СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦИЙ ЛИСТОВЫХ ПАТОГЕНОВ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАПАДНОАЗИАТСКИХ РЕГИОНАХ РОССИИ И CЕВЕРНОМ КАЗАХСТАНЕ В 2017 Г.

Листовые болезни яровой пшеницы – бурая ржавчина (возбудитель – Puccinia triticina), желтая пятнистость ( пиренофороз) (Pyrenophora tritici-repentis) и темно-бурая пятнистость (Сochliobolus sativus = Bipolaris sorokiniana) – относятся к группе распро - страненных и потенциально опасных болезней в западноазиатских регионах России и Северном Казахстане. Для обоснования стратегий генетической защиты пшеницы необходимы популяционные исследования фитопатогенов. Цель работы –  характеристика структуры популяций возбудителей бурой ржавчины и желтой пятнистости яровой пшеницы по признакам вирулентности и оценка распространенности возбудителя темно-бурой пятнистости в западноазиатских регионах Российской Федерации и Северном Казахстане в 2017 г. Источником инфекционного материала служили пораженные бурой ржавчиной и пятнистостями листья образцов яровой пшеницы, собранные в Челябинской и Омской областях и Северном Казахстане. Анализ вирулентности 109 изолятов P. triticina на 20 линиях-дифференциаторах показал, что все изученные монопустульные изоляты были авирулентны к ТсLr24. Изоляты, вирулентные к ТсLr19, выявлены только в челябинской популяции. Частоты вирулентных изолятов к ТсLr2a, ТсLr2b, ТсLr2c, ТсLr11, ТсLr15, ТсLr16, ТсLr20 и ТсLr26 были выше в омской и североказахстанской популяциях, а к ТсLr9 – в челябинской. При использовании 20 ТсLr-ли ний определено 27 фенотипов вирулентности P. triticina: 12 в омской, 19 в челябинской,  8 в казахстанской. Фенотипы TLTTR (авирулентность (av) к ТсLr16, ТсLr19, ТсLr24, ТсLr26), TCTTR (av: TcLr9, TcLr16, ТсLr19, ТсLr24), TBTTR (av: ТсLr9, ТсLr16, ТсLr19, ТсLr24, ТсLr26) встречались во всех регионах. Фенотипы TQTTR (av: ТсLr19, ТсLr24, ТсLr26) и TGTTR (av: ТсLr9, ТсLr19, ТсLr24, ТсLr26) были общими для омской и североказахстанской популяций, а THPTR (av: ТсLr9, ТсLr11, ТсLr19, ТсLr24) и TCTTQ (av: ТсLr9, ТсLr16, ТсLr19, ТсLr20, ТсLr24) – для омской и челябинской. Определено высокое генетическое сходство омской популяции с североказахстанской и челябинской и умеренное между челябинской и североказахстанской популяциями. Распространенность возбудителя темно-бурой листовой пятнистости в Омской области была выше, чем в Челябинской. Из североказахстанских инфекционных образцов листьев С. sativus не выделен. Возбудитель желтой  пятнистости обнаружен во всех  изученных регионах. По признаку токсинообразования среди челябин ских изолятов P. tritici-repentis выявлено пять рас (р1 (PtrToxA, PtrToxС); р2 (PtrToxA); р7 (PtrToxA, PtrToxВ), р8 (PtrToxA, PtrToxВ, PtrToxС); р4 (не образует токсины)); среди омских – три (р1, р2, р3); среди североказахстанских – четыре (р1, р2, р3, р4). 26 фенотипов P. tritici-repentis выявлено при анализе вирулентности на 11 сортах-дифференциаторах. Два из них были представлены во всех популяциях; два – в челябинской и североказахстанской; один – в омской и челябинской; остальные были оригинальными. Высокая степень сходства структуры популяций облигатного патогена P. triticina и сапротрофного P. tritici-repentis в западно азиатских областях Российской Федерации и Северном  Казахстане указывает на единую эпидемиологическую зону. Наличие общих фенотипов патогенов свидетельствует о возможном генном потоке между изученными популяциями, что следует учитывать при размещении в этих регионах генетически защищенных сортов яровой пшеницы.

1. Belan I.A., Rosseyeva L.P., Meshkova L.V., Blokhina N.P., Pershina L.A., Trubacheyeva N.V. Development of soft wheat varieties resistant to fungal diseases for West Siberia and the Urals. Vestnik Altayskogo Gosudarstvennogo Agrarnogo Universiteta = Bulletin of the Altai State Agricultural University. 2017;1(147):5-14. (in Russian)

2. Gultyaeva E.I., Aristova M.K., Shaidayuk E.L., Mironenko N.V., Kazartsev I.A., Akhmetova A., Kosman E. Genetic differentiation of Puccinia triticina Erikss. in Russia. Rus. J. Genet. 2017;53(9):9981005. DOI 10.1134/S1022795417070031.

3. Gultyaeva E.I., Solodukhina O.V. Rzhavchinnye bolezni zernovyh kultur organizmam [Rust diseases of cereals]. Izuchenie geneticheskih resursov zernovyh kultur po ustojchivosti k vrednym organizmam [Study of the genetic resources of crops with regard to pest resistance]. Moscow, 2008;5-31. (in Russian)

4. Koishybaev M. Distribution and development of yellow wheat spot in Kazakhstan. Mikologiya i fitopatologiya = Mycology and Phytopathology. 2010;45(2):177-186. (in Russian)

5. Koishybaev M. Development of rust and Septoria blight forms and wheat protection therefrom. Zashchita i Karantin Rasteniy = Plant Protection and Quarantine. 2015;9:21-25. (in Russian)

6. Kolmer J.A., Kabdulova M.G., Mustafina M.A., Zhemchuzhina N.S., Dubovoy V. Russian populations of Puccinia triticina in distant regions are not differentiated for virulence and molecular genotype. Plant Pathol. 2015;64(2):328-336. DOI 0.1111/ppa.12248.

7. Kolmer J.A., Ordoñez M.E. Genetic differentiation of Puccinia triticina populations in Central Asia and the Caucasus. Phytopathology. 2007;97:1141-1149. DOI 10.1094/PHYTO-97-9-1141.

8. Kosman E., Dinoor A., Herrmann A., Schachtel G.A. Virulence Analysis Tool (VAT). User Manual. 2008. http://www.tau.ac.il/lifesci/departments/plants/members/kosman/VAT.html

9. Kovalenko E.D., Zhemchuzhina A.I., Kiseleva M.I., Kolomiets T.M., Lapochkina I.F., Khudokormova Zh.N., Bokkel’man H. Current state of leaf rust populations and creation of germplasm bank of wheat donors and sources resistant to the disease. Immunogeneticheskaya zashchita sel’skokhozyaistvennykh kultur ot boleznei: teoriya i praktika. Materialy Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii, posvyashchennoy 125-letiyu so dnya rozhdeniya N.I. Vavilova [Immunogenic control of plant diseases in agriculture: the theory and practice. Proceedings of the scientific and practical conference marking the 125th anniversary of N.I. Vavilov]. Bolshie Vyazemy, Moskow region. 2012;69-80. (in Russian)

10. Kuznetcova T.T. Species range of diseases of cereals in Western Siberia. Nauchno-tekhnicheskiy byulleten VASKhNIL, Sibirskoe otdelenie [Scientific and Technical Bulletin of the All-Russia Academy of Agricultural Sciences, Siberian Branch]. Novosibirsk: SibNIIZKhim Publ., 1987;2:50-52. (in Russian)

11. Lamari L., Bernier C.C. Toxin of Pyrenophora tritici-repentis: hostspecificity, significance in disease, and inheritance of host-reaction. Phytopathology. 1989;79:740-744. DOI 10.1094/Phyto-79-740.

12. Lamari L., Gilbert J., Tekauz A. Race differentiation in Pyrenophora tritici-repentis and survey of physiologic variation in western Canada. Can. J. Plant Pathol. 1998;20:396-400. DOI 10.1080/07060669809500410.

13. Long D.L., Kolmer J.A. North American system of nomenclature for Puccinia recondita f. sp. tritici. Phytopathology. 1989;79:525-529.

14. Mains E.B., Jackson H.S. Physiologic specialization in the leaf rust of wheat; Puccinia triticina Erikss. Phytopathology. 1926;16:89-120.

15. McIntosh R.A., Wellings C., Park R.F. Wheat Rusts: an Atlas of Resistance Genes. London: Kluwer Academic Publishers, 1995.

16. Meshkova L.V., Rosseeva L.P., Korenyuk E.A., Belan I.A. Dynamics of the distribution of pathotypes of the leaf rust agent virulent to cultivars with the Lr9 gene in the Omsk region. Mikologiya i fitopatologiya = Mycology and Phytopathology. 2012;46(6):397-400. (in Russian)

17. Mikhailova L.A. Genetika vzaimootnosheniy vozbuditelya buroy rzhavchiny i pshenitsy. Pod red. akad. RASKhN M.M. Levitina [Levitin M.M. (Ed.) Genetics of the relationship between the brown rust agent and wheat]. St.-Peterburg: VIZR Publ., 2006. (in Russian)

18. Mikhailova L.A., Gogoleva S.G., Gultyaeva E.I. Interactions between Bipolaris sorokiniana strains and wheat accessions. Mikologiya i fitopatologiya = Mycology and Phytopathology. 2002;36(2):63-66. (in Russian)

19. Mikhailova L.A., Kovalenko N.M., Mironenko N.V., Rosseva L.P. Populations of Pyrenophora tritici-repentis in Russia. Mikologiya i fitopatologiya = Mycology and Phytopathology. 2015;49(4):257-261. (in Russian)

20. Mikhailova L.A., Mironenko N.V., Kovalenko N.M. Zheltaya pyatnistost’ pshenitsy [Yellow spot of wheat]. Metodicheskie ukazaniya po izucheniyu populyatsiy vozbuditelya zheltoy pyatnistosti Pyrenophora tritici-repentis i ustoychivosti sortov [Methodical guidelines for the study of the populations of the causative agent of yellow spot of Pyrenophora tritici-repentis and the resistance of wheat varieties]. St-Peterburg: VIZR Publ., 2012. (in Russian)

21. Mikhailova L.A., Terniuk I.G., Mironenko N.V. Characterization of Pyrenophora tritici-repentis populations with regard to virulence. Mikologiya i fitopatologiya = Mycology and Phytopathology. 2010;44(3):263-272. (in Russian)

22. Mironenko N.V., Baranova O.A., Kovalenko N.M., Mikhailova L.A., Rosseva L.P. Genetic structure of the Russian populations of Pyrenophora tritici-repentis, determined by using microsatellite markers. Genetika = Genetics (Moscow). 2016;52(8):885-895. (in Russian)

23. Sanina A.A., Paholkova E.V. Species structure of Septoria blight agents on wheat in different regions of Russia. Sovremennaya mikologiya v Rossii. Sbornik trudov 1-go s’ezda mikologov Rossii [Modern micology in Russia. Proceedings of the 1st Congress of Russian Mycologists]. Moscow, 2002. (in Russian)

24. Shamanin V., Salina E., Wanyera R., Zelenskiy Y., Olivera P., Morgounov A. Genetic diversity of spring wheat from Kazakhstan and Russia for resistance to stem rust Ug99. Euphytica. 2016;212(2):287296. DOI 10.1007/s10681-016-1769-0.

25. Tyunin V.A., Shreyder E.R., Gultyaeva E.I., Shaydayuk E.L. Characteristics of virulence of Puccinia triticina populations and the potential of the Lr24, Lr25, LrSp genes for spring common wheat breeding in the Southern Ural. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2017;21(5):523-529. DOI 10.18699/VJ17.269. (in Russian)