Изучение признаков продуктивности у интрогрессивных линий Triticum aestivum/Triticum timopheevii, устойчивых к грибным болезням

Одним из эффективных способов защиты мягкой пшеницы T. aestivum L. от грибных патогенов является создание сортов с генетической устойчивостью. Для расширения разнообразия по генам иммунитета используется потенциал диких и культур­ ных сородичей мягкой пшеницы. Однако интрогрессия чуже­ родного хроматина может сопровождаться переносом генетических факторов, оказывающих негативное влияние на другие хозяйственно ценные признаки. Интрогрессивные линии T. aestivum/T. timopheevii, полученные на основе коммерческих сортов мягкой пшеницы, характеризуются длительной устойчивостью к бурой ржавчине и мучнистой росе за счет унаследованных от T. timopheevii генов резистентности. Срав­ нительная оценка линий и исходных сортов в течение четырех полевых сезонов по комплексу признаков, определяющих продуктивность мягкой пшеницы, свидетельствует о том, что значительный вклад в фенотипические различия между линиями и сортами вносят условия внешней среды. Усредненные данные, полученные для отдельных линий и комбинаций скрещивания, выявили как положительные, так и негативные тенденции в изменении ряда признаков. К положительным эффектам следует отнести достоверное увеличение числа продуктивных побегов и числа колосков в колосе у линий, полученных на основе сорта Скала. В качестве негативных эффектов отмечается уменьшение показателей продуктивности колоса в группах линий, полученных на основе сортов Целинная 20 и Новосибирская 67. При этом для боль­ шинства исследованных линий не установлено достоверных отличий от исходных сортов по признаку «масса 1000 зерен». Анализ полученных результатов не выявил видимых корре­ ляций между снижением средних значений признаков, опре­ деляющих урожайность, и количеством чужеродного гене­ тического материала. Интрогрессивные линии T. aestivum/ T. timopheevii, содержащие эффективные гены резистентности, могут быть использованы для повышения устойчивости пшеницы к грибным патогенам без снижения продуктивности сортового материала.

пшеница, интрогрессивные линии, продук­ тивность колоса, масса 1000 зерен, T. aestivum, T. timopheevii

1. Afanasenko O.S. Problems of the development of cultivars with durable resistance to diseases. Zashchita i Karantin Rasteniy = Plant Protection and Quarantine. 2010;3:4-10.

2. Belan I.A., Rosseeva L.P., Rosseev V.M., Badaeva E.D., Zelenskiy Y.I., Blokhina N.P., Shepelev S.S., Pershina L.A. Examination of adaptive and agronomic characters in lines of common wheat Omskaya 37 bearing translocations 1RS.1BL and 7DL-7Ai. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2012;16:178-186.

3. Belan I.A., Rosseeva L.P., Rosseev V.M., Badaeva E.D., Zelenskiy Y.I., Blokhina N.P., Shepelev S.S., Pershina L.A. Study of adaptive and agronomic characters in lines of common wheat Omskaya 37 carrying 1RS.1BL and7DL-7Ai translocations. Russ. J. Genet.: Appl. Res. 2015;5:41-47. DOI 10.1134/S2079059715010037

4. Belan I.A., Rosseeva L.P., Trubacheeva N.V., Osadchaya T.S., Dorogina O.V., Zhmud E.V., Kolmakov Y.V., Blokhina N.P., Kravtsova L.A., Pershina L.A. Some agronomic important features of spring wheat cultivar Omskaya 37 lines containing wheat-rye translocation 1RS.1BL. Informatsionnyy vestnik VOGiS = The Herald of Vavilov Society for Geneticists and Breeders. 2010;14:632-640.

5. Budashkina E.B., Kalinina N.P. Development and genetic analysis of common wheat introgressive lines resistant to leaf rust. Acta Phytopathol. Entomol. Hungarica. 2001;36:61-65.

6. Ehdaie B., Whitkus R.W., WainesJ.G. Root biomass, water-use efficiency, and performance of wheat–rye translocations of chromosomes 1 and 2 in spring bread wheat ‘Pavon’. Crop Sci. 2003;43:710-717.

7. Friebe B., Jiang J., Raupp W.J., McIntosh R.A., Gill B.S. Characterization of wheat-alien translocation conferring resistance to diseases and pests: current status. Euphytica. 1996;91:59-87.

8. Hoffmann B. Alteration of drought tolerance of winter wheat caused by translocation of rye chromosome segment 1R. Cer. Res. Comm. 2008;36:269-278.

9. Kim W., Jonson P.S., Baenziger P.S., Lukaszewski A.J., Gaines C.S. Agronomic effect of wheat-rye translocation carrying rye chromatin (1R) from different sources. Crop Sci. 2004;44:1254-1258.

10. Koishybaev M., Boltybaeva L.A., Kopirova G.I. Wheat germplasm with complex resistance to diseases with airborne infection. Agromeridian = Agromeridian. 2008;3:34-42.

11. Kravchenko N.S., Ionova E.V. Adaptivity indices of soft winter wheat cultivars with regard to the trait “1000 grain weight” against the provocative background (rainfall shelter). Zernovoe Khozjaistvo Rossii = Grain Economy of Russia. 2015;2. Avalable at: http://zhros.ru/num38(2)_2015/2Krav.html

12. Krupnov V.A., Sibikeev C.N. Chuzherodnye geny dlya uluchsheniya myagkoy pshenitsy. Identifitsirovannyy genofond rasteniy i selektsiya. Otv. red. B.V. Rigin, E.I. Gaevskaya [Alien Genes for Improvement of Common Wheat. The Identified Gene Pool of Plants and Breeding. Eds B.V. Rigin, E.I. Gaevskaya]. St. Petersburg, Vavilov Research Institute of Plant Industry, 2005.

13. Laikova L.I., Arbuzova V.S., Khristov Yu.A., Popova O.M., Efremova T.T., Ermakova M.F. Evaluation of productivity and quality traits in immune wheat line of Saratovskaya 29 cultivars on provocative fields. Sibirskiy Vestnik Selskokhozyaystvennoy Nauki = Siberian Herald of Agricultural Sciences. 2010;4:11-18.

14. Laikova L.I., Belan I.A., Badaeva E.D., Rosseeva L.L., Shepelev S.S., Shumny V.K., Pershina L.A. Development and study of spring bread wheat variety Pamyati Maystrenko with introgression of genetic material from synthetic hexaploid Triticum timopheevii Zhuk. × Aegilops tauschii Coss. Genetika = Genetics (Moscow). 2013;49: 103-112.

15. Laikova L.I., Belan I.A., Badaeva E.D., Rosseeva L.L., Shepelev S.S., Shumny V.K., Pershina L.A. Development and study of spring bread wheat variety Pamyati Maystrenko with introgression of genetic material from synthetic hexaploid Triticum timopheevii Zhuk. × Aegilops tauschii Coss. Russ. J. Genet. 2013;49:89-97. DOI 10.1134/S1022795413010067

16. Leonova I.N., Budashkina E.B., Kalinina N.P., Röder M.S., Börner A., Salina E.A. Triticum aestivum−Triticum timopheevii introgression lines as a source of pathogen resistance genes. Czech J. Genet. Plant Breed. 2011;47:S49–S55.

17. Leonova I.N., Röder M.S., Budashkina E.B., Kalinina N.P., Salina E.A. Molecular analysis of leaf rust introgression resistance lines obtained by crossing of hexaploid wheat Triticum aestivum with tetraploid wheat Triticum timopheevii. Genetika = Genetics (Moscow). 2002;38:1648-1655.

18. Leonova I.N., Röder M.S., Budashkina E.B., Kalinina N.P., Salina E.A. Molecular analysis of leaf rust introgression resistance lines obtained by crossing of hexaploid wheat Triticum aestivum with tetraploid wheat Triticum timopheevii. Russ. J. Genet. 2002;38:1397-1403.

19. Leonova I.N., Röder M.S., Kalinina N.P., Budashkina E.B. Genetic analysis and localization of loci controlling leaf rust resistance of Triticum aestivum × Triticum timopheevii introgression lines. Genetika = Genetics (Moscow). 2008;44:1652-1659.

20. Leonova I.N., Röder M.S., Kalinina N.P., Budashkina E.B. Genetic analysis and localization of loci controlling leaf rust resistance of Triticum aestivum × Triticum timopheevii introgression lines. Russ. J. Genet. 2008;44:1431-1437.

21. Li G., Chen P., Zhang S., Wang X., He Z., Zhang Y., Zhao H., Huang H., Zhou X. Effects of the 6VS.6AL translocation on agronomic traits and dough properties of wheat. Euphytica. 2007;155:305-313. DOI 10.1007/s10681-006-9332-z

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

23. McIntosh R.A., Wellings C.R., Park R.F. Wheat rust: an atlas of resistance genes. Australia: CSIRO Publ., 1995.

24. McIntosh R.A., Yamazaki Y., Dubcovsky J., Rogers J., Morris C., Appels R., Xia X.C. Catalogue of Gene Symbols for Wheat. 2013. Available at: http://www.shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/

25. Obukhova L.V., Budashkina E.B., Ermakova M.F., Kalinina N.P., Shumny V.K. The quality of grain and flour of spring wheat introgression lines containing genes for resistance to leaf rust from Triticum timopheevii Zhuk. Selskokhozyaystvennaya Biologiya = Agricultural Biology. 2008;5:38-42.

26. Ortelli S., Winzeler H., Fried P.M., Nösberger J., Winzeler M. Leaf rust resistance gene Lr9 and winter wheat yield reduction. I. Yield and yield components. Crop Sci. 1996;36:1590-1595.

27. Paull J.G., Pallotta M.A., Langridge P. The T.T. RFLP markers associated with Sr22 and recombination between chromosome 7A of bread wheat and the diploid species Triticum boeoticum. Theor. Appl. Genet. 1994;89:1039-1045.

28. Rokitsky P.F. Biologicheskaya statistika [Biological Statistics]. Minsk, Vysheyshaya Shkola, 1967.

29. Sanin S.S., Nazarova A.N. The phytosanitary situation in wheat fields in the Russian Federation (1991–2008). Zashchita i Karantin Rasteniy = Plant Protection and Quarantine. 2010;2:70-78.

30. Shamanin V.P., Morgunov A.I., Manes J., Zelensky Y.I., Chursin A.S., Levshunov М.А., Pototskaya I.V., Likhenko I.E., Маnko Т.A., Karakoz I.I., Tabachenko A.V., Petukhovsky S.L. Breeding and genetic estimation of spring bread wheat populations of the Siberian shuttle breeding nursery of CIMMYT. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2012;16:21-32.

31. Šliková S., Gregová E., Bartoš P., Kraic J. Marker-assisted selection for leaf rust resistance in wheat by transfer of gene Lr19. Plant Protect. Sci. 2003;39:13-17.

32. Strizheva F.M., Belyaninova L.V. The role of the characteristics of a spring wheat cultivar in the formation of the 1000 grain weight trait. Vestnik Altayskogo Gosudarstvennogo Agrarnogo Universiteta = Bulletin of the Altai State Agricultural University. 2012;4:19-20.

33. Timonova E.M., Leonova I.N., Röder M.S., Salina E.A. Marker-assisted development and characterization of a set of Triticum aestivum lines carrying different introgressions from the T. timopheevii genome. Mol. Breed. 2013;31:123-136. DOI 10.1007/s11032-012-9776-x

34. Thomas J., Nilmalgoda S., Hiebert C., McCallum B., Humphreys G., DePauw R. Genetic markers and leaf rust resistance of the wheat gene Lr32. Crop Sci. 2010;50:2310-2317.

35. Ukhinova E.P., Pylnev V.V., Rubets V.S. Cytogenetic analysis of common wheat hybrids (Triticum aestivum L.) with Timopheevii wheat (Triticum timopheevii Zhuk.). Izvestiya Timiryazevskoy selskokhozyaystvennoy akademii = Izvestiya of Timiryazev Agricultural Academy. 2009;2:131-137.

36. Vasilieva L.A. Statisticheskie metody v biologii [Statistical Methods in Biology]. Novosibirsk, ICG SB RAS, 2004.

37. Villareal R.L., Banuelos O., Mujeeb-Kazi A., Rajaram S. Agronomic performance of chromosome 1B and T1BL.1RS near-isolines in the spring bread wheat Seri M82. Euphytica. 1998;103:195-202.

38. Zakharenko V.A. Potential of phytosanitary and its implementation on the base of pesticide application in the integrated phytosanitary management of agroecosystems of Russia. Agrokhimiya = Agrochemistry. 2013;7:3-15.

39. Zakharenko V.A., Medvedev A.M., Erokhina S.A. Kovalenko E.D., Dobrovolskaya G.V., Mikhaylov A.A. Metodika po otsenke ustoychivosti sortov polevykh kultur na infektsionnykh i provokatsionnykh fonakh [Methods for Evaluation of Resistance of Crop Plants against Infectious and Provocative Backgrounds]. Moscow, Rosselkhozakademiya, 2000.

40. Zhang W., Lukaszewski A.J., Kolmer J., Soria M.A., Goyal S., Dubcovsky J. Molecular characterization of durum and common wheat recombinant lines carrying leaf rust resistance (Lr19) and yellow pigment (Y) genes from Lophopyrum ponticum. Theor. Appl. Genet. 2005;111:573-582. DOI 10.1007/s00122-005-2048-y