LEAF RUST RESISTANCE IN COMMON WHEAT VARIETIES AND LINES FROM THE COLLECTION OF THE VAVILOV PLANT INDUSTRY INSTITUTE CARRYING ALIEN GENETIC MATERIAL
Abstract
Leaf rust resistance was estimated in 83 common wheat accessions from the collection of the Vavilov Institute carrying alien genetic material. Eight accessions with seedling resistance and 27 accessions with adult plant resistance were found. Analysis with molecular markers revealed genes highly and moderately efficient in Russia – Lr24, Lr39, Lr21, and Lr37 – and a rye translocation 1AL.1RS. The samples accessions effective Lr genes are promising donors in Russian breeding programs. Lines raised with the use of T. timopheevii were heterogeneous for resistance. No molecular markers of the Lr50 gene known for this species were detected there. These lines demand further examination and selection.
About the Authors
A. S. Sadovaya
All-Russia Institute of Plant Protection, St.-Petersburg, Russia
Russian Federation
Russian Federation
E. I. Gultyaeva
All-Russia Institute of Plant Protection, St.-Petersburg, Russia
Russian Federation
Russian Federation
O. P. Mitrofanova
Vavilov Institute of Plant Industry, St.-Petersburg, Russia
Russian Federation
Russian Federation
E. L. Shaidayuk
All-Russia Institute of Plant Protection, St.-Petersburg, Russia
Russian Federation
Russian Federation
A. G. Hakimova
Vavilov Institute of Plant Industry, St.-Petersburg, Russia
Russian Federation
Russian Federation
E. V. Zuev
Vavilov Institute of Plant Industry, St.-Petersburg, Russia
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Гультяева Е.И., Баранова О.А., Дмитриев А.П. Вирулентность и структура популяций Puccinia triticina в Российской Федерации в 2007 году // Вестн. защиты растений. 2009а. № 4. С. 33–38.
2. Гультяева Е.И., Канюка И.А., Алпатьева Н.В., Баранова О.А., Дмитриев А.П., Павлюшин В.А. Молекулярные подходы в идентификации генов устойчивости к бурой ржавчине у российских сортов пшеницы // Докл. РАСХН. 2009б. № 5. С. 23–26.
3. Гультяева Е.И., Садовая А.С., Шайдаюк Е.Л. Молекулярно-генетический скрининг новых российских сортов мягкой пшеницы по устойчивости к бурой ржавчине // Вестн. защиты растений. 2014. № 1. С. 26–29.
4. Дорофеев В.Ф., Удачин Р.А., Семенова Л.В. и др. Пшеницы мира. Л.: Агропромиздат, 1987. 558 с.
5. Дорохов Д.Б., Клоке Э. Быстрая и экономичная технология RAPD анализа растительных геномов // Молекуляр. генетика. 1997. Т 33. № 4. С. 443–450.
6. Методы селекции и оценки устойчивости пшеницы и ячменя к основным болезням в странах–членах СЭВ. Прага, 1988. С. 321.
7. Мешкова Л.В., Росеева Л.П., Шрейдер Е.Р., Сидоров А.В. Вирулентность патотипов возбудителя бурой ржавчины пшеницы к ТhLr9 в регионах Сибири и Урала // Вторая Всерос. конф. «Современные проблемы иммунитета растений к вредным организмам». Санкт-Петербург, 29 сентября–2 октября 2008 г. СПб., 2008. С. 70–73.
8. Михайлова Л.А., Гультяева Е.И., Мироненко Н.В. Методы исследования генетического разнообразия популяций возбудителя бурой ржавчины пшеницы Puccinia reconditа Rob. ex Desm. f. sp. tritici. Санкт-Петербург, РАСХН, ВНИИЗР, Инновац. центр защиты растений. 2003. 24 с.
9. Новожилов К.В., Левитин М.М., Михайлова Л.А., Гультяева Е.И. Принципы использования исходного материала в селекции пшеницы на устойчивость к бурой ржавчине // Вестн. РАСХН. 1998. № 1. С. 61–64.
10. Сибикеев С.Н., Маркелова Т.С., Дружин А.Е. и др. Оценка набора интрогрессивных линий яровой мягкой пшеницы селекции НИИСХ Юго-Востока на устойчивость к расе стеблевой ржавчины Ug99+Sr24 (TTKST) // Докл. РАСХН. 2011. Т. 2. С. 3–5.
11. Скурыгина Н.А. Высокоэффективные гены устойчивости к популяциям бурой ржавчины и мучнистой росы у линий мягкой пшеницы, производных Triticum timopheevii Zhuk., и их дифференциация // Селекционно-генетическая характеристика: Сб. науч. тр. по прикл. ботан., генет. и селекции. 1984. Т. 85. С. 5–13.
12. Скурыгина Н.А. Интрогрессия генов устойчивости к грибным болезням и генетическая структура Triticum timopheevii Zhuk. // Генетические исследования злаковых культур: Сб. науч. тр. по прикл. ботан., генет. и селекции. 1989. Т. 128. С. 21–33.
13. Тырышкин Л.Г., Захаров В.Г., Сюков В.В. Сравнительная характеристика вирулентности Puccinia recondita Rob. еx Desm. Syn. Puccinia triticina Erikss. в Среднем Поволжье // Вавилов. журн. генет. и селекции. 2014. Т. 18. № 2. С. 373–377.
14. Brown-Guedira G., Singh S. Disease resistance. Leaf Rust. Lr50. http://maswheat.ucdavis.edu/protocols/Lr50/index.htm.
15. Cherukuri D.P., Gupta S.K., Charpe A. et al. Identifi cation of a molecular marker linked to an Agropyron elongatumderived gene Lr19 for leaf rust resistance in wheat // Plant Breeding. 2003. V. 122. P. 204–208.
16. Cherukuri D.P., Gupta S.K., Charpe A. et al. Molecular mapping of Aegilops speltoides derived leaf rust resistance gene Lr28 in wheat // Euphytica. 2005. V. 143. P. 19–26.
17. Gold J., Harder D., Townley-Smith F., Aung T., Procunier J. Development of a molecular marker for rust resistance genes Sr39 and Lr35 in wheat breeding lines // Electron. J. Biotechnol. 1999. V. 2. No. 1. P. 35–40.
18. Gultyaeva Е., Shaidayuk E., Baranova O., Sadovaya A., Khlopunova L. Diversity of Puccinia triticina fungus in Russia in 2002–2013 // 11th Conf. of the Eur. Foundation for Plant Pathology, Healthy plants – healthy people. 8–13 September 2014. Krakow, Poland. Book of abstracts. P. 199.
19. Gupta S.K., Charpe A., Koul S. et al. Development and validation of molecular markers linked to an Aegilops umbellulata-derived leaf rust – resistance gene, Lr9, for marker-assisted selection in bread wheat // Genome. 2005. V. 48. No. 5. P. 823–830.
20. Gupta S.K., Charpe A., Prabhu K.W., Haque O.M.R. Identification and validation of molecular markers linked to the leaf rust resistance gene Lr19 in wheat // Theor. Appl. Genet. 2006. V. 113. P. 1027–1036.
21. Hanzalová A., Huszár J., Bartoš P., Herzová E. Occurrence of wheat leaf rust (Puccinia triticina) races and virulence changes in Slovakia in 1994–2004 // Biologia. 2008. V. 63. No. 2. P. 1–4.
22. Helguera M., Khan I.A., Dubcovsky J. Development of PCR markers for wheat leaf rust resistance gene Lr47 // Theor. Appl. Genet. 2000. V. 101. No. 4. P. 625–631.
23. Helguera M., Khan I.A., Kolmer J. et al. PCR assays for the Lr37-Yr17-Sr38 cluster of rust resistance genes and their use to develop isogenic hard red spring wheat lines // Crop Sci. 2003. V. 43. P. 1839–1847.
24. Jiang J., Friebe B., Gill B.S. Chromosome painting of Amigo wheat // Theor. Appl. Genet. 1994. V. 89. No. 7/8. P. 811–813.
25. Kim W., Jonson P.S., Baenziger P.S. et al. Agronomic effect of wheat-rye translocation carrying rye chromatin (1R) from different sources // Crop Sci. 2004. V. 44. P. 1254–1258.
26. Mago R., Bariana H.S., Dundas I.S. et al. Development or PCR markers for the selection of wheat stem rust resistance genes Sr24 and Sr26 in diverse wheat germplasm // Theor. Appl. Genet. 2005. V. 111. P. 496–504.
27. Marais G.F., Bekker T.A., Eksteen A., McCallum B., Fetch T., Marais A.S. Attempts to remove gametocidal genes cotransferred to common wheat with rust resistance from Aegilops speltoides // Euphytica. 2009. V. 171. P. 71–85.
28. McIntosh R.A., Wellings C.R., Park R.F. Wheat rust: An atlas of resistance genes // Csiro Publishing. 1995. 200 p.
29. McIntosh R.A., Dubcovsky J., Rogers W.J. et al. Catalogue of gene symbols // Wheat genetic resources database KOMUGI. 2012. http//www.shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/ download.jsp
30. Mesterházy Á., Bartoš P., Goyeau G., Niks R. et al. European virulence survey for leaf rust in wheat // Agronomie. 2000. V. 20. P. 793–804.
31. Peterson R.F., Cambell 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.
32. Prabhu K.V., Gupta S.K., Charpe A., Koul S. SCAR marker tagged to the alien leaf rust resistance gene Lr19 uniquely marking the Agropyron elongatum-derived gene Lr24 in wheat: a revision // Plant Breeding. 2004. V. 123. P. 417–420.
33. Procunier J.D., Townley-Smith T.F., Fox S. et al. PCR-based RAPD/DGGE markers linked to leaf rust resistance genes Lr29 and Lr25 in wheat (Triticum aestivum L.) // J. Genet. Breeding. 1995. V. 49. P. 87–92.
34. Serfl ing A., Krämer I., Lind V. et al. Diagnostic value of molecular markers for Lr genes and characterization of leaf rust resistance of German winter wheat cultivars with regard to the stability of vertical resistance // Eur. J. Plant Pathol. 2011. V. 130. No. 4. P. 559–575.
35. Seyfarth R., Feuillet C., Schachermayr G., Winzeler M., Keller B. Development of a molecular marker for the adult plant leaf rust resistance gene Lr35 in wheat // Theor. Appl. Genet. 1999. V. 99. P. 554–560.
36. Zeven A.C. Wheats with purple and blue grains: a review // Euphytica. 1991. V. 56. P. 243–258.
37. Zhemchuzhina A., Kurkova N. Structure of population of Puccinia triticina in various regions of Russia in 2006–2008 // Proc. of the BGRI Technical Workshop, May 30–31, 2010. St. Petersburg, Russia. P. 27.
38. Weng Y., Azhaguvel P., Devkota R.N., Rudd J.C. PCR-based markers for detection of different sources 1AL. 1RS and 1BL. 1RS wheat-rye translocations in wheat background // Plant Breeding. 2007. V. 126. P. 482–486.
Review
Views:
864
Email this article 