vavilovВавиловский журнал генетики и селекцииVavilov Journal of Genetics and Breeding2500-3259Institute of Cytology and Genetics of Siberian Branch of the RASvavilov-31Research ArticleСтатьиArticlesЭФФЕКТИВНОСТЬ ГЕНОВ ВОЗРАСТНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПШЕНИЦЫ К БУРОЙ РЖАВЧИНЕ Lr22b, Lr34, Lr37 В ЗАПАДНОЙ СИБИРИ И ЦИТОФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНОВА ИХ ДЕЙСТВИЯEFFECTIVENESS OF THE WHEAT Lr22b, Lr34, AND Lr37 GENES FOR ADULT PLANT RESISTANCE TO LEAF RUST IN WEST SIBERIA AND THE CYTOPHYSIOLOGICAL BASIS OF THEIR ACTIONПлотниковаЛ. Я.PlotnikovaL. Ya.lplotnikova@rambler.ruШтубейТ. Ю.ShtubeyT. Yu.lplotnikova@rambler.ruОмский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина, Омск, РоссияРоссияOmsk Stolypin Agrarian University, Omsk, RussiaRussian Federation201210122014161123131Copyright © Плотникова Л.Я., Штубей Т.Ю., 20142014Плотникова Л.Я., Штубей Т.Ю.Plotnikova L.Y., Shtubey T.Y.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vavilov.elpub.ru/jour/article/view/31

Эффективность генов возрастной устойчивости пшеницы к бурой ржавчине изучали на юге Западной Сибири с использованием сорта Тэтчер (Тс), несущего ген Lr22b, и его почти изогенных линий ТсLr34 и ТсLr37. Ген Lr22b был неэффективен, Lr34 снижал скорость развития болезни при среднесуточной температуре ниже 16 ºС, но был мало эффективен при температуре выше 20 ºС. Ген Lr37 обеспечивал высокую защиту от болезни независимо от внешних условий. На стадии колошения линии TcLr34 и TcL37 проявляли сходные компоненты частичной устойчивости: уменьшение количества и размеров пустул, подавление размножения гриба. Цитологические исследования показали, что на обеих линиях было частично подавлено образование структур Puccinia triticina на поверхности и в тканях (аппрессориев и гаусториев), но реакция сверхчувствительности (СВЧ) не проявлялась. Установлены механизмы устойчивости в форме окислительного взрыва при контакте аппрессориев с устьицами и каллозно-лигниновых отложений. Цвет автофлюоресценции лигнина отличался от свечения, характерного для взаимодействий, связанных с реакцией СВЧ. Гены Lr34 и Lr37 оказывали плейотропное действие на патогенез.

The effect of genes for adult plant resistance to leaf rust has been explored in southern West Siberia by the examples of common wheat cv. Thatcher (Tc), carrying the Lr22b gene, and its near-isogenic lines TcLr34 and TcLr37. Lr22b is ineffi cient, Lr34 slows down the disease development at a mean daily temperature below 16 ºС, but is poorly efficient at temperatures above 20 ºС. Lr37 confers high resistance under all conditions. At the heading stage, TcLr34 and TcLr37 show similar components of partial resistance to rust: reduction in the number and sizes of spots and sporogenesis suppression. Cytological examination has revealed partial suppression of the formation of Puccinia triticina infection signs (appressoria and haustorium) without hypersensitive reaction (HR). Additional defense mechanisms include an oxidative burst induced by contacts of appressoria with stomata and callose-lignine appositions on the wall. Auto fluorescence of lignins in TcLr34 and TcLr37 lines differs from the glow typical of HR-accompanied combinations. The Lr34 and Lr37 genes exert a pleiotropic action on pathogenesis.

мягкая пшеницабурая ржавчинагены возрастной устойчивостицитологияокислительный взрывкаллозалигнинcommon wheatleaf rustadult resistance genescytologyoxidative burstcalloseligninReferencesИшкова Т.И., Гультяева Е.И., Левитин М.М. Грибные болезни зерновых культур на Северо-Западе России // Защита и карантин растений. 2004. № 12. С. 15–18.Ишкова Т.И., Гультяева Е.И., Левитин М.М. Грибные болезни зерновых культур на Северо-Западе России // Защита и карантин растений. 2004. № 12. С. 15–18.Коваленко Е.Д., Жемчужина А.И., Крятева Н.Н. Иммуногенетические методы создания болезнеустойчивых сортов зерновых культур. 1. Генетическая структура популяций возбудителя бурой ржавчины пшеницы // Агро XXI. 2000. № 4. С. 14–15.Коваленко Е.Д., Жемчужина А.И., Крятева Н.Н. Иммуногенетические методы создания болезнеустойчивых сортов зерновых культур. 1. Генетическая структура популяций возбудителя бурой ржавчины пшеницы // Агро XXI. 2000. № 4. С. 14–15.Михайлова Л.А., Квитко К.В. Лабораторные методы культивирования возбудителя бурой ржавчины пшеницы Puccinia recondita f. sp. tritici Rob. ex Desm. // Микология и фитопатология. 1970. Т. 4. Вып. 4. С. 269–273.Михайлова Л.А., Квитко К.В. Лабораторные методы культивирования возбудителя бурой ржавчины пшеницы Puccinia recondita f. sp. tritici Rob. ex Desm. // Микология и фитопатология. 1970. Т. 4. Вып. 4. С. 269–273.Плотникова Л.Я., Мешкова Л.В. Эволюция цитофизиологических взаимоотношений возбудителя бурой ржавчины и пшеницы при преодолении устойчивости, детерминированной геном Lr19 // Микология и фитопатология. 2009. Т. 43. Вып. 4. С. 63–77.Плотникова Л.Я., Мешкова Л.В. Эволюция цитофизиологических взаимоотношений возбудителя бурой ржавчины и пшеницы при преодолении устойчивости, детерминированной геном Lr19 // Микология и фитопатология. 2009. Т. 43. Вып. 4. С. 63–77.Тютерев С.Л. Научные основы индуцированной болезнеустойчивости растений. СПб: ООО «Инновационный центр защиты растений» ВИЗР, 2002. 328 с.Тютерев С.Л. Научные основы индуцированной болезнеустойчивости растений. СПб: ООО «Инновационный центр защиты растений» ВИЗР, 2002. 328 с.Cartwright D.W., Russel G.E. Histological and biochemical nature of ‘durable’ resistance to yellow rust in wheat // Proc. of the 5th European and Mediterranean Cereal Rusts Conf., Ban and Rome. 1980. P. 23–26.Cartwright D.W., Russel G.E. Histological and biochemical nature of ‘durable’ resistance to yellow rust in wheat // Proc. of the 5th European and Mediterranean Cereal Rusts Conf., Ban and Rome. 1980. P. 23–26.Hiebert C., Spielmeyer W., Thomas J. et al. Leaf rust resistance gene Lr67, a third adult plant slow-rusting gene conferring resistance to multiple pathogens of wheat // 8th Intern. Wheat Conf. 1–4 June 2010. St. Petersburg, Russia: Abstracts. St. Petersburg, 2010. P. 264.Hiebert C., Spielmeyer W., Thomas J. et al. Leaf rust resistance gene Lr67, a third adult plant slow-rusting gene conferring resistance to multiple pathogens of wheat // 8th Intern. Wheat Conf. 1–4 June 2010. St. Petersburg, Russia: Abstracts. St. Petersburg, 2010. P. 264.Kaur M., Saini R.G., Preet K. Adult plant leaf rust resistance from 111 wheat (Triticum aestivum L.) cultivars // Euphytica. 2000. V. 113. P. 235–243.Kaur M., Saini R.G., Preet K. Adult plant leaf rust resistance from 111 wheat (Triticum aestivum L.) cultivars // Euphytica. 2000. V. 113. P. 235–243.Kolmer J.A. Genetics of resistance to wheat leaf rust // Annu. Rev. Phytopathol. 1996. V. 34. P. 435–455.Kolmer J.A. Genetics of resistance to wheat leaf rust // Annu. Rev. Phytopathol. 1996. V. 34. P. 435–455.Mains E.B., Jackson E.S. Physiological specialization in the leaf rust wheat Puccinia triticina Erikss. // Phytopathology. 1926. V. 16. Nо 1. P. 89–120.Mains E.B., Jackson E.S. Physiological specialization in the leaf rust wheat Puccinia triticina Erikss. // Phytopathology. 1926. V. 16. Nо 1. P. 89–120.McIntosh R.A. History and status of wheat rusts // BGRI. 2009. Technical Workshop. Cd. Obregon, Sonora, Mexico, March 17–20, 2009. Full Papers and Abstracts. 2009. Р. 1–16.McIntosh R.A. History and status of wheat rusts // BGRI. 2009. Technical Workshop. Cd. Obregon, Sonora, Mexico, March 17–20, 2009. Full Papers and Abstracts. 2009. Р. 1–16.Niks R.E. Haustorium formation by Puccinia hordei in leaves of hypersensitive, partially resistant, and nonhost genotypes // Phytopathology. 1983. V. 73. P. 64–66.Niks R.E. Haustorium formation by Puccinia hordei in leaves of hypersensitive, partially resistant, and nonhost genotypes // Phytopathology. 1983. V. 73. P. 64–66.Niks R.E., Rubiales D. Potentially durable resistance mechanisms in plats to specialized fungal pathogens // Euphytica. 2002. V. 124. P. 201–216.Niks R.E., Rubiales D. Potentially durable resistance mechanisms in plats to specialized fungal pathogens // Euphytica. 2002. V. 124. P. 201–216.Ohana P., Bemiman M., Delmer D.P. Stimulation of callose synthesis in vivo correlates with changes in intracellular distribution of the callose synthase activa tor P-furfuryl-β-glucoside // Plant Physiol. 1993. V. 101. P. 187–191.Ohana P., Bemiman M., Delmer D.P. Stimulation of callose synthesis in vivo correlates with changes in intracellular distribution of the callose synthase activa tor P-furfuryl-β-glucoside // Plant Physiol. 1993. V. 101. P. 187–191.Parlevliet J.E. Components of resistance that reduce the rate of epidemic development // Annu. Rev. Phytopathol. 1979. V. 17. P. 203–222.Parlevliet J.E. Components of resistance that reduce the rate of epidemic development // Annu. Rev. Phytopathol. 1979. V. 17. P. 203–222.Peterson R.F., Campbell A.B., Hannah A.E. A diagrammatic scale for estimating rust intensity of leaves and stem of cereals // Can. J. Res. 1948. Sec. C. V. 26. P. 496–500.Peterson R.F., Campbell A.B., Hannah A.E. A diagrammatic scale for estimating rust intensity of leaves and stem of cereals // Can. J. Res. 1948. Sec. C. V. 26. P. 496–500.Rubiales D., Niks R.E. Characterization of Lr34, a major gene conferring nonhypersensitive resistance to wheat leaf rust // Plant Disease. 1995. V. 79. P. 1208–1212.Rubiales D., Niks R.E. Characterization of Lr34, a major gene conferring nonhypersensitive resistance to wheat leaf rust // Plant Disease. 1995. V. 79. P. 1208–1212.Singh R.P., Huerta-Espino J., William M. Genetics and breeding for durable resistance to leaf and stripe rusts of wheat // Increasing Wheat Production in Central Asia through Science and International cooperation: Proc. 1st Central Asian Wheat Conf. Almaty, Kazakhstan, 10–13 June, 2003. Almaty, 2003. P. 127–132.Singh R.P., Huerta-Espino J., William M. Genetics and breeding for durable resistance to leaf and stripe rusts of wheat // Increasing Wheat Production in Central Asia through Science and International cooperation: Proc. 1st Central Asian Wheat Conf. Almaty, Kazakhstan, 10–13 June, 2003. Almaty, 2003. P. 127–132.Singh D., Park R.F., McIntosh R.A. Postulation of leaf (brown) rust resistance genes in 70 wheat cultivars grown in United Kingdom // Euphytica. 2001. V. 120. P. 205–218.Singh D., Park R.F., McIntosh R.A. Postulation of leaf (brown) rust resistance genes in 70 wheat cultivars grown in United Kingdom // Euphytica. 2001. V. 120. P. 205–218.Spielmeyer W., Sharp P.J., Lagudash E.S. Identifi cation and validation of markers linked to broad-spectrum stem rust resistance gene Sr2 in wheat (Triticum aestivum L.) // Crop Sci. 2003. V. 43. P. 333–336.Spielmeyer W., Sharp P.J., Lagudash E.S. Identifi cation and validation of markers linked to broad-spectrum stem rust resistance gene Sr2 in wheat (Triticum aestivum L.) // Crop Sci. 2003. V. 43. P. 333–336.Voegel R.T., Struck C., Hahn M., Mendgen K. The role of haustoria in sugar supply during infection of broad bean by the rust fungus Uromyces fabae // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2001. V. 98. P. 8133–8138.Voegel R.T., Struck C., Hahn M., Mendgen K. The role of haustoria in sugar supply during infection of broad bean by the rust fungus Uromyces fabae // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2001. V. 98. P. 8133–8138.

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