Пребридинговые исследования линий яровой мягкой пшеницы, несущих транслокацию T1BS.1BL-1S#F7L-1BL с геном Lr51

Одним из эффективных генов устойчивости к возбудителю листовой ржавчины (Puccinia triticina) у мягкой пшеницы (T. aestivum L.) является ген Lr51, интродуцированный в геном мягкой пшеницы от Aegilops speltoides Tausch в составе транслокации T1BS.1BL-1S#F7L-1BL. Однако этот ген редко используют в практической селекции из-за опасения негативного влияния чужеродной транслокации на агрономические важные признаки. В данной работе представлены результаты пребридинговых исследований яровых линий мягкой пшеницы Л6 и Л7, несущих T1BS.1BL-1S#F7L-1BL транслокацию, по сравнению с сортом-реципиентом Саратовская 68 и сортом-стандартом Саратовская 76 по комплексу селекционно значимых признаков. Наличие гена Lr51 в генотипе линий Л6 и Л7 подтверждено ПЦР-анализом с использованием маркеров S30-13L и AGA7-759R. Фитопатологическая оценка линий Л6 и Л7 в условиях искусственного и естественного инфекционного фона к локальной популяции листовой ржавчины, распространенной в Саратовской области, показала их высокий уровень устойчивости в сравнении с сортом-реципиентом. По оценке цитологической стабильности линий, мейотический индекс составляет 98.2 и 99.7 у линий Л6 и Л7 соответственно. Наличие транслокации у Л6 и Л7 не влияло значимо на высоту растений и устойчивость к полеганию. У линий-аналогов продолжительность периода всходы–колошение оказалась на уровне сорта-реципиента и сорта-стандарта. По продуктивности зерна линии Л6 и Л7 также не отличались достоверно от сортов Саратовская 68 и Саратовская 76, по данным полевых испытаний за период 2023–2025 гг. Анализ структуры продуктивности главного колоса у линий Л6 и Л7 выявил отсутствие различий с сортом-реципиентом по всем показателям. По сравнению с сортом Саратовская 76 были достоверные различия в пользу линий-аналогов по плотности колоса, а у Л7 также по весу зерна с колоса и озерненности колоска. Наличие транслокации Т1BS.1BL-1S#F7L1BL у Л6 и Л7 незначимо повлияло на содержание белка, а также на качество муки и хлеба. Однако обе линии уступали сорту-реципиенту по таким признакам, как объем и пористость хлеба. Линии Л6 и Л7 уступали сорту Саратовская 76 по упругости, отношению упругости к растяжимости, объему хлеба, но превзошли по силе муки. В целом, с учетом цитологической стабильности и комплексу селекционно ценных показателей, влияние Т1BS.1BL-1S#F7L-1BL транслокации в генотипе сорта Саратовская 68 оценивается как нейтральное, а линии Л6 и Л7 имеют селекционную значимость по устойчивости к листовой ржавчине.

1. Abdelbacki A.M.M., Omara R.I., Soliman N.E.K., Najeeb M.A. Molecular markers identification of leaf rust resistant genes Lr19, Lr21, Lr24, Lr47 and Lr51 in selected Egyptian wheat cultivars. Int J Phytopathol. 2015;04(02):55-62. doi 10.33687/phytopath.004.02.0873

2. Adonina I.G., Petrash N.V., Timonova E.M., Khristov Yu.A., Salina E.A. Construction and study of leaf rust-resistant common wheat lines with translocations of Aegilops speltoides Tausch. Genetic material. Russ J Genet. 2012;48(4):404-409. doi 10.113/S1022795412020020

3. Baranova O.A. Molecular identification of stem rust resistance genes in new regional wheat varieties. Plant Protection News. 2020; 103(2):113-118. doi 10.31993/2308-6469-2020-103-2-4936 (in Russian)

4. Davoyan E.R. Creation of a new, genetically diverse source material for breeding bread wheat based on methods of chromosomal engineering and DNA labeling: Dissertation for the degree of Doctor of Biological Sciences. Krasnodar, 2022 (in Russian)

5. Dvorak J. Transfer of leaf rust resistance from Aegilops speltoides to Triticum aestivum. Can J Genet Cytol. 1977;19:133-141

6. Dvorak J., Knott D.R. Chromosome location of two leaf rust resistance genes transferred from Triticum speltoides to T. aestivum. Can J Genet Cytol. 1980;22:381-389

7. Dymchenko A.M., Nazarova L.N., Zhemchuzhina A.I. Promising and zoned varieties of winter wheat with different resistance to brown rust. Selektsiya i Semenovodstvo. 1990;(5):16-18 (in Russian)

8. Friebe B., Raupp W.J., Gill B.S. Wheat – alien translocation lines. Annu Wheat Newslett. 2000;46. Available: https://graingenes.org/ggpages/awn/46/

9. Gultyaeva E.I., Sibikeev S.N., Druzhin A.E., Shaydayuk E.L. Enlargement of genetic diversity of spring bread wheat resistance to leaf rust (Puccinia triticina Erics.) in Lower Volga region. Agric Biol. 2020;55(1):27-44. doi 10.15389/agrobiology.2020.1.27rus (in Russian)

10. Gultyaeva E., Shaydayuk E., Shreyder E., Kushnirenko I., Shamanin V. Genetic diversity of promising spring wheat accessions from Russia and Kazakhstan for rust resistance. Plants. 2024;13(17):2469. doi 10.3390/plants13172469

11. Gultyaeva E.I., Shaydayuk E.L., Zuev E.V. The potential of modern Russian winter and spring wheat (Triticum aestivum L.) varieties for genetic protection against leaf and yellow rust. Agric Biol. 2025;60(3):485-502. doi 10.15389/agrobiology.2025.3.485rus (in Russian)

12. Helguera M., Vanzetti L., Soria M., Khan I.A., Kolmer J., Dubcovsky J. PCR markers for Triticum speltoides leaf rust resistance gene Lr51 and their use to develop isogenic hard red spring wheat lines. Crop Sci. 2005;45:728-734. doi 10.2135/cropsci2005.0728

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

14. McIntosh R.A., Brown G.N. Anticipatory breeding for resistance to rust diseases in wheat. Ann Rev Phytopatol. 1997;35:311-326. doi 10.1146/annurev.phyto.35.1.311

15. Murray M.G., Thompson W.F. Rapid isolation of high molecular weight plant DNA. Nucleic Acids Res. 1980;8(19):4321-4325. doi 10.1093/nar/8.19.4321

16. Orlovskaya О.А., Leonova I.N., Adonina I.G., Salina Е.А., Khotyleva L.V., Shumny V.К. Molecular-cytogenetic analysis of triticale and wheat lines with introgressions of the tribe Triticeae species genetic material. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov J Genet Breed. 2015;19(5):552-560. doi 10.18699/VJ15.072 (in Russian)

17. 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;26(5):496-500. doi 10.1139/cjr48c-033

18. Schneider A., Molnar I., Molnar-Lang M. Utilisation of Aegilops (goatgrass) species to widen the genetic diversity of cultivated wheat. Euphytica. 2008;163:1-19. doi 10.1007/s10681-007-9624-y

19. Sears E.R. Chromosome engineering in wheat. In: Stadler Genetical Symposium. New York; London, 1972;4:23-38

20. Sibikeev S.N., Gultyaeva E.I., Druzhin A.E., Andreeva L.V. The effect of the 7DL-7Ae#1L·7Ae#1S translocation on the productivity and quality of spring bread wheat grain. Vavilov J Genet Breed. 2022;26(6):537-543. doi 10.18699/VJGB-22-65