vavilovВавиловский журнал генетики и селекцииVavilov Journal of Genetics and Breeding2500-3259Institute of Cytology and Genetics of Siberian Branch of the RASvavilov-32Research ArticleСтатьиArticlesИДЕНТИФИКАЦИЯ ИСТОЧНИКОВ УСТОЙЧИВОСТИ К СТЕБЛЕВОЙ РЖАВЧИНЕ ПШЕНИЦЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОЛЕКУЛЯРНЫХ МАРКЕРОВIDENTIFICATION OF STEM RUST RESISTANCE SOURCES IN WHEAT BY USING MOLECULAR MARKERSКохметоваА. М.KokhmetovaA. M.gen_kalma@yahoo.comАтишоваМ. Н.AtishovaM. N.gen_kalma@yahoo.comРеспубликанское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения «Институт биологии и биотехнологии растений» (ИББР)КазахстанInstitute of Plant Biology and Biotechnology, Almaty, KazakhstanKazakhstanРеспубликанское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения «Институт биологии и биотехнологии растений» (ИББР)КазахстанInstitute of Plant Biology and Biotechnology, Almaty, Kazakhstan,Kazakhstan201210122014161132141Copyright © Кохметова А.М., Атишова М.Н., 20142014Кохметова А.М., Атишова М.Н.Kokhmetova A.M., Atishova M.N.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vavilov.elpub.ru/jour/article/view/32

Стеблевая ржавчина относится к наиболее вредоносным заболеваниям пшеницы. Вирулентная по отношению к большинству сортов пшеницы раса Ug99 возбудителя болезни Puccinia graminis Pers. f. sp. tritici имеет патотипный состав TTKS. По прогнозам FAO, заболевание может распространиться на восток от Ирана во многих странах Средней Азии, включая Казахстан. Защиту от расы Ug99 обеспечивают гены Sr2, Sr22, Sr24/Lr24 и Sr46. Для перспективной селекции пшеницы проведен скрининг образцов на присутствие эффективных генов устойчивости к стеблевой ржавчине. С использованием молекулярных маркеров ген Sr2 идентифицирован у 12 образцов, Sr24/Lr24 – у 7, Sr46 – у 1, Sr22 – у 6 линий. Полученные результаты используются в Казахстане для создания устойчивых к стеблевой ржавчине сортов пшеницы с применением MAS-селекции.

Puccinia graminis f. sp. tritici induces stem rust, which is the cause of a considerable crop loss. Race Ug99 of P. graminis f. sp. tritici (pathotype TTKS) is virulent to the majority of wheat varieties. According to FAO reports, major wheat-producing countries to the east of Iran (Afghanistan, India, Pakistan, Turkmenistan, Uzbekistan and Kazakhstan) are greatly endangered. It is necessary to seek resistance sources to stem rust with identified Sr genes. Screening with PCR SSR and STS markers associated with effective Sr genes (Sr2, Sr22, Sr24 and Sr46) was undertaken to identify Sr gene sources. Twelve accessions with the Sr2-gene were identified. Seven resistant lines were found to possess Sr24/Lr24 genes. Sr46 was identified in one line. PCR analysis revealed the presence of Sr22 in six promising lines. The results are used in wheat breeding programs for stem rust resistance with marker-assisted selection.

пшеницагены устойчивостистеблевая ржавчинамолекулярные маркерыwheatresistance genesstem rustmolecular markersИнститут биологии и биотехнологии растений, Институт проблем биологической безопасности, Казахский НИИ земледелия и растениеводства, А.И. Моргунов (Представительство СИММИТ в Турции), Минобрнауки Республики КазахстанReferencesЗеленский Ю.И., Койшибаев М.К., Моргунов А.И. Повышение устойчивости яровой мягкой пшеницы к видам ржавчины и септориозу в Северном Казахстане // Матер. конф. «Биологическая защита растений как основа экологического земледелия и фитосанитарной стабилизации агроэкосистем», посвященной 50-летию ВНИИБЗР, Краснодар, 21–24 сентября 2010. Краснодар: ВНИИБЗР, 2010. С. 583–585.Зеленский Ю.И., Койшибаев М.К., Моргунов А.И. Повышение устойчивости яровой мягкой пшеницы к видам ржавчины и септориозу в Северном Казахстане // Матер. конф. «Биологическая защита растений как основа экологического земледелия и фитосанитарной стабилизации агроэкосистем», посвященной 50-летию ВНИИБЗР, Краснодар, 21–24 сентября 2010. Краснодар: ВНИИБЗР, 2010. С. 583–585.Койшибаев М., Пономарева Л.А., Кочоров А.С. Динамика болезней зерновых культур с листостебельной инфекцией в различных агроландшафтных зонах // Междунар. конф. «Стратегия земледелия и растениеводства на рубеже XXI века», Алматы, 1–3 июля 1999. Алматы, 1999. С. 108–110.Койшибаев М., Пономарева Л.А., Кочоров А.С. Динамика болезней зерновых культур с листостебельной инфекцией в различных агроландшафтных зонах // Междунар. конф. «Стратегия земледелия и растениеводства на рубеже XXI века», Алматы, 1–3 июля 1999. Алматы, 1999. С. 108–110.Плахотник В.В. Стеблевая ржавчина на Севере Казахстана и устойчивость к ней образцов коллекции яровой пшеницы (ВНИИЗХ) // Тр. Всесоюз. совещ. по иммунитету растений. Киев, 1969. Вып. 3. С. 72–75.Плахотник В.В. Стеблевая ржавчина на Севере Казахстана и устойчивость к ней образцов коллекции яровой пшеницы (ВНИИЗХ) // Тр. Всесоюз. совещ. по иммунитету растений. Киев, 1969. Вып. 3. С. 72–75.Рсалиев Ш.С. Вирулентность новых патотипов стеблевой ржавчины в Казахстане // Вторая Всерос. конф. «Современные проблемы иммунитета растений к вредным организмам», Санкт-Петербург, 29 сентября–2 октября 2008. СПб: Инновационный центр защиты растений, 2008. С. 87–90.Рсалиев Ш.С. Вирулентность новых патотипов стеблевой ржавчины в Казахстане // Вторая Всерос. конф. «Современные проблемы иммунитета растений к вредным организмам», Санкт-Петербург, 29 сентября–2 октября 2008. СПб: Инновационный центр защиты растений, 2008. С. 87–90.Седловский А.И., Мартынов С.П., Мамонов Л.К. Генетико-статистические подходы к теории селекции самоопыляющихся культур. Алма-Ата: Наука, 1982. С. 47–143.Седловский А.И., Мартынов С.П., Мамонов Л.К. Генетико-статистические подходы к теории селекции самоопыляющихся культур. Алма-Ата: Наука, 1982. С. 47–143.Castro A., Chen X.M., Hayes P.M., Johnston М. Pyrami ding quantitative trait locus (QTL) alleles determining resistance to barley stripe rust: effects on resistance at the seedling stage // Crop Sci. 2002. Nо 43. P. 651–659.Castro A., Chen X.M., Hayes P.M., Johnston М. Pyrami ding quantitative trait locus (QTL) alleles determining resistance to barley stripe rust: effects on resistance at the seedling stage // Crop Sci. 2002. Nо 43. P. 651–659.Chen X.M., Line R.F., Leung H. Genome scanning for resistance gene analogs in rice, barley, and wheat by high resolution electrophoresis // Theor. Appl. Genet. 1998. Nо 97. P. 345–355.Chen X.M., Line R.F., Leung H. Genome scanning for resistance gene analogs in rice, barley, and wheat by high resolution electrophoresis // Theor. Appl. Genet. 1998. Nо 97. P. 345–355.Eagles H.A., Bariana H.S., Obgonaya F.C. et al. Implementation of markers in Australian wheat breeding // Austr. J. Agric. Res. 2001. Nо 52. P. 1349–1356.Eagles H.A., Bariana H.S., Obgonaya F.C. et al. Implementation of markers in Australian wheat breeding // Austr. J. Agric. Res. 2001. Nо 52. P. 1349–1356.Hayden M.J., Kuchel H., Chalmers K.J. Sequence tagged microsatellites for the Xgwm533 locus provide new diagnostic markers to select for the presence of stem rust resistance genes Sr2 in bread wheat (Triticum aestivum L.) // Theor. Appl. Genet. 2004. Nо 109. P. 1641–1647.Hayden M.J., Kuchel H., Chalmers K.J. Sequence tagged microsatellites for the Xgwm533 locus provide new diagnostic markers to select for the presence of stem rust resistance genes Sr2 in bread wheat (Triticum aestivum L.) // Theor. Appl. Genet. 2004. Nо 109. P. 1641–1647.Jeffrey G. E., Mago R., Kota R. et al. Wheat rust resistance research at CSIRO // Austr. J. Agric. Res. 2007. V. 58. Issue 6. P. 507–511.Jeffrey G. E., Mago R., Kota R. et al. Wheat rust resistance research at CSIRO // Austr. J. Agric. Res. 2007. V. 58. Issue 6. P. 507–511.Jin Y., Singh R.P., Ward R.W. et al. Characterization of seedling infection types and adult plant infection responses of monogenic Sr gene lines to race TTKS of Puccinia graminis f. sp. tritici // Plant Disease. 2007. Nо 91. P. 1096–1099. DOI:10.1094/PDIS-91-9-1096.Jin Y., Singh R.P., Ward R.W. et al. Characterization of seedling infection types and adult plant infection responses of monogenic Sr gene lines to race TTKS of Puccinia graminis f. sp. tritici // Plant Disease. 2007. Nо 91. P. 1096–1099. DOI:10.1094/PDIS-91-9-1096.Jin Y., Szabo Z.A., Pretorius Z.A. et al. Detection of virulence to Sr24 within race TTKS of Puccinia graminis f. sp. tritici // Plant Disease. 2008. V. 92. P. 923–926.Jin Y., Szabo Z.A., Pretorius Z.A. et al. Detection of virulence to Sr24 within race TTKS of Puccinia graminis f. sp. tritici // Plant Disease. 2008. V. 92. P. 923–926.Khan R., Bariana H., Naik S. et al. Molecular mapping of stem and leaf rust resistance in wheat // Theor. Appl. Genet. 2005. Nо 111. P. 846–850.Khan R., Bariana H., Naik S. et al. Molecular mapping of stem and leaf rust resistance in wheat // Theor. Appl. Genet. 2005. Nо 111. P. 846–850.Knott D.R. The inheritance of resistance to stem rust races 56 and 15B-1L (Can.) in wheat varieties Hope and H-44 // Can. J. Genet. Cytol. 1968. Nо 10. P. 311–320.Knott D.R. The inheritance of resistance to stem rust races 56 and 15B-1L (Can.) in wheat varieties Hope and H-44 // Can. J. Genet. Cytol. 1968. Nо 10. P. 311–320.Kokhmetova A., Morgounov A., Rsaliev Sh. et al. Wheat germplasm screening for stem rust resistance using conventional and molecular techniques // Czech J. Genet. Plant Breeding. 2011. V. 47. P. 146–154.Kokhmetova A., Morgounov A., Rsaliev Sh. et al. Wheat germplasm screening for stem rust resistance using conventional and molecular techniques // Czech J. Genet. Plant Breeding. 2011. V. 47. P. 146–154.Lagudah E.S. Personal communication. Catalogue of gene symbols for wheat: 2008 Supplement // Annu. Wheat Newslett. 2008. V. 54. P. 209–225.Lagudah E.S. Personal communication. Catalogue of gene symbols for wheat: 2008 Supplement // Annu. Wheat Newslett. 2008. V. 54. P. 209–225.Mago R., Bariana H.S., Dundas I.S. et al. Development of PCR markers for the selection on wheat stem rust resistance genes Sr24 and Sr26 in diverse wheat germplasm // Theor. Appl. Genet. 2005. Nо 111. P. 496–504.Mago R., Bariana H.S., Dundas I.S. et al. Development of PCR markers for the selection on wheat stem rust resistance genes Sr24 and Sr26 in diverse wheat germplasm // Theor. Appl. Genet. 2005. Nо 111. P. 496–504.McIntosh R.A. The role of specifi c genes in breeding for durable stem rust resistance in wheat and triticale // Breeding Strategies for Resistance to the Rust of Wheat / Eds N.W. Simmonds, S. Rajaram. CIMMYT, Mexico, 1988. Р. 1–9.McIntosh R.A. The role of specifi c genes in breeding for durable stem rust resistance in wheat and triticale // Breeding Strategies for Resistance to the Rust of Wheat / Eds N.W. Simmonds, S. Rajaram. CIMMYT, Mexico, 1988. Р. 1–9.McIntosh R.A., Guarfas J. Triticum timopheevii as a source of resistance to wheat stem rust // Z. Pfl anzenzucht. 1971. V. 66. P. 240–248.McIntosh R.A., Guarfas J. Triticum timopheevii as a source of resistance to wheat stem rust // Z. Pfl anzenzucht. 1971. V. 66. P. 240–248.McIntosh R.A., Dyck P., Green G. Inheritance of leaf rust and stem rust resistance in wheat cultivars Agent and Agatha// Aust. J. Agric. Res. 1977. V. 28. P. 37–45.McIntosh R.A., Dyck P., Green G. Inheritance of leaf rust and stem rust resistance in wheat cultivars Agent and Agatha// Aust. J. Agric. Res. 1977. V. 28. P. 37–45.Peterson R.F., Campbell A.B., Hannah A.E. A diagrammatic scale for estimating rust intensity on leaves and stems of cereals // Can. J. Res. 1948. V. 26. P. 496–500.Peterson R.F., Campbell A.B., Hannah A.E. A diagrammatic scale for estimating rust intensity on leaves and stems of cereals // Can. J. Res. 1948. V. 26. P. 496–500.Pretorius Z.A., Singh R.P., Wagoire W.W., Payne T.S. Detection of virulence to wheat stem rust resistance genes Sr31 in Puccinia graminis f. sp. tritici in Uganda // Plant Disease. 2000. V. 84. P. 203.Pretorius Z.A., Singh R.P., Wagoire W.W., Payne T.S. Detection of virulence to wheat stem rust resistance genes Sr31 in Puccinia graminis f. sp. tritici in Uganda // Plant Disease. 2000. V. 84. P. 203.Pretorius Z.A., Pienaar L., Prins R. Greenhouse and fi eld assessment of adult plant resistance in wheat to Greenhouse and fi eld assessment of adult plant resistance in wheat to Puccinia graminis f. sp. tritici // Australian Plant Pathol. 2007. V. 36. Nо 6. P. 905–909.Pretorius Z.A., Pienaar L., Prins R. Greenhouse and fi eld assessment of adult plant resistance in wheat to Greenhouse and fi eld assessment of adult plant resistance in wheat to Puccinia graminis f. sp. tritici // Australian Plant Pathol. 2007. V. 36. Nо 6. P. 905–909.Riede C.R., Anderson, J.A. Linkage of RFLP markers to an aluminum tolerance gene in wheat // Crop Sci. 1996. Nо 36. P. 905–909.Riede C.R., Anderson, J.A. Linkage of RFLP markers to an aluminum tolerance gene in wheat // Crop Sci. 1996. Nо 36. P. 905–909.Shi Z.X., Chen X.M., Line R.F. et al. Development of resistance gene analog polymorphism markers for the Yr9 gene resistance to wheat stripe rust // Genome. 2001. V. 44. P. 509–516.Shi Z.X., Chen X.M., Line R.F. et al. Development of resistance gene analog polymorphism markers for the Yr9 gene resistance to wheat stripe rust // Genome. 2001. V. 44. P. 509–516.SHIGEN (2011): Shared Information of GENetic Resources. Available at: www.shigen.nig.ac.jp. Accessed 26 June 2011.SHIGEN (2011): Shared Information of GENetic Resources. Available at: www.shigen.nig.ac.jp. Accessed 26 June 2011.Singh R.P., Hodson D.P., Jin Y. et al. Current status, likely migration and strategies to mitigate the threat to wheat production from race Ug99 (TTKS) of stem rust pathogen // CAB Reviews: Perspectives in Agriculture, Veterinary Science, Nutrition and Natural Resources. 2006. 1. N 054 DOI: 10.1079/PAVSNNR20061054Singh R.P., Hodson D.P., Jin Y. et al. Current status, likely migration and strategies to mitigate the threat to wheat production from race Ug99 (TTKS) of stem rust pathogen // CAB Reviews: Perspectives in Agriculture, Veterinary Science, Nutrition and Natural Resources. 2006. 1. N 054 DOI: 10.1079/PAVSNNR20061054Tsilo T., Jin Y., Anderson J. Diagnostic microsatellite markers for detection of stem rust resistance gene Sr36 in diverse genetic backgrounds of wheat // Crop Sci. 2008. V. 48. P. 253–261.Tsilo T., Jin Y., Anderson J. Diagnostic microsatellite markers for detection of stem rust resistance gene Sr36 in diverse genetic backgrounds of wheat // Crop Sci. 2008. V. 48. P. 253–261.Wanyera R., Kinyua M. G., Jin Y., Singh R.P. The spread of stem rust caused by Puccinia graminis f. sp. tritici, with virulence on Sr31 in wheat in Eastern Africa // Plant Disease. 2006. V. 90. P. 113.Wanyera R., Kinyua M. G., Jin Y., Singh R.P. The spread of stem rust caused by Puccinia graminis f. sp. tritici, with virulence on Sr31 in wheat in Eastern Africa // Plant Disease. 2006. V. 90. P. 113.

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