ pestris pv. cyamopsidis and its potential application in indexing of infected seeds of guar. J. Appl. Microbiol. 1999;87(5):711­717. White T.J., Bruns T., Lee S., Taylor J. Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics. In: Innis M.A., Gelfand D.H., Sninsky J.J., White T.J. (Eds.) PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications. New York: Acad. Press, 1990;315­322.Woudenberg J.H.C., Groenewald J.Z., Binder M., Crous P.W. Alternaria redefined. Stud. Mycol. 2013;75(1):171­212. DOI 10.3114/sim0015.Woudenberg J.H.C., Groenewald J.Z., Binder M., Crous P.W. Alternaria redefined. Stud. Mycol. 2013;75(1):171­212. DOI 10.3114/sim0015.Woudenberg J.H.C., Truter M., Groenewald J.Z., Crous P.W. Largespored Alternaria pathogens in section Porri disentangled. Stud. Mycol. 2014;79:1­47. DOI 10.1016/j.simyco.2014.07.003.Woudenberg J.H.C., Truter M., Groenewald J.Z., Crous P.W. Largespored Alternaria pathogens in section Porri disentangled. Stud. Mycol. 2014;79:1­47. DOI 10.1016/j.simyco.2014.07.003.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.